鸟巢的结构特点.pdf

鸟巢的结构特点鸟巢的结构特点2021 年北京奥运会主体育场“鸟巢的设计方案是经全球设计招标产生的。最后由 2001 年普利茨克奖获得者赫尔佐格、德梅隆与中国建筑师李兴刚等合作完成的巨型体育场设计，形态如同孕育生命的“巢，它更像一个摇篮，寄托着人类对未来的希望。设计者们对这个国家体育场没有做任何多余的处理，只是坦率地把结构暴露在外，因而自然形成了建筑的外观。该设计方案主体由一系列辐射式门式钢桁架围绕碗状坐席区旋转而成，空间结构科学简洁，建筑和结构完整统一，设计新颖，结构独特，为国内外特有建筑。“鸟巢于 2003 年 12 月 24 日开工建设，2004 年 7 月 30 日因设计调整而暂时停工，同年 12 月 27 日恢复施工，2021 年 5 月全部竣工。工程总造价22.67 亿元。“鸟巢建设地点在北京市朝阳区安定路甲 3 号即北京奥林匹克公园内,亚运村北。建筑面积达 25.8 万。场馆内永久座席 80000 个，临时经座席 20000 个。“鸟巢的赛时功能有：田径、足球、标枪、链球、铁饼；赛后功能是：国际国内体育比赛和文化、娱乐活动。“鸟巢外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24 根桁架柱。国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为 332.3 米，短轴为 296.4 米，最高点高度为 68.5 米，最低点高度为 42.8米。体育场外壳采用可作为填充物的气垫膜，使屋顶到达完全防水的要求，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要。比赛时，看台是可以通过多种方式进行变化的，可以满足不同时期不同观众量的要求，奥运期间的 20000 个临时座席分布在体育场的最上端，且能保证每个人都能清楚的看到整个赛场。入口、出口及人群流动通过流线区域的合理划分和设计得了完美得到的解决。鸟巢设计中充分表达了人文关心，碗状座席环抱着赛场的收拢结构，上下层之间错落有致，无论观众坐在哪个位置，和赛场中心点之间的视线距离都在140 米左右。“鸟巢的下层膜采用的吸声膜材料、钢结构构件上设置的吸声材料，以及场内使用的电声扩音系统，这三层“特殊装置使“巢内的语音清晰度指标指数到达0.6这个数字保证了坐在任何位置的观众都能清晰地收听到播送。“鸟巢的相关设计师们还运用流体力学设计，模拟出 91000 个人同时观赛的自然通风状况，让所有观众都能享有同样的自然光和自然通风。“鸟巢的观众席里，还为残障人士设置了 200 多个轮椅座席。这些轮椅座席比普通座席稍高，保证残障人士和普通观众有一样的视野。赛时，场内还将提供供助听器并设置无线播送系统，为有听力和视力障碍的人提供个性化的效劳。场馆设计如同一个的容器，高地起伏变化的外观缓和了建筑的体量感，并赋予了戏剧性和具有震撼力的形体，国家体育场的形象完美纯洁，外观即为建筑的结构，立面与结构到达了完美的统一。结构的组件相互支撑，形成了网络状的构架，它就像树枝编织的鸟巢。体育场的空间效果即具有前所未有的独创性，却又简洁而典雅，它为2021 年奥运会树立了一座独特的历史性的标志性建筑。体育场就像一个巨大的容器，不管是近看还是远观，都将给人留下与众不同的、永不磨灭的形象，它完全符合国家体育场在功能和技术上的需求，又不同于一般体育场建筑中大跨度结构和数码屏幕为主体的设计手法。体育场的空间效果既具有前所未有的独创性，而又简洁、典雅。从这里，人们可以浏览包括通往看台的楼梯在内的整个区域动线。体育场大厅，是一个室内的城市空间，设有餐厅和商店，其作用就如同商业街廊或广场，吸引着人们留恋忘返。李兴钢在提及“鸟巢的设计与里时表述：鸟巢的设计理念，或者说设计的过程，虽然它说很新，大家从来没有见过的体育场，但是它设计的理念其实是非常朴素和简单的。简单说刚刚我也提到了，它设计的起点是赛场和看台，我们最后通过研究得到了一个非常古典的看台的形状，就是一个边沿起伏的看台。看台外面需要随着现代技术的开展和对观众的防雨、防晒的功能的要求，我们需要有一个外罩把这个看台笼罩起来，从屋顶到里面把它笼罩起来，这个外罩实际上是延续的看台的形状，也是一个东西高、南北低的，起伏的一个造型。这个外罩又需要有一个结构把它支撑起来，最后我们寻找到的是一个编织式的结构，这个结构最后我们用鸟巢，大自然的鸟巢这样一个很生动的形象来描述我们的结构，就是大家最后看到的鸟巢。所以，说起来是从一个体育场的本质出发，最终得到的一个很崭新的设计。北京 2021 奥运会开幕式的体育场馆！“鸟巢外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有 24 根桁架柱，现已完成 20 根桁架柱整柱及 2 根下柱吊装。国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为 332.3 米，短轴为 296.4 米，最高点高度为 68.5米，最低点高度为 42.8 米。在保持“鸟巢建筑风格不变的前提下，新设计方案对结构布局、构建截面形式、材料利用率等问题进行了较大幅度的调整与优化。原设计方案中的可开启屋顶被取消，屋顶开口扩大，并通过钢结构的优化大大减少了用钢量。大跨度屋盖支撑在 24 根桁架柱之上，柱距为37.96 米。主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置，有 22 榀主桁架直通或接近直通。为了防止出现过于复杂的节点，少量主桁架在内环附近截断。钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主桁架与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢的特殊建筑造型。主看台局部采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。“鸟巢是 2021 年北京奥运会主体育场。由 2001 年普利茨克奖获得者赫尔佐格、德梅隆与中国建筑师合作完成的巨型体育场设计，形态如同孕育生命的“巢，它更像一个摇篮，寄托着人类对未来的希望。设计者们对这个国家体育场没有做任何多余的处理，只是坦率地把结构暴露在外，因而自然形成了建筑的外观。说起 Q460 钢材，大多数人可能都不了解。“鸟巢结构设计奇特新颖，而这次搭建它的钢结构的 Q460 也有很多独到之处：Q460 是一种低合金高强度钢，它在受力强度到达 460 兆帕时才会发生塑性变形，这个强度要比一般钢材大，因此生产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材；而这次使用的钢板厚度到达 110 毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460 的最大厚度也只是 100 毫米。以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为了给“鸟巢提供“合身的Q460，从 2004 年 9 月开始，河南舞阳特种钢厂的科研人员开始了长达半年多的科技攻关，前后 3 次试制终于获得成功。如今，为“鸟巢准备的 Q460 钢材已经开始批量生产。2021 年，400吨自主创新、具有知识产权的国产 Q460 钢材，将撑起“鸟巢的铁骨钢筋。此外，屋顶内环主桁架吊装和立面次结构安装已全面展开。“鸟巢钢结构所使用的钢材厚度可达 11 厘米，以前从未在国内生产过。另外，在“鸟巢顶部的网架结构外外表还将贴上一层半透明的膜。使用这种膜后，体育场内的光线不是直射进来的，而是通过漫反射，使光线更柔和，由此形成的漫射光还可解决场内草坪的维护问题，同时也有为座席遮风挡雨的功能。许多看过“鸟巢设计模型的人这样形容：那是一个用树枝般的钢网把一个可容10 万人的体育场编织成的一个温馨鸟巢！用来孕育与呵护生命的“巢，寄托着人类对未来的希望。整个体育场结构的组件相互支撑，形成网格状的构架，外观看上去就仿假设树枝织成的鸟巢，其灰色矿质般的钢网以透明的膜材料覆盖，其中包含着一个土红色的碗状体育场看台。在这里，中国传统文化中镂空的手法、陶瓷的纹路、红色的灿烂与热烈，与现代最先进的钢结构设计完美地相融在一起。整个建筑通过巨型网状结构联系，内部没有一根立柱，看台是一个完整的没有任何遮挡的碗状造型，如同一个巨大的容器，赋予体育场以不可思议的戏剧性和无与伦比的震撼力。这种均匀而连续的环形也将使观众获得最正确的视野，带动他们的兴奋情绪，并鼓励运发动向更快、更高、更强冲刺。在这里，人，真正被赋予中心的地位。更为匠心独具的是，“鸟巢把整个体育场室外地形微微隆起，将很多附属设施置于地形下面，这样既防止了下挖土方所耗的巨大投资，而隆起的坡地在室外广场的边缘缓缓降落，依势筑成热身场地的 2000 个露天座席，与周围环境有机融合，并再次节省了投资。评审委员会主席、中国工程院院士关肇邺评价说，这个建筑没有任何多余的处理，一切因其功能而产生形象，建筑形式与结构细部自然统一。评审委员会和许多其他建筑界专家都认为，“鸟巢将不仅为 2021 年奥运会树立一座独特的历史性的标志性建筑，而且在世界建筑开展史上也将具有开创性意义，将为 21 世纪的中国和世界建筑开展提供历史见证。设计并搭建“鸟巢不易，要让“鸟巢在未来的日子里充满生机与活力更为不易。据介绍，“鸟巢设计之初和深化设计的过程中，一直贯穿着节俭办奥运和可持续开展的理念，在满足奥运使用功能的前提下，充分考虑永久设施和临时设施的平衡。按照要求，“鸟巢共设10 万个座席，其中 8 万个是永久性的，另外两万个是奥运会期间临时增加的。在此根底上，设计中将“鸟巢的功能与周围地区日后定位乃至整个城市的中长远开展规划结合起来考虑。根据已确定的规划方案，“鸟巢所在的奥林匹克公园中心区赛后将成为一个集体育竞赛、会议展览、文化娱乐、商务和休闲购物于一体的市民公共活动中心。作为北京奥运会主体育场，“鸟巢将成为北京的标志性建筑之一，在相当长时期内，也将成为参观旅游的热点地区。同时，“鸟巢在设计建设中，还在场地和空间的多功能上下了很大功夫，以提高场馆利用效率，除能够承当开幕、闭幕和体育比赛外，还将满足健身、商务、展览、演出等多种需求，为成功实施“后奥运开发奠定坚实根底。作为北京奥运会主体育场的国家体育场将采用太阳能光伏发电系统。绿色奥运、科技奥运、人文奥运是北京奥运的三大主题，此次尚德太阳能光伏发电系统落户“鸟巢，将清洁、环保的太阳能发电与国家体育场容为一体，不仅是对北京奥运会三大主题的极好表达，同时对于提倡使用绿色能源、有效控制和减轻北京及周边地区大气污染，倡导绿色环保的生活方式将起到积极的推动作用和良好的示范效应。太阳能光伏发电系统技术目前处于世界先进水平，该太阳能发电系统是由无锡尚德太阳能电力自主研发并向国家体育场独家提供，安装在国家体育场的12 个主通道上，总投资 1000 万元人民币，总容量 130 千瓦，对国家体育场电力供给将起到良好的补充.