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橢圓形頂體育館之建築設計 (一)
本刊編輯部譯

摘　要
東瀛九州，近期興建完成巨無霸體育館；號稱全國之最。循悉內容，涵蓋「競技」、「競輪」、「停車」、「集會」、「文化展示」、「市民交誼」、「演講」、「戲劇」等之社區聯誼。將半年競賽開展為全年活躍之多角性集會場所，場內外周玻璃回廊，並備有輕便冷熱餐飲伺候，老少咸宜，招待週到，充滿社區活動溫馨色彩，堪稱一絕，使人樂而忘返。房屋結構不但新穎，屋面坡緩、大塊裝、構架輝煌珣麗、外柱鋼管水泥、基礎深入岩層、安穩耐震屬有機性流行線外觀。同時天窗換氣自然通風、光度調節，甚至大銀幕影像，音響、揚荷、垂釣，皆受中央指揮全自動控制。連同外淋雨水也由水槽集中儲存，應洗澤、冷卻、灑水、散熱之用，節省耗電量15％之譜。尤其值得大提的是，構材統一規格預鑄化，內外裝飾，吊燈兼備，地面組立上架一氣呵成，將標準期34個月，契約期27個月也縮前1個月竣成。不但規劃，製作營運三部一體之充分合作，也以精密儀器配合管制之效率可稱屬是工程界之一大創舉。際此，全國上下為提倡國人心身健康、促進國人強壯體魄，重喚溫馨社區聯誼，興建巨蛋先聲，本社推引鄰邦傑作，供業界參閱借鏡，以響應迎接21世紀推展國力。

一、前言：
　　1998年10月在日本九州，興建一棟可容納二萬人口之多用途體育館建築，堪稱為近20年來集企劃、營運、建設等業界所推薦與通力合作之偉大傑作。
　　尤其值得一提的是，屋頂構造雖是大空間架構，但採用同一構材，相同接頭所組合，各構件都以相同形狀，均等主軸所架構而組立，不但形狀優美，構造輕巧，施工安裝容易，將高難度之大型屋頂克服大彎度，大型板裝，先行塗漆，屋面板塊單元化，並依照施工規劃順序漸進，屋頂面更突破緩和坡度，確保嚴格精密度，達到短期施工進度之高水準施工。也以完成已故早稻田名教授松井源吾博士20年來研究開發「軸力屋頂」大空間結構之美夢完成，實值得建築界稱讚與借鏡。

二、設計規劃：
　　屬菊竹清訓名師主導，基地位於小倉車站南行2公里在三萩野公園內，山明綠野，乃都市中心人民休閒好去處。自1948年就有

小型競賽在此進行，年間活動競賽約占半年時間，其他為使該館有充分有效利用，內部分雙層動線計劃。
　　建物，長徑208公尺，短徑145公尺之橢圓形平面，房間以各競場組合與進出口連結，由大屋頂覆蓋成有機性流線型構成。坡度僅0.12比，以減輕周遭密集住宅影響。
　　屋面不鏽鋼板防水處理，並由三排玻璃吊頂支援，吊頂不但可自由移動也可隨意控制光度，以採用自然換氣與節省能源之計劃。
　　室內則由低欄房間，可達高48m氣積78萬m3之調節，內部則以吸音材做雜音控制，做有效之配置。正面有9m×24m之大型映像裝置設備，天花板面則集中裝吊照明、音響、吊物裝飾等，做競賽時自由移動之設備，供最適當演出之需要配備齊全。
　　參觀席設在跑道旁，以應競賽活動之需要，競技場與跑道另有高低差，採用活動架與固定席連接成為一大型參觀場，後側上部配置競賽專用指定席，並配備小型電視提供各種資訊。
　　4樓為廣場無邊房，外圍透明玻璃可自由活動空間，並辦理輕便餐飲及交誼點綴俱在。1、2樓同樣也有交誼展示之設備。通常除了競賽參觀之外，市民也可以利用各種集會設施做複合聯誼之用。

圖二外觀CG
圖三內觀CG
圖四外觀CG

圖五一樓平面圖
圖六立體圖

圖七剖面圖
圖八四樓平面圖

圖九構造斷面圖

1.構造類別
下部構造
柱	1F：充填被覆形鋼管混凝土造 (一部份鋼骨造) 2F～8F：充填形鋼骨混凝土造
樑	鋼造骨
基礎樑	鋼筋混凝土造 (一部份鋼骨鋼筋混凝土造，預鑄混凝土造)
樓版	波浪型合成板
屋頂構造	鋼骨造
2.構造形成
屋頂構造	格子型立體桁架
下部構造	斜撐骨架鋼構
基礎構造	場打R.C樁基礎
3.使用材料
鋼材	SS400.SM490A.STK490. STKR490.SA440B.
P.C鋼線	SWPR7B
混凝土	FC=27～48MPa
鋼筋	SD295A.SD345.SD390

三、構造規則：
　　結構體如圖九所示，由屋頂構造及支承部之下部構造所構成。表一為構造概要。
　　1.屋頂構造：
　　　屋頂構造則由運動場、競技場所覆蓋之大屋頂所構成，與外圍屋頂分離。理由是屋頂外觀對周邊環境形成極大之複雜形態，為處理大屋頂之斜坡採用下半部構造做放射向處理，而大屋頂則自行單獨架構以求安定之構成。
　　　然而大屋頂構造則由格子型立體桁架圍成長徑205.6公尺，短徑142.6公尺之長圓形，屋架以及下部斜鉸柱接觸，構成全部大型屋架。如圖十、十一所示
　　　立體椼架則由半徑214.45m之球殼由長圓形平面裁切形狀取得，其坡/跨比長徑向0.12，短徑向0.08。構件則由H形鋼上下弦材與鋼管束，鋼料所組成；桁架高3公尺。
　　　接合部因弦材屬直接交叉，無須其他特殊處理。設計上、上下弦材都是格子型組成，屋面土為保持剛節與載重之平均分散，在下弦桿為維持格子狀向上弦桿做45度之斜撐。(照片一)
　　　鄰界椼架(照片二)在平面上取5.2公尺之圓環狀，由3支鋼管擔弦材做三角形做成環狀桁架構造。鄰界桁架，由立體桁架做拉力環支撐處理，以安定大屋頂構架，以下部構造互為區別為其長處。
　　　另外，斜鉸柱為鄰界桁架內周下弦桿與下部構造，由128支點連結並由垂直向與水平向向下傳達力量給下部構造。然而斜鉸柱之柱頭柱腳則由鉸節接合，大屋頂則由放射性狀由滾筒支承。在此鉸接部則由590N鋼板，做成板鉸作用。(照片三)由

此可見為了解放溫度應力所產生變形，另一方面也防止，屋頂放射向之力量傳達於下部構造，更防止地震力，向斜鉸柱傳達於下部構造，由圓周架構傳達力量，而不影響下部構造為建築計劃成功之處。
　　　在外環屋頂上，因大屋頂周圍做成排水溝為伸縮縫作用，分離大屋頂面，而與下部構造構成一體。另外，外圍雨庇則採用形式桁架，與本體完全隔離。

圖十大屋頂形狀圖	圖十一屋頂構造
	圖十二下部構造

　　2.下部構造：
　　　下部構造為了維持大屋頂上長圓形平面64列放社射性構架以及2列圓周向構架之高層部份，更附帶站台、岸邊、參觀席之突出部份及入口部則由另一構架構成。
　　　構造上為了確保架構本身之剛性與輕量化，一樓之柱則採用充填被覆形鋼管混凝土造(一部份為鋼骨造)，二樓以上則採用充填形鋼管混凝土造，梁為鋼骨造為了維持架構穩定各層配合斜撐板配置，一部份也採用FR鋼。
　　　普通樓板，採用凹凸形波浪鋼板，組合成板，梯級狀部份則運用預鑄梯級板施設。
　　　地下部份，有既設之抽水場一部設備房則將架構，架設在既設房上。為了避免、排水、流入溝渠影響基礎配置，基礎梁改用鋼骨鋼筋混凝土造預力混凝土造完成。
　　　基礎則採用場所打混凝土柱GL-5～9公尺下堅固基層支持。

四、省能設備計劃：
　　請看圖十三之設備概況圖就知為了充分利用自然能源，以節省能源所做之對策，由試驗結果顯示，有15％省能效果之功效獲得。
　　1.天然能源之活用：
　　　為了維持大空間室內快舒之適應性，不僅採用人工能源運用之方法，也充分配合天然能源之運用，以節省能源維持有效率之管理，採用以下之形式：
　　　(1)日光利用(圖十四)

照片一立體屋桁架接合部

照片二境界桁架部

照片三板鉸部

　　　　競技場中央以及參觀席上部設有三處天窗採用自然採光，更在市民利用時日之照明，以及演習準備等都有(300Laks)之光度。又音樂會、演戲時之特殊時段，在天窗下面設有遮光板由中央控制室，可直接操作以適合適當照明度。
　　　(2)自然換氣之利用(圖十五)
　　　　春、秋中間期，外氣溫度較內氣為低，更何況室內照明、機械操作所發生之人工熱以及人身發熱，波及室內溫度上升為了降低溫度設施，在屋頂上部設有散熱機設備，只需開放就能有自然換氣之作用。另外，外墻設置供氣設施以及屋頂之換氣設備，仍由中央控制室可自由操作，方便異常。
　　　(3)雨水利用(圖十六)
　　　　降下在3萬4千平方公尺上之大屋頂雨水，直接引儲在地下水槽上，經過滅菌、過慮處理後利用以廁所淨洗、冷卻水塔給水或屋頂灑水之使用。為了配合降雨量，雨水利用率及儲存槽建設經費，雖只1000立方公尺之容量，但為配合消防用水量興建為2000立方公尺貯水槽容積。
　　2.空調省能規劃：
　　　空調機能，配合災害時之熱源運用，採用瓦斯併用系統。又配合各單元之負荷變動之正常化運作，採熱源機構之運轉化，其

圖十三設備概念圖

他，加油站及居住空間空調之適應性，外氣量之抑制，採用換氣台數控制以圖省能化目的。
　　3.電力低減：
　　　競賽時，競技場之照明負荷半數由發電機供應，更配合大型映像裝置之大量負荷，設置1300KVA之發電機二台應急。發電機則以常用，緊急用兼備，以減輕契約用電量外，並利用發電機之排熱，做熱水供給之用。


	圖十四日光利用省能量(mwh/年) 圖十五自然換氣省能量(Gcal/年) 圖十六雨水利用省能量(m3/年) 圖十七空調備省能量(Gcal/年) 圖十八節省電力之省能(KW/年)

五、施工計劃：
　　本工程合的工期為27個月(標準工期34個月)屬於非常嚴謹之施工期限。(圖十九、表二)
　　1.附帶條件(圖二十、圖二十一)

　　　(1)基地佈滿舊有建物(北邊：住宅街；東邊：神獄河；西邊：競賽場。)
　　　(2)西側為現有自行車競技場(最短距離5公尺)
　　　(3)地下埋設物，抽水站、沉砂櫓、高壓配電(6600V)等設備，必須配合施工。
　　　(4)北邊則有開工用滯水池工程配合。

圖十九工程進度

表二工程進度

圖二十配置圖
圖二十一既設圖
<未完待續>