鳥巢的結(jié)構(gòu)圖原理

【專家解說】：鳥巢”外形結(jié)構(gòu)主要由巨大的門式鋼架組成，共有24根桁架柱，現(xiàn)已完成20根桁架柱整柱及2根下柱吊裝。國家體育場(chǎng)建筑頂面呈鞍形，長軸為332.3米，短軸為296.4米，最高點(diǎn)高度為68.5米，最低點(diǎn)高度為42.8米。在保持“鳥巢”建筑風(fēng)格不變的前提下，新設(shè)計(jì)方案對(duì)結(jié)構(gòu)布局、構(gòu)建截面形式、材料利用率等問題進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整與優(yōu)化。原設(shè)計(jì)方案中的可開啟屋頂被取消，屋頂開口擴(kuò)大，并通過鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化大大減少了用鋼量。大跨度屋蓋支撐在24根桁架柱之上，柱距為37.96米。主桁架圍繞屋蓋中間的開口放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通。為了避免出現(xiàn)過于復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，少量主桁架在內(nèi)環(huán)附近截?cái)?。鋼結(jié)構(gòu)大量采用由鋼板焊接而成的箱形構(gòu)件，交叉布置的主桁架與屋面及立面的次結(jié)構(gòu)一起形成了“鳥巢”的特殊建筑造型。主看臺(tái)部分采用鋼筋混凝土框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系，與大跨度鋼結(jié)構(gòu)完全脫開。 “鳥巢”是2008年北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)。由2001年普利茨克獎(jiǎng)獲得者赫爾佐格、德梅隆與中國建筑師合作完成的巨型體育場(chǎng)設(shè)計(jì)，形態(tài)如同孕育生命的“巢”，它更像一個(gè)搖籃， 寄托著人類對(duì)未來的希望。設(shè)計(jì)者們對(duì)這個(gè)國家體育場(chǎng)沒有做任何多余的處理，只是坦率地把結(jié)構(gòu)暴露在外，因而自然形成了建筑的外觀。 說起Q460鋼材，大多數(shù)人可能都不了解?！傍B巢”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奇特新穎，而這次搭建它的鋼結(jié)構(gòu)的Q460也有很多獨(dú)到之處：Q460是一種低合金高強(qiáng)度鋼，它在受力強(qiáng)度達(dá)到460兆帕?xí)r才會(huì)發(fā)生塑性變形，這個(gè)強(qiáng)度要比一般鋼材大，因此生產(chǎn)難度很大。這是國內(nèi)在建筑結(jié)構(gòu)上首次使用Q460規(guī)格的鋼材；而這次使用的鋼板厚度達(dá)到110毫米，是以前絕無僅有的，在國家標(biāo)準(zhǔn)中，Q460的最大厚度也只是100毫米。以前這種鋼一般從盧森堡、韓國、日本進(jìn)口。為了給“鳥巢”提供“合身”的Q460，從2004年9月開始，河南舞陽特種鋼廠的科研人員開始了長達(dá)半年多的科技攻關(guān)，前后3次試制終于獲得成功。如今，為“鳥巢”準(zhǔn)備的Q460鋼材已經(jīng)開始批量生產(chǎn)。2008年，400噸自主創(chuàng)新、具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)Q460鋼材，將撐起“鳥巢”的鐵骨鋼筋。 此外，屋頂內(nèi)環(huán)主桁架吊裝和立面次結(jié)構(gòu)安裝已全面展開?！傍B巢”鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材厚度可達(dá)11厘米，以前從未在國內(nèi)生產(chǎn)過。另外，在“鳥巢”頂部的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)外表面還將貼上一層半透明的膜。使用這種膜后，體育場(chǎng)內(nèi)的光線不是直射進(jìn)來的，而是通過漫反射，使光線更柔和，由此形成的漫射光還可解決場(chǎng)內(nèi)草坪的維護(hù)問題，同時(shí)也有為座席遮風(fēng)擋雨的功能。 許多看過“鳥巢”設(shè)計(jì)模型的人這樣形容：那是一個(gè)用樹枝般的鋼網(wǎng)把一個(gè)可容10萬人的體育場(chǎng)編織成的一個(gè)溫馨鳥巢！用來孕育與呵護(hù)生命的“巢”，寄托著人類對(duì)未來的希望。 整個(gè)體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)的組件相互支撐，形成網(wǎng)格狀的構(gòu)架，外觀看上去就仿若樹枝織成的鳥巢，其灰色礦質(zhì)般的鋼網(wǎng)以透明的膜材料覆蓋，其中包含著一個(gè)土紅色的碗狀體育場(chǎng)看臺(tái)。在這里，中國傳統(tǒng)文化中鏤空的手法、陶瓷的紋路、紅色的燦爛與熱烈，與現(xiàn)代最先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完美地相融在一起。 整個(gè)建筑通過巨型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聯(lián)系，內(nèi)部沒有一根立柱，看臺(tái)是一個(gè)完整的沒有任何遮擋的碗狀造型，如同一個(gè)巨大的容器，賦予體育場(chǎng)以不可思議的戲劇性和無與倫比的震撼力。這種均勻而連續(xù)的環(huán)形也將使觀眾獲得最佳的視野，帶動(dòng)他們的興奮情緒，并激勵(lì)運(yùn)動(dòng)員向更快、更高、更強(qiáng)沖刺。在這里，人，真正被賦予中心的地位。 更為匠心獨(dú)具的是，“鳥巢”把整個(gè)體育場(chǎng)室外地形微微隆起，將很多附屬設(shè)施置于地形下面，這樣既避免了下挖土方所耗的巨大投資，而隆起的坡地在室外廣場(chǎng)的邊緣緩緩降落，依勢(shì)筑成熱身場(chǎng)地的2000個(gè)露天座席，與周圍環(huán)境有機(jī)融合，并再次節(jié)省了投資。 評(píng)審委員會(huì)主席、中國工程院院士關(guān)肇鄴評(píng)價(jià)說，這個(gè)建筑沒有任何多余的處理，一切因其功能而產(chǎn)生形象，建筑形式與結(jié)構(gòu)細(xì)部自然統(tǒng)一。 評(píng)審委員會(huì)和許多其他建筑界專家都認(rèn)為，“鳥巢”將不僅為2008年奧運(yùn)會(huì)樹立一座獨(dú)特的歷史性的標(biāo)志性建筑，而且在世界建筑發(fā)展史上也將具有開創(chuàng)性意義，將為21世紀(jì)的中國和世界建筑發(fā)展提供歷史見證。 設(shè)計(jì)并搭建“鳥巢”不易，要讓“鳥巢”在未來的日子里充滿生機(jī)與活力更為不易。據(jù)介紹，“鳥巢”設(shè)計(jì)之初和深化設(shè)計(jì)的過程中，一直貫穿著節(jié)儉辦奧運(yùn)和可持續(xù)發(fā)展的理念，在滿足奧運(yùn)使用功能的前提下，充分考慮永久設(shè)施和臨時(shí)設(shè)施的平衡。按照要求，“鳥巢”共設(shè)10萬個(gè)座席，其中8萬個(gè)是永久性的，另外兩萬個(gè)是奧運(yùn)會(huì)期間臨時(shí)增加的。 在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)中將“鳥巢”的功能與周圍地區(qū)日后定位乃至整個(gè)城市的中長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃結(jié)合起來考慮。根據(jù)已確定的規(guī)劃方案，“鳥巢”所在的奧林匹克公園中心區(qū)賽后將成為一個(gè)集體育競(jìng)賽、會(huì)議展覽、文化娛樂、商務(wù)和休閑購物于一體的市民公共活動(dòng)中心。作為北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)，“鳥巢”將成為北京的標(biāo)志性建筑之一，在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，也將成為參觀旅游的熱點(diǎn)地區(qū)。同時(shí)，“鳥巢”在設(shè)計(jì)建設(shè)中，還在場(chǎng)地和空間的多功能上下了很大功夫，以提高場(chǎng)館利用效率，除能夠承擔(dān)開幕、閉幕和體育比賽外，還將滿足健身、商務(wù)、展覽、演出等多種需求，為成功實(shí)施“后奧運(yùn)開發(fā)”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 作為北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)的國家體育場(chǎng)將采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)是北京奧運(yùn)的三大主題，此次尚德太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)落戶“鳥巢”，將清潔、環(huán)保的太陽能發(fā)電與國家體育場(chǎng)容為一體，不僅是對(duì)北京奧運(yùn)會(huì)三大主題的極好體現(xiàn)，同時(shí)對(duì)于提倡使用綠色能源、有效控制和減輕北京及周邊地區(qū)大氣污染，倡導(dǎo)綠色環(huán)保的生活方式將起到積極的推動(dòng)作用和良好的示范效應(yīng)。 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)目前處于世界先進(jìn)水平，該太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由無錫尚德太陽能電力有限公司自主研發(fā)并向國家體育場(chǎng)獨(dú)家提供，安裝在國家體育場(chǎng)的12個(gè)主通道上，總投資1000萬元人民幣，總?cè)萘?30千瓦，對(duì)國家體育場(chǎng)電力供應(yīng)將起到良好的補(bǔ)充。