在第七届中国土木工程詹天佑奖得奖项目中，位于上海市闵行区马桥镇的上海旗忠森林体育城网球中心格外引人注目。这不仅仅是因为它功能齐全，更主要的是由于其屋顶为巨型钢结构，开启方式是迄今为止世界首创的开闭形态。据悉，这一可开启的巨大屋面象征着上海市市花白玉兰花朵的开放。

 

据了解，该项目整体投资14.9亿元，场馆在2005年正式投入使用。该网球中心用地面积约为508亩，功能分区为三大块：东侧为主赛馆及配套的能源中心，18片室外网球场及远期的副赛场。主赛场建筑面积为38980平方米，地上4层，建筑物高度约40米。

 

网球中心主球场的可开启屋顶总面积逾1.5万平方米，由8片“花瓣”组成，每片“花瓣”面积近2000平方米，重量将近200吨。该项目负责人、上海旗忠森林体育城有限公司副总经理王器宇在接受《科学时报》记者采访时说：“其开闭结构极具代表性，屋顶的开启完全演示了白玉兰的开花形态。屋顶合拢时成为全封闭的室内比赛馆，屋顶开启时，开启面积逾7000平方米。”

 

王器宇介绍说，网球中心结构体系由以下4个部分组成：64榀施加了径向预应力和二道柱顶环向预应力的钢筋混凝土主体圆环结构；在钢筋混凝土主体结构上支承一个直径123米、宽24米、高7米的W形大直径钢管相贯焊接节点的空间环梁结构；在直径123米空间环梁对应8榀开闭屋盖结构，每榀设置一个固定转轴及三同心旋转轨道结构；在对应的轨道结构上支承8片平面旋转45度。开闭的花瓣形的大直径钢管直接相贯焊接节点的空间钢结构屋盖的单片钢屋盖径向长度是72米、宽48米，向圆心悬挑61.5米。

 

从新技术应用与科技创新上来说，网球中心主体圆环结构为现浇钢筋混凝土；空间环梁、旋转轨道和屋盖结构为钢结构；屋盖上表面为铝合金屋面板，下表面为膜结构层。

 

“施工过程中，我们对以上单片的结构以及连成整体的结构都要进行各种荷载工况下的计算分析，对施工不同阶段也要进行跟踪计算。其主要难点是8片大悬挑旋转开闭屋盖结构在关闭、开启过程中不同角度的风荷载、支撑力及连接方式有很大的差异，因此内力和变形也有很大的不同。为了保证开闭屋盖的正常工作，整个结构体系不论在哪种工况下都要保持受力均匀和尽量小的变形。此外，屋盖构件的制作与安装也有相当大的难度。”王器宇说。

 

据他介绍，屋面驱动系统以1个转轴、3条轨道为运动轨迹，通过计算机控制，使8套驱动装置同步运动，从而使屋面在15分钟内均匀开启，这种开启方式也是世界首创。

 

谈到当初项目设计的初衷，王器宇说：“建一个网球中心，首先要考虑它为体育赛事服务的功能。网球比赛一般进行9天左右，既有室内赛事，也有室外赛事，上海夏天雨水较多，所以雨天的情况必须考虑。因此，我们决定将其建成顶部可以开合的。”

 

此外，针对开闭屋盖水平旋转方式的特点，该项目采用了屋面雨水分布收集和排放的设计方案：第一部分为移动单元屋盖的雨水收集和排放，第二部分将以上雨水收集至集水井内，再串联排至室外。而屋盖在结构设计与构造、驱动系统及屋面雨水收集和排放方面均有所创新，处于国际领先水平。

 

王器宇说：“现在世界上类似的顶部可开合的场馆非常少，只有日本、美国有。温布尔登也计划增加这样一个工程。上海旗忠森林体育城网球中心的建成，对于需要室内、室外结合的体育场馆的建设非常有借鉴意义。”

 

现在，这个网球中心可举办ATP大师杯赛事等重大国际网球赛事，并大大提高了上海承办国际赛事的能力。其规模为亚洲最大，可容纳观众1.5万名。