卓越奖 - 耗资超过 2 亿美元的项目
气候承诺竞技场 - 华盛顿州西雅图
“钢铁有很多隐藏的价值，有很多东西值得我们称赞，这就是一个很好的例子。”
——马克·特林布尔
对于热爱 NBA 和 DOTA 的人来说，曾经的 Key Arena 一定很熟悉——这里曾经是西雅图超音速队的主场，也是 DOTA 一年一度的全球电子竞技盛会 The International (TI) 国际邀请赛的固定场地。此外，KeyArena还举办过各种大型活动，包括亚马逊和微软的年会。可惜的是，接连失去超音速和TI的西雅图始终没能迎来下一支NBA球队。
但现在，前 Key Arena 经过大规模整修后将于 2021 年 10 月首次向公众开放。最终成本比预期翻倍，达到11.5亿美元（约合人民币82.32亿元）。亚马逊购买了这座体育场的冠名权，预计2020年金额约为300-4亿美元（约合人民币2148-28.63亿元）。该体育场被命名为Climate Pledge Arena，亚马逊给出的解释是，他希望以此作为对抗气候变化的定期提醒，并将迎来NHL第32支球队西雅图海妖队。沦为竞技体育萧条的西雅图终于迎来了一些新鲜血液。 。此外，WNBA（女子职业篮球联盟）西雅图队也将迁入新赛场。
翻新后的气候承诺竞技场是一个占地 800,000 平方英尺（74,300 平方米）的全新地下场馆，拥有 18,100 个座位和一个新停车场。预计每年举办冰球、篮球、音乐会等赛事。大约有 200 项活动，包括各种比赛和活动，目标是到 2024 年消除一次性塑料。除了在制冰系统中使用回收的雨水外，该场馆将完全由可再生电力供电，其中一些电力将由可再生电力提供。由现场太阳能电池板产生。该场馆现已成为全球首个获得国际未来生活研究所净零碳认证的场馆。
将西雅图历史悠久的 KeyArena 改造成最先进的新气候承诺竞技场将需要几乎完全拆除旧建筑并建造新建筑，同时保留标志性建筑立面和屋顶的完整性。改变。西雅图的 KeyArena 最初是世界博览会的展馆，现已完成将其改造成世界一流的体育和娱乐场所的工作。这座历史悠久的华盛顿州体育馆位于西雅图北部的西雅图中心。它最初是为 1962 年世界博览会而建造的。它最为人所知的是 1967 年至 2008 年 NBA 球队西雅图超音速队 (俄克拉荷马州) 的主场。 荷兰雷霆队 (前俄克拉荷马城雷霆队) 的主场，随着超音速队于 2008 年离开西雅图，该体育场经历了一些不温不火的岁月。虽然也举办过一些大型活动，但显然无法满足西雅图作为国际城市的需求。我们的野心什么时候才能恢复昔日的辉煌？ 2016年，西雅图市政府决定对西雅图中心体育场改造计划进行公开招标。招标文件提出了以下七大目标：
• 提供世界一流的场地来吸引和举办音乐、娱乐和体育赛事，包括NBA 和NHL 赛事；
• 提供的项目设计和场馆运营方式应与该地区和邻近社区相结合并加强与该地区和邻近社区的联系，并与城市设计框架保持一致；
• 以最少的公共财政参与实现项目的设计、开发、拆除（如适用）和施工；
• 为项目提供成功和可持续的运营，使其成为世界一流的场馆，运营阶段公共财政的参与最少；
• 减轻项目建设及后续运营造成的交通影响；
• 以对工人公平并符合城市种族和社会正义举措的方式提供项目建设和运营；
• 提供与西雅图中心区域融合的项目设计和场馆运营，为西雅图中心的活力做出积极贡献。
该项目吸引了两家财团竞标，分别是Oak View Group (OVG)和Seattle Partners (SP)。 SP由知名场馆开发运营公司AEG与西雅图当地专门从事PPP业务的公司Hudson Pacific Properties共同组建。 OVG是一家成立一年左右的公司（成立于2015年10月），从事体育娱乐咨询、开发和投资。由于成立时间较短，OVG当时甚至没有任何演出。然而，在深入了解OVG后，我们发现其创始人Tim Leiweke（后称为Tim）曾担任AEG总裁兼首席执行官13年，参与了多个场馆项目的开发，例如堪萨斯州斯台普斯中心伦敦 City T -Mobile 中心和 O2。他还曾担任多个职业体育联盟的俱乐部主席。他是美国著名的体育高管。 2015年，他创立OVG并担任首席执行官。蒂姆的团队计划在西雅图开辟新的业务领域。他们深知自己的劣势，但充满决心，志在必得。设计方面，邀请了著名场馆设计公司Populous进行设计。 Populous 是许多新体育场的设计者，例如新托特纳姆体育场。女足世界杯一半的球场设计也出自她们之手，她们的经验极其丰富。在融资方面，Tim 团队做出了大动作。他们规避了91号倡议，决定采取私人融资的形式，而不是寻求公共资金。这是OVG和SP战队的计划最大的不同。
蒂姆还调动了一切可以利用的资源，承诺再带一支顶级职业球队来到西雅图。由于在设计、融资和团队引进等方面的竞争性方案，OVG最终赢得了竞赛，成为西雅图中心体育场改造的开发团队。从业绩来看，OVG与西雅图Kraken共同投资成立了新的场馆运营实体，持股比例为51：49。 OVG持有多数股份，西雅图海妖队成为新球场的永久球队。随着西雅图市迫切希望重新引入 NBA 或 NHL 球队，OVG 成功帮助其实现了这一目标。早在2017年12月，西雅图市正式与OVG签署西雅图中心球馆重建项目合作备忘录后不久，NHL理事会就一致投票批准了西雅图的特许经营扩张申请。当时，NHL只有31支球队。对于团队来说，平衡日程已经变得很自然。这么快就获得批准，OVG想必是蓄谋已久。为了让项目朝着自己可控的方向发展，OVG的创始人Tim甚至找来了自己的弟弟Tod，希望两兄弟一起重建西雅图。 60岁的托德现在是西雅图海妖队的首席执行官。和他的兄弟一样，他也是美国体育行业的高管。他曾担任 NFL 首席运营官以及 MLS、NBA 和 NHL 多个俱乐部的高管。两兄弟曾同时效力于NBA和NHL的不同俱乐部，但从未为同一家具乐部效力过，如今两兄弟因为西雅图而走到了一起。 NBA多年来一直在探索扩张的可能性，西雅图是联盟眼中的一个高度优先的候选城市。
第一个碳中和体育场馆
美国西雅图的气候承诺竞技场前身是西雅图中心的公民与艺术校园。自1962年世界博览会以来，它一直是当地重要的体育和娱乐场所。 2021年，在投资10亿美元（约合人民币71.59亿元）扩建和改造后，这一历史地标被改造成800,000平方英尺（74,300平方米）的新地下场馆。
与典型的建筑翻新不同，该场馆改造的目标之一是打造世界上第一个零碳场馆。新场馆在保留部分历史风貌的同时，根据可持续发展原则采取了多项建设和运营措施，包括使用100%可再生电力供电、重复利用原有建筑材料、安装零废垃圾处理系统等和节水体系，测量并披露现场活动的碳排放量并通过林业项目实现碳抵消，确保75%以上的食物是当地采购的时令食品并捐赠剩余的食物，并使用门票作为免费公共交通通行证等
通过这些举措，场馆成功获得了国际生活未来研究所（ILFI）的净零碳认证，同时为了教育更多前来观看比赛和表演的观众了解气候变化的重要性，该场馆简单直接地将自己命名为“气候承诺场”，以表达对气候问题的关注。 2021年，气候承诺竞技场将正式向公众开放。其改造过程无疑将为各国体育场馆可持续转型提供新的参考方案。
改造项目需要几乎完全拆除旧建筑并建造新建筑，同时保留标志性的建筑立面和 22,000 吨的屋顶。该场馆位于高地震带，需要对屋顶和柱进行加固，并在原屋顶下进行大量挖掘和支撑工作，以建造新场馆。对于 275 英尺。 （83.82m）长的扁平桥采用双桁架，可使用调谐质量阻尼器进行振动控制，整个结构采用组合钢梁楼板系统，座位区采用钢梁。预制混凝土体育场单元由对角支撑支撑。此外，巨大的索具网格可支撑超过 100 吨的负载。
从项目的初始阶段开始，结构钢就是复杂的地下碗状和扁平桥梁结构系统的明显选择。直到设计阶段的后半段，临时钢支撑系统的设计和协调才开始。这个想法是，一旦永久结构就位，就需要拆除和拆除大型临时钢结构。临时结构体系采用混凝土材料是不可行的，临时屋面支撑系统还需要独立的抗侧系统来抵抗任何可能的临时地震影响。与需要具有挑战性的模板和支撑条件的永久混凝土结构解决方案相比，设计团队更容易接受可以在临时屋顶支撑钢结构单元内和周围交织的结构系统。有利于钢结构方法的其他因素包括由于地板系统重量减轻而减少地震力。
之前覆盖该竞技场的钢和混凝土结构由 Paul Thiry 于 20 世纪 50 年代末设计，并于 1961 年建成。2017 年，西雅图地标保护委员会将 Key Arena 指定为当地地标。这一指定要求在改造过程中保持原体育场的屋顶、幕墙和外部混凝土单元完好无损。
该项目由 Populous 建筑公司授予，结构设计公司 Thornton Tomasetti 提出了多项复杂的挑战，其中最重要的是决定如何拆除原有结构并挖掘 680,000yd.3 (519,896m3) 的泥土，为建筑留下足够的空间。建设新的地下场馆，同时需要临时支撑400ft.×400ft。上方（121.92m×121.92m）屋顶结构。更困难的是，该场馆位于高地震带，距离地震断层仅 2 英里（3.22 公里）。而且，需要在2021-2022 NHL赛季之前完成并向公众开放，也使得该场馆的建设工期非常紧张。
认识到新的地基和活动楼层 55 英尺。地下（16.76m）会削弱所有现有的屋顶支撑，工程团队在20个月的施工期间设计了一个3,700吨的临时钢框架系统来支撑屋顶。可抵抗大多数重力载荷并抵抗风载荷和横向地震作用。在拆除剩余结构期间，必须对历史屋顶进行空中支撑而不损坏，同时留出足够的通道和间隙，以清除 680,000 yd.3（519,896 立方米）的土壤以及永久性结构临时结构安装周围的土壤。
项目团队对原始屋顶进行了抗震修复，以确保其满足现代规范的抗震要求，采用计算密集型的基于性能的设计方法，该方法依赖于基于特定地点地震震级的真实地面运动，并需要考虑结构性非地震影响。线性。线性性能。使用这些先进的分析技术，项目团队能够显着减少需要修复和加固的钢屋顶元件的数量。
项目团队还战略性地放置了多个地震引信，以最大限度地减少裸露混凝土单元的加固，并保持标志性结构的美观。为了限制支撑屋顶的原始 Y 形柱的抗震要求，项目团队使用低摩擦滑块连接对这些 Y 形柱和新碗形结构的上层进行地震隔离。原来的主要横向支撑元件之一旧钢构信息，即南扶壁，被削减，以便建造新的地下停车场。项目团队使用选择性液压演示技术来保持扶壁的原始加固，并使用了 8 英尺高的混凝土。 （2.44m）厚的剪力墙位于大帽上，作为其永久支撑结构。
新的碗形结构的侧向抵抗系统由电梯井中的屈曲约束支撑以及地下室周边墙和建筑物内战略性放置的混凝土剪力墙组成。屈曲约束支撑单元还支持一座新的天桥和原屋顶结构上的 100 吨承重索具网格，以控制新旧结构之间的力。此外，大跨楼盖系统采用调谐质量阻尼器控制振动，并在新建钢电梯井与原屋盖结构之间设置滑动轴承，实现屋盖结构与新建屋盖结构之间的平滑连接以下。碗状结构之间的隔震。
克服挑战的综合方法是该项目总体成功的关键。结构工程师提供了高级项目交付 (APD) 服务，帮助实现了相当大的进度和成本效率，施工和结构设计团队与钢结构团队合作，为竞技场和停车场提供解决方案。为图书馆建设中使用的8700t永久钢结构提供了充分协调、互联的Tekla模型，以及3700t临时支撑钢结构的全套施工图。
保持标志性
2017 年秋天，西雅图地标保护委员会指定 KeyArena 为当地地标。该称号要求由 Paul Thiry 设计并于 1961 年建造的原体育场的屋顶、幕墙和外部混凝土单元在开发团队 OVG 的翻修过程中完好无损。因此，如何支撑屋顶并在其下方继续施工决定了项目设计和施工的各个方面。原来的屋顶结构由 20 根混凝土 Y 形柱垂直支撑，这些柱支撑在周围间隔约 60 英尺（18.29 m）的浅基础上。侧向荷载由位于每侧中间的三肢对角混凝土支柱抵抗。该三肢混凝土柱作为桥塔，由两根与周围混凝土环梁平行的 V 形柱和一根与屋顶钢拱桁架对齐的扶壁柱组成。
临时屋顶支撑
由于新活动楼层的开挖工程可能会损坏Y形柱和V形柱下的基础，因此需要临时屋顶支撑（Temporary Roof Support，TRS）系统来承受屋顶的大部分重力荷载。并抵抗施工过程中所受的风荷载和地震侧向力。用作 TRS 临时屋顶支撑的 3,700 吨临时钢框架由 LeJeune Steel Structures 和 Danny's Construction 加工和安装，这两个团队将建造新场馆。通过在每个 Y 形柱的位置安装支撑框架来支撑重力载荷。一对W36钢梁与放置在混凝土屋顶结构下方的支撑垫和Y形柱一起形成夹层结构。
每根钢梁的两端各有一个 36 英寸的钢梁。 （0.91m）直径的支撑钢管从原来的地面插入土壤约85英尺。下面（2.16m），是新赛场的地面。层。在破坏原基础之前，原屋顶的重量通过位于W36夹层钢梁两端的千斤顶和垫片转移到支撑钢管上。这些预载导致刚性屋顶在载荷传递过程中几乎经历零位移。
建筑北、东、西三面，除拆除V型基础下的支撑外，开挖过程中未触及扶壁基础。然而，建筑物南侧的停车场需要拆除扶壁基础和临时支撑。由于扶壁需要抵抗钢屋顶拱桁的推力以及风荷载和地震效应，因此大约 3,300 kip (14,678.4kN) 的力必须通过停车场施工现场上方混凝土扶壁腿周围的结构。 。锥形钢板套管和大直径管支撑来抵抗。该组件将荷载转移到距南边地界线 160 英尺（48.77 m）处的新基础墙。这种桁架抗力矩框架暂时取代了所有四个 V 形柱，用于抵抗垂直力和侧向力。加载。
临时抗侧力系统的评估、设计和施工规划需要整个项目团队的广泛协作。随着开挖的进行，由于开挖区域分布在不同的象限，抗侧力系统的布置及其承载能力/刚度不断变化，因此在允许开挖拆除后必须立即安装支撑。桁架。莫顿森与负责施工的钢结构团队、负责挖掘工作的团队和基础团队之间的工作会议产生了一系列彩色图纸，定义了伴随施工活动的分析和设计的关键阶段。钢结构团队开发了带有铰接节点的即插即用预制钢桁架面板，可满足高达 8 英寸（0.2 m）的公差，以适应 36 英寸（0.91 m）直径管支撑的固有公差。
屋顶的侧向力通过 16 吨重、20 英尺的巨大物体传递到桁架框架系统。 (6.1m)长的钢楔子安装在屋顶和V柱三角形的交叉处。由于拉力的传递需要极大量的后锚锚，这会对结构表面造成损坏，因此这些钢楔仅传递压力。使用钢铰链和楔子连接桁架框架的决定是 Thornton Tomasetti、Mortenson、Danny's Construction 和 LeJeune Steel Structures 之间数小时集思广益的结果。 Danny's Construction 的高级结构工程师 Eric Fielder 表示：“当所有各方进入同一个房间并开始将概念设计和现场工作融合在一起时，最终设计就可以针对最佳解决方案。”采用的重点是提高安装速度并可调节以适应更大的沉箱公差。这个解决方案最终节省了大量时间，并且没有耽误挖掘工作。”
在瓶子里造一艘船
在这样一个临时支撑屋顶下方和周围设计和建造一个新的钢框架竞技场就像在瓶子里建造一艘船。该场馆是世界上第一个获得净零碳认证的场馆，由位于 15 英尺高的新活动楼层组成。原小型活动楼层以下（4.57m），地上地下四层。它由完整的竞技场楼层和周围地面以上的 2 层组成。所有楼层都延伸超出了原始屋顶的边界，典型的楼层结构是混凝土压型钢板和钢梁的组合。新超级碗的座椅由由钢支架支撑的预制混凝土体育场单元建造而成。
在竞技场的西侧，一座漂浮在超级碗座位区上方的扁平桥梁由两根桁架支撑——前部维也纳桁架和后部沃伦桁架——跨度为 275 英尺（83.82 英尺）米）电梯井之间的钢框架结构。轴芯还支撑原角部屋架，以方便原角柱的拆除。新轴芯与原顶盖结构之间采用滑动轴承，将顶盖与下碗体进行抗震分离。为了使这些大跨度楼板桁架尽可能轻，楼板系统中采用了夹芯板系统SPS（Sandwich Panel System）。
抗震加固屋顶的其他措施包括加固屋顶钢桁架及其连接节点，以满足最新规范要求并适应新结构的额外荷载。屋顶结构现在可以支撑两个 30 吨的显示器以及起重设备、一条新的通道和一个能够支撑 100 吨负载的大型索具网格，以满足现代巡演和颁奖典礼的需求。
抗震设计
支撑原有屋顶的20根Y形柱和8根V形柱向下延伸至活动楼层，再次支撑了近60年屋顶的重力荷载。这些向下拉伸的柱子支撑来自新竞技场地板的局部重力荷载，并且也隔离了地震效应。这些 V 形柱与 3 个原始扶壁和 1 个改良扶壁一起将屋顶的横向荷载转移到新的上层礼堂框架。电梯井道核心采用屈曲约束支撑BRB来抵抗自荷载。平桥的横向荷载向下传递到主礼堂地板。为了提高用户舒适度，在大跨桁架中部附近放置了两个调谐质量阻尼器，可用于控制大跨楼盖系统的振动。 Thornton Tomasetti 还对原始结构进行了严格的非线性响应时间历史分析，包括考虑地面运动中的土壤-结构相互作用效应，以及使用屈曲约束支撑 BRB 来控制新索具网格的性能。因此，无需对原有的混凝土屋顶单元进行加固，并且可以显着减少因地震影响而需要修复的屋顶钢构件的数量。
节省时间和成本
像气候承诺竞技场这样复杂的项目需要采取全面的方法来应对所有挑战。所有项目参与者，包括业主、建筑师、结构工程师、项目经理和钢铁承包商，都及时提供了意见和反馈，以开发创新、实用和可建造的解决方案。 Thornton Tomasetti 还实施了高级项目交付 (APD) 服务，帮助实现了可观的进度和成本效益。 Thornton Tomasetti 的结构工程师和钢结构详图设计师利用 APD 参与设计阶段，创建协调的钢结构模型，同时提供早期制造、安装和详图服务。这种早期的模式还为施工团队提供了比传统交付方式更完整、更详细的信息。此外，该模型还可以与钢结构制造商共享，成为他们完成最终施工图并在制造过程中驱动计算机数控（CNC）设备的数据基础。该公司的建筑工程和结构设计团队与 LeJeune Steel Structures 合作，为用于建造竞技场和停车场的 8,700 吨永久钢结构提供完全协调和互连的 Tekla 模型。临时支撑钢结构提供全套施工图纸。
这种方法还有助于降低成本、缩短施工时间，并降低与屋顶下复杂钢框架、接头和临时支撑结构周围紧张、受限的场地相关的实施风险。通过采用APD方法，项目组不仅加快了钢材采购和详细设计流程，而且使钢材加工提前开始，将工期缩短了近4个月，基本不再需要RFI（Request for Information） ）以及后期的协调。也基本消除了典型、常见的现场问题。
一支强大的团队
在体育运动中，你需要强大的团队和高效的策略来实现最好的成绩。这同样适用于体育场设计。单一来源的结构工程公司与经验丰富且熟悉的制造商和施工经理合作所实现的效率是整个气候承诺竞技场项目总体成功的关键。在项目开始时，总承包商 Mortenson 公司的现场运营经理 Greg Knutson 发布了“道路规则”，以解决该项目的许多复杂问题。 “当我们遇到挑战时旧钢构信息，无论是谁的挑战，我们都会共同面对并解决它，”格雷格·克纳森说。
所有者：Oak View Group (OVG)，加利福尼亚州洛杉矶
业主代表：CAA ICON，科罗拉多州丹佛市
总承包商：Mortenson Company，华盛顿州柯克兰
建筑设计：Populous Architects，密苏里州堪萨斯城
结构设计：Thornton Tomasetti Company，密苏里州堪萨斯城
土木工程：DCI 工程师，华盛顿州西雅图
施工经理：Mortenson Company
钢结构制造商：LeJeune Steel Structure, Inc.，明尼苏达州明尼阿波利斯； LLC/SME 钢结构承包，犹他州西乔丹（屈曲约束支撑）
钢结构安装商：Danny's Construction Company，Shakopee，明尼苏达州
钢结构详图设计：LTC Company，威斯康星州奥纳拉斯加州
注：部分内容翻译自美国钢结构学会《现代钢结构》杂志2021年第4期。
来源 |建筑钢结构进展微信公众号
