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1、济南奥体中心夜景照明的设计与实施济南市城建投融资中心马少军江苏建工集团钱步华【摘要】:本文介绍了济南奥体中心夜景照明系统的概况,分析了钢结构和金属幕墙的泛光照明特点,难点以及解决方法.【关键词】:全运会体育场馆金属幕墙夜景照明系统DesignandImplementationofNightLightingSystemforJinanOlympicSportsCenterMaShaojunJinanUrbanConstructionInvestmentandFinanceCenterQianBuhuaJiangsuConstructionEngineeringGroupAbstract:This
2、articledescribestheprofileofNightlightingsystemforlinanOlympicSportsCenter,analyzesthefeatures,difficultiesandsolutionsoflightingsystemforsteelandmetalwal1.Keywords:NationalGames,Stadiums,MetalCurtainWall,NightLightingSysteml前言济南奥体中心是第11届全国运动会的主赛场.承办了田径,体操蹦床,游泳,跳水,网球等多项比赛开幕式与闭幕式都在这里举行.济南奥体中心总占地面积81公
3、顷.由6万座体育场,1万座体育馆,4q:座游泳馆,4千座网球馆这四组建筑及中心平台共同组成,总建筑面积35万平方米.在建筑形式上表达了东荷西柳独特的建筑风格.其中东荷体育馆吸收了济南市市花荷花的元素,西柳体育场吸收了济南市市树柳树的元素各组建筑的外立面均由钢结构作为骨架,外罩金属幕墙构成.整个建筑气势恢弘已成为济南市一处风格独特的标志性建筑.由于济南奥体中心的各个场馆的建筑造型比拟独特其外立面大量采用了半透空的金属材料而且形状不规那么.起伏较大.内部构造也较为复杂.既有不同规格尺寸的钢结构.又有局部石材及玻璃幕墙,这样就给夜景照明的设计和实施带来很大的不确定性.最初也曾在全国范围内搞过照明设计
4、方案竞赛.入围的专业公司还专门进行了模拟试验及测试.但实际效果均不理想.最终实现的照明方案是在明确了设计原那么的前提下通过现场试验和调试确定的.因此可以说济南奥体中心的夜景照明是一个设计与实践相结合的成功案例.2建筑特点与设计原那么21建筑特点体育场和游泳馆,网球馆三座建筑物以柳树为母题,其金属幕墙主要突出柳叶造型.由穿孔铝板和铝格栅两种金属材料构成.其中穿孔铝板的孔径为50mm穿孑L率在3O%(游泳馆和网球馆的穿孔率更高,达2021$g8总第120期INTELLIGENTBUILDING_圃到40%).外表喷涂浅绿色哑光氟碳漆,形成柳叶轮廓.柳叶之间是铝格栅,由宽度为200mm的铝型材间隔3
5、33mm倾斜安装.格栅外表喷涂灰白色哑光氟碳漆.透过穿孔铝板和铝格栅能够看到里面的钢结构及局部的玻璃,石材幕墙柳叶向上延伸弯曲后形成顶棚体育场顶棚主要由铝镁锰型材和半透明阳光板两种材料构成其中铝镁锰型材不透光,延续柳叶的形状铺设而成.体育馆以荷花为母题,其金属幕墙主要突出荷花造型.花瓣凸起,由多片原色钛锌板铺装而成.花瓣之间平铺同种钛锌板材料下部通过铝格栅透出里面的玻璃幕墙.屋面主要由铝镁锰型材构成,屋面中央是一个突起的36边形风帽形成荷花的花蕊,风帽屋面材料仍为铝镁锰型材,侧立面为铝合金窗.其中除铝制格栅部位之外其它材料均不透光.2.2设计原那么济南奥体中心的夜景照明在通盘考虑整体照明效果的
6、根底上.重点突出两个主题,一是突出柳树及荷花的主题.主要围绕柳叶和花瓣的照明来实现;二是突出体育元素的主题,主要围绕各组建筑的照明强弱的变化及中心场地及绿化照明的点缀来突出体育场馆高大宽阔的宏伟气势.在实际设计及调试中,主要兼顾了以下几个方面的设计原那么:(1)高处的乌瞰效果着重突出一场三馆的整体轮廓(2)远处的观望效果应表达东荷西柳的建筑特点;(3)近处的仰视效果应有鲜明的花瓣及柳叶形态;(4)建筑物顶棚的照明效果应通过光的强弱比照或色彩的变化呈现一种充满韵律的节奏感(5)周围场地的景色照明应以衬托建筑照明为主(6)色彩不宜过多过杂,色差也不宜过大,防止造成视觉上的杂乱无章:(7)无论采用内
7、透光照明方式还是室外泛光照明方式,均应防止直接看到光源以免造成眩光.影响照明效果;(8J灯具的安装位置要不仅考虑照明效果,还应兼顾施工和将来维修的方便.3照明方案的实施及调试过程31体育场该建筑物的夜景照明分为顶棚照明及立面照明两局部,其立面由128个大小渐变的柳叶组成,顶棚外平面与每个柳叶边缘凹槽相对应的是126个天沟,整体呈波浪起伏形状.最初的设计构思是:(1)顶棚照明方案是利用投光灯把顶棚外平面上的每道天沟打亮,实现在高处俯瞰的照明效果.同时为了实现在近处仰视的照明效果,在顶棚下方的钢结构柱上安装投光灯向上照射,把顶棚内平面打亮.(2)立面照明方案主要是在每个柳叶的内侧.沿着边缘安装多个
8、LED投光灯,相互向柳叶的内侧照射,把柳叶的内侧打亮.光线通过柳叶上的孔洞反射出来,形成内透光效果.在随后的现场试验中发现,顶棚照明根本能够实现设计意图但立面照明却未成功.由于柳叶的穿孔率高达30%以上使受光面积减少较多反光率大为降低,而且柳叶的不透光局部又对反射光的形成了二次阻挡,进一步降低了内透光的强度最终使柳叶的照度很低,效果较差.改用传统的外打光的泛光照明方式,同样也由于柳叶受光面积缺乏.致使柳叶的反光效率较低.使得柳叶的照度很低效果同样较差.为了解决这个技术难题.在现场进行了多种光源的试验,并在不同的安装位置,以不同的投光方向和方式进行了试验和比照.通过试验和分析,最终确定了柳叶轮廓
9、用LED灯带勾边作为主照明,内部用投光灯分别将钢结构和石材幕墙照亮作为辅助照明的方案.从实际效果来看,柳叶的轮INTELLIGENTBuLDNG200年8月总第2o期廓明亮清晰,内部投光灯照射在钢结构上.从外部看照度稍暗.自然形成了柳叶的叶脉形态,显得更加活泼,生动.再配以顶棚上面明暗交替的光斑.形成了一幅美轮美奂的夜景图案,无论是乌瞰还是远眺,近景的效果均很理想.具体如下:(1)柳叶轮廓照明.在每个柳叶两侧外缘的铝合金管上敷设一条扁三线白色LED灯带勾勒柳叶轮廓,灯带规格:40mm(宽)12mm(厚),灯珠数72粒/米,灯珠功率:0.04W/粒.在柳叶中心的铝合金管上敷设三条扁二线白色LED
10、灯带.灯带规格:18mm(宽)12mm(厚).灯珠数:36粒/米,灯珠功率:0.04W/粒.灯带卡在特制的不锈钢卡内.并用尼龙带进一步紧固,钢卡那么紧固在铝合金管上防止了在铝合金管上直接打孔,保证了原有材料的完整和牢固.128个柳叶共用扁三线灯带18432米,扁二线灯带27264米.(2)柳叶内侧钢结构照明.每个柳叶内侧钢结构上安装3套150W钠光灯,向上照射在6米高处,13.5米高处和215米高处各安装1套,将柳叶内侧的钢结构照亮.共用384套灯具型号为:165160W,配欧司朗光源电器,光通量为150001m,色温为2000K.(3)柳叶内侧石材幕墙照明.体育场南北两端的东西两侧共有四处石
11、材幕墙.在该处的柳叶内侧钢结构中央立柱上竖向均匀分布安装6套70W白色金卤灯,用以照射幕墙墙面.共计安装32套灯具,型号为168-70W,配欧司朗光源电器.光通量为52001m.色温2900K.(4)柳叶内侧周圈内墙面照明.一是除南北两端石材幕墙处的4个柳叶外.在其它柳叶内钢结构7.5米高处安装1套70W白色金卤灯,用以照射内墙面下部.共安装12O套灯具.参数同(3)项.二是在每个柳叶的中间135米高处的钢结构横杆上安装两套150W钠光灯用以照射内墙面共计安装256套灯具,参数同(2)项.(5)#lint内侧楼梯高墙面照明.在东西两侧楼梯问高墙处的柳叶内侧钢结构中央立柱上,竖向安装两排红色LE
12、D线条灯,用于照射楼梯间高墙面.四处共安装160套灯具灯具长度1米内有18粒LED灯珠每粒灯珠功率3W.(6)顶棚外平面照明.在顶棚的每道天沟中安装3套7ow$光灯.均匀分布,将天沟照亮.共计378套灯具.型号为16870W.配置欧司朗光源电器光通量为60001m色温2000/K.(7)顶棚内平面照明.在屋面下方的钢结构V型立柱上安装两套400W钠光灯,向上照射,将顶棚内侧照亮.共有64个V型立柱,总计128套灯具.型号为168400W,配置欧司朗光源电器光通量为48000色温2oco/K.(8)无金属外罩棚处石材幕墙照明.在体育场南端的行人过桥处安装30套150W金卤灯将体育场南端无金属外罩
13、棚处的石材幕墙照亮.在体育场的北端的行人过桥处安装24套150W金卤灯,将体育场北端无金属外罩棚处的石材幕墙照亮.灯具型号均为165150W配欧司朗光源电器,光通量为125001m,色温4000/K.32体育馆该体育馆由主馆和南北两个训l练馆组成其主馆为荷花造型,立面由36个大花瓣组成.与屋面交接处由36个小花瓣过渡.屋面与体育场不同,是由铝镁锰型材平铺而成,没有纵向天沟.屋面中心的风帽侧立面是铝合金玻璃窗,风帽屋面材料同样是铝镁锰型材平铺.主馆南北两侧各有一片训l练馆.其屋面为折线形,为抽象的荷叶造型,屋面材料为铝镁锰型材,立面主要是玻璃幕墙.该建筑的夜景照明主要围绕着突出荷花主题进行.在经
14、过屡次现场试验后,最终确定了以下照明方案:(1)立面上的大小花瓣均采用LED灯带勾边形成鲜明的花瓣外轮廓颜色仍采用暖色调的黄白色.(2)屋面与立面的36个花瓣相对应安装36道同样是暖色调光源的投光灯,一直将花瓣延续至中央,在中央天窗处用点光源点缀出花蕊,使夜晚的体育馆看上去更像一朵荷花.方案具体如下:(1)花瓣轮廓照明.沿大小荷花瓣的外缘敷设一条扁三线白色LED灯带勾勒花瓣轮廓,灯带安装在特制铝合金支架上,铝合金支架那么紧固地卡在花瓣边缘每个大花瓣的LED灯带长度为38米,每个小花瓣为18米共计4032米.灯带规格:4Omm(宽)X12mm(厚)灯珠数:144粒/米,灯珠功率:006W/粒.(
15、2)屋面照明.从大花瓣上边缘至中央风帽周边,由外向里安装5圈投光灯,前四圈投光灯均向屋面中央照亮屋面铝镁锰板材,第五圈装在天窗周边.向上照亮风帽的挑檐,通过五圈投光灯的照明形成了花瓣向中心延伸的效果.其中,第二圈(小花瓣上边缘处)每个点安装两套灯具,泛光型和窄光型灯具各一套,共安装了72套灯具.其它各圈均安装36套泛光灯具.前四圈灯具均为250W金卤投光灯,色调为粉红色,其光源电器均为上海亚明电器,光通量为125001m,其中第一,二圈灯具型号为165-250W第三四圈的灯具型号为168-250W;第五圈灯具为36套7ow$光灯,灯具型号为168-70W配置欧司朗光源电器,光通量为60001m
16、,色温2000K.(3)风帽顶部照明.在屋面天窗风帽顶部呈圆形分布安装六圈黄色LED点光源灯向空中照射.共安装270套灯具,每套灯具内有1.粒LED灯珠,每粒灯珠功率01w.(4)训练馆屋面轮廓照明.沿训l练馆屋面折线及屋脊外缘敷设一道LED灯带勾勒出荷叶的形象.灯带卡在专用铝合金线槽内,线槽用特制铝合金支架紧固在铝镁锰型材的立肋上,两个训l练馆屋面轮廓灯带长度共计5824米.灯带参数与主馆花瓣灯带参数相同.(5)训I练馆外立面照明.在训l练馆屋面外挑檐下的26个V型支柱上.每柱安装1套25ow$光灯.向上照射,j.6-立面玻璃幕墙及屋檐照亮.灯具型号为165250W配欧司朗光源器,该灯的光通
17、量为270001m色温2000K33游泳馆该馆的建筑造型与体育场差异较大.整体呈长圆曲面造型.从空中看一端为圆形,另一端为平面,与网球馆共同组合成两片绿Dt-,I-托在体育馆的荷花造型周围,形成了东荷建筑组群.平面一端的立面是玻璃幕墙,其它部位的立面均为柳叶造型,共98个.柳叶内部为钢结构,柳叶透光率较体育场大,穿孔铝板孔径为中70mm,穿孔率到达了40%.柳叶向上延伸弯曲后形成顶棚,顶棚材料为铝镁锰型材,其外平面与体育场不完全相同与每个柳叶边缘凹槽相对应的是97个纵向天沟.但距离较短向内延伸数米即为凸起的铝镁锰型材顶棚,顶棚中央是一片天窗.按照奥体中心的整体设计构思,该建筑的柳叶造型不再用L
18、ED灯带勾边.而是结合该柳叶穿孔率较高的特点重点考虑对穿孔铝板内侧钢结构和内墙的照明,形成一种迷人的内透光效果柳叶之间的格栅照明采用了变色泛光照明方式利用LED灯具.光线柔和,颜色渐变,增加了一些魔幻色彩.屋面照明主要是用投光灯把柳叶上方的每道天沟和凸起的顶棚立面照亮同时沿天窗顶部边缘敷设一道2.1.年8月总第12O期INTELLIGENTBulLDING困黄色扁五线LED灯带.勾勒出天窗的外轮廓.然后在柳叶内侧钢结构顶部安装投光灯向上照,将顶棚内面照亮.这样.无论顶棚的外面还是内面均呈现出明暗相间的光斑,非常有韵律感.具体方案如下:(1)柳叶内侧钢结构照明.根据各个柳叶的不同高度.在柳叶内侧
19、中部以下的钢结构上.纵向均匀分布安装25套50W的钠灯向上将钢结构照亮.共计安装292套灯具,型号为165-50W.配置上海亚明光源电器,光通量为36001m.色温1900K.(2)柳叶内侧周圈内墙面照明在每个柳叶内侧钢结构大约6米高处安装一套70W白色金卤灯,向下照亮内墙面:10米高处安装两套7Ow钠光灯.分别将上下内墙面照亮.共安装291套灯具.其中金卤灯型号为HQIE,光通量52001m,色温3000K;钠光灯型号为168-70W,配置欧司朗光源电器.光通量为60001m,色温2000K.(3)柳叶之间的格栅照明.在每个格栅的最下部钢结构横杆上安装两套变色LED线条灯,向上照亮柳叶之间的
20、格栅,共186套.灯具长度1米,内有36粒LED灯珠,每粒灯珠功率1w.(4)顶棚内平面照明.在每个柳叶内侧钢结构的顶部安装1套70W钠光灯.向上照射.将顶棚的内平面照亮.共安装96套灯具,型号为165-70W配置欧司朗光源电器,光通量为60001m,色温2000K.(5)顶棚外平面照明.在顶棚的每道天沟中安装1套50W钠光灯将天沟和凸起的顶棚立面照亮.共计97套灯具,型号为j68-50W,配置上海亚明光源电器,光通量为36001m,色温1900K.(6)天窗轮廓照明.沿天窗顶部折线边缘敷设一道黄色LED灯带,共计1342米灯带参数及敷设方式与体育馆训练馆灯带相同.(7)游泳馆的南立面门框照明
21、.门框上部和下部各安装乳白色LED线条灯56套.用以照亮门框的银色铝板.灯具参数与体育场线条灯相同.34网球馆该馆的建筑造型与游泳馆类似其面积稍小,有88个柳叶.顶棚形式与游泳馆有所不同,为半封闭设计主赛馆上方为圆形露天形式.与游泳馆相同的是每个柳叶边缘凹槽相对应的是87个纵向天沟,向内延伸数米即为凸起的铝镁锰型材顶棚.不同的是圆形主赛馆与柳叶接壤处是圈凸起的环形平台(外圈平台),主赛馆圆形露天处沿边缘还有一圈凸起的环形平台(内圈平台)两圈平台之间的顶棚有48道纵向天沟天棚其它部位与游泳馆相同为铝镁锰型材平铺.由于该馆与游泳馆的建筑主题根本一致,因此其照明方案也差异不大,立面和门框照明方案均相
22、同,顶棚照明方案略有不同.主要考虑以下几个要点:一是在柳叶内侧钢结构顶部用投光灯将顶棚内面照亮二是用投光灯把柳叶上方的每道天沟和凸起的顶棚立面照亮三是用黄色投光灯将外圈平台内侧立面和内圈平台外侧立面以及附近的天沟照亮四是在没有环形平台的其它平铺位置均匀安装投光灯,将顶棚外缘的照明光斑延伸到项棚深处五是在内圈平台顶部敷设黄色LED灯带,形成一个明亮的黄色圆环.按照上述照明方案,网球馆的立面柳叶呈现出和缓的黄色内透光配以柳叶之间的变色格栅,而在顶棚的各个部位,沿曲线和圆形.环形的路径投下了一串串明暗相间的光斑,为静谧的夜晚增添了一些动感,无论俯视还是平视效果都非常理想.立面照明方案与游泳馆完全相同
23、,顶棚照明具体方案是:(1)顶棚内面照明与游泳馆相同.f2)在与每个柳叶上边缘凹槽匠一fNTELLlGENTBulLDING201O年8月总第12O期相对应的纵向天沟中安装1套50W的钠灯将天沟和凸起的顶棚外立面照亮,周共安装89套灯具.(3)分别在主赛馆顶棚外圈平台内侧和内圈平台外侧的每道纵向天沟中各安装1套5ow光灯.将外圈平台内侧立面和内圈平台外侧立面照亮,共计g6套灯具(4)在没有环形平台的屋面其它平铺位置上间隔均匀安装50W钠光灯,向屋面照射,共计33套灯具.上面的钠光灯具参数均与游泳馆相同.(5)沿内圈环形平台项部的边缘敷设一道黄色LED灯带,构成黄色圆环,灯带长度共计3628米,
24、参数同游泳馆.35其它济南奥体中心除了上述一场三馆外,还包括中心平台等室外局部.在这些地方安装了多种高中低景观灯和水晶球灯等,在中心平台和花池的挑檐下安装了白色LED灯带,不仅为整个场区带来了丰富多彩的夜景照明,还对各组建筑的夜景照明起到了较好的衬托作用,这些已超出了本文表达的范围.在这里就不一一赘述了.4结语(1)在建筑物立面照明应当明确主题,突出主题,而且应当与建筑形式所表达的主题相一致.(2)对于大型建筑物.尤其是大型建筑物群.应当从乌瞰,远眺近景,仰视各个不同角度进行夜景照明的设计.(3)对于外立面大量采用新型装饰材料.尤其是在外立面设计中较多采用透空或中空形式的建筑物.在实施夜景照明工程时,不能仅仅以方案设计或理论计算分析为准.还应进行现场试验和调试.在反复试验和调整的根底上,不断完善照明方案.才能最终到达理想的效果.