建筑结构——国家体育馆鸟巢-PPT.ppt

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1、建筑结构建筑结构国家体育馆鸟巢国家体育馆鸟巢全世界跨度最大的钢结构建筑总长36公里，交错扭曲的钢条看起来像是随意放置，不过事实上每根梁柱与每个接点都必须精确定位，非常有秩序地撑起整座体育馆的重量。整个建筑通过巨型网状结构联系，由结构的组件相互支撑，内部没有一根立柱。结构：结构：从形式上讲：从形式上讲：钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编 织式“鸟巢”结构。从材料上讲：从材料上讲：看台地下1层为混凝土结构，地上7层为钢筋 混凝土框架，体育馆的外部 为钢结构，体 育馆屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构。从结构体系上讲：从结构体系上讲：体育馆的混凝土看台为剪力墙结构。（是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中

2、的梁柱，能承担各 类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这 种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构）看台看台 钢筋混凝土结构 混凝土结构 剪力墙结构外部框架外部框架 钢结构国家体育馆结构跨度大，桩基础上讲在竖向受力的同时还有比较大国家体育馆结构跨度大，桩基础上讲在竖向受力的同时还有比较大的水平受力，因此只能使用特殊的技术解决桩承载力的问题。的水平受力，因此只能使用特殊的技术解决桩承载力的问题。首先在桩里埋设了压浆管，然后在桩基灌注完成的两天后，再通过首先在桩里埋设了压浆管，然后在桩基灌注完成的两天后，再通过往里面注水泥浆的方法，改善桩周的土的承载性能，使桩的承载力往里面

3、注水泥浆的方法，改善桩周的土的承载性能，使桩的承载力大大提高。大大提高。体育馆宽阔而复杂的结构，使得它不得不承受很大的非传统应力，体育馆宽阔而复杂的结构，使得它不得不承受很大的非传统应力，除了纵向拉力外，它还将承受强大的横向拉力。它的结构形状有弧除了纵向拉力外，它还将承受强大的横向拉力。它的结构形状有弧度，不同的部位之间都有拉力，这对离支柱最远的横梁中间点会施度，不同的部位之间都有拉力，这对离支柱最远的横梁中间点会施加非常沉重的应力加非常沉重的应力为了保证为了保证“鸟巢鸟巢”的安全性，在的安全性，在“鸟巢鸟巢”受力最为集中的受力最为集中的2424根柱子和柱角上使根柱子和柱角上使用了我国自主创新

4、生产的用了我国自主创新生产的Q460Q460特型钢材特型钢材。科研人员通过几千次的试验最终寻找。科研人员通过几千次的试验最终寻找到了钢材合适的配方配比到了钢材合适的配方配比保证了鸟巢的抗震性、抗低温性、焊接保证了鸟巢的抗震性、抗低温性、焊接性，铸就了性，铸就了“鸟巢鸟巢”的铁骨钢筋。的铁骨钢筋。一连串互相交错的钢铁桁架，最长313公尺，围绕住中间的混凝土座位区，钢铁互相支撑像真正鸟巢里交错的枝条最高的钢柱全长21米，横跨体育场一至四层；最倾斜的钢柱和地面的夹角达到59度，钢柱的最大自转角度超过45度。在鸟巢的在鸟巢的主桁架的结主桁架的结构设计中，构设计中，多采用了三多采用了三角形稳定结角形稳定

5、结构支撑。构支撑。鸟巢顶部主鸟巢顶部主结构平面图结构平面图 每个大跨度的主桁架通过之间的契合，搭建并通过与立面结构、顶面次结构形成大跨度的空间结构体系。屋盖主体结构实际上是由两向不规则斜交的平面桁架系组成的约为屋盖主体结构实际上是由两向不规则斜交的平面桁架系组成的约为340m 290m 的椭圆平面网架结构的椭圆平面网架结构,网架外形呈微弯形双曲抛物面网架外形呈微弯形双曲抛物面,周边支承在不等高的周边支承在不等高的24 根立体桁架柱上根立体桁架柱上,每榀桁架与约为每榀桁架与约为140m 70m 长椭圆内环相切或接近相切长椭圆内环相切或接近相切“鸟巢”外罩由不规则的钢结构构件编织而成，其中边长一米

6、的方钢管被连接成120多根长短不同、倾斜角度多样的钢柱空间扭曲构建的制作空间扭曲构建的制作70以上都是双斜柱一根柱子在垂直面上扭转两次垂直剖面垂直剖面水平剖面水平剖面钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。大量采用空间弯扭构件、节点复杂，安装难度大。无论是主结构之间，还是次结构之间，都存在多根杆件（多达10根）空间交汇现象。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构。即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。世界最大世界最大透明顶棚透明顶棚其中外层膜由884块ETFE膜组成，在这8

7、84块膜中面积最小的不超过1平方米，而面积最大的达到250平方米，整个铺设面积接近4万平方米。固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。150吨履带吊吨履带吊柱脚分段柱脚分段分段分段1分段分段2分段分段3鸟巢鸟巢的外观之所以独创为一个没有完全密封的鸟巢状，就是考虑既能使的外观之所以独创为一个没有完全密封的鸟巢状，就是考虑既能使观众享受自然流通的空气和光线，又尽量减少人工的机械通风和人工光观众享受自然流通的空气和光线，又尽量减少人工的机械通风和人工光源带来的能源消耗。源带来的能源消耗。巢巢内使用的光源，都是各类高效节能型环保光源。内使用的光源，都是各类高效节能型环保光源。在行

8、人广场等室外照明中也尽可能地采用太阳能发电照明系统。在在行人广场等室外照明中也尽可能地采用太阳能发电照明系统。在鸟巢鸟巢中足球场地的下面是中足球场地的下面是312口地源热泵系统井。它通过地埋换热管，冬季吸口地源热泵系统井。它通过地埋换热管，冬季吸收土壤中蕴含的热量为收土壤中蕴含的热量为鸟巢鸟巢供热；夏季吸收土壤中存贮的冷量向供热；夏季吸收土壤中存贮的冷量向鸟巢鸟巢供冷，能节省不少电力资源。在供冷，能节省不少电力资源。在“鸟巢鸟巢”的顶部装有专门的雨水回收系的顶部装有专门的雨水回收系统，被收集起来的雨水最终变成了可以用来绿化、冲厕、消防甚至是冲统，被收集起来的雨水最终变成了可以用来绿化、冲厕、消防甚至是冲洗跑道的回收水。诸多先进的绿色环保举措使国家体育场成为了名副其洗跑道的回收水。诸多先进的绿色环保举措使国家体育场成为了名副其实的大型实的大型绿色建筑绿色建筑。另外，国家体育场另外，国家体育场在建设中采用了先在建设中采用了先进的节能设计和环进的节能设计和环保措施，比如良好保措施，比如良好的自然通风和自然的自然通风和自然采光、雨水的全面采光、雨水的全面回收、可再生地热回收、可再生地热能源的利用、太阳能源的利用、太阳能光伏发电技术的能光伏发电技术的应用等。应用等。Thanks Thanks