鳥巢的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).doc

鳥巢的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2008年北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)“鳥巢”的設(shè)計(jì)方案是經(jīng)全球設(shè)計(jì)招標(biāo)產(chǎn)生的。最后由2001年普利茨克獎(jiǎng)獲得者赫爾佐格、德梅隆與中國建筑師李興剛等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。該設(shè)計(jì)方案主體由一系列輻射式門式鋼桁架圍繞碗狀坐席區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，空間結(jié)構(gòu)科學(xué)簡(jiǎn)潔，建筑和結(jié)構(gòu)完整統(tǒng)一，設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，為國內(nèi)外特有建筑?！傍B巢”于2003年12月24日開工建設(shè)，2004年7月30日因設(shè)計(jì)調(diào)整而暫時(shí)停工，同年12月27日恢復(fù)施工， 2008年5月全部竣工。工程總造價(jià)22.67億元。“鳥巢”建設(shè)地點(diǎn)在北京市朝陽區(qū)安定路甲3號(hào)即北京奧林匹克公園內(nèi),亞運(yùn)村北。建筑面積達(dá)25.8萬。場(chǎng)館內(nèi)永久座席80000個(gè)，臨時(shí)經(jīng)座席20000個(gè)。“鳥巢”的賽時(shí)功能有：田徑、足球、標(biāo)槍、鏈球、鐵餅；賽后功能是：國際國內(nèi)體育比賽和文化、娛樂活動(dòng)?！傍B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。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。體育場(chǎng)外殼采用可作為填充物的氣墊膜，使屋頂達(dá)到完全防水的要求，陽光可以穿過透明的屋頂滿足室內(nèi)草坪的生長需要。比賽時(shí)，看臺(tái)是可以通過多種方式進(jìn)行變化的，可以滿足不同時(shí)期不同觀眾量的要求，奧運(yùn)期間的20000個(gè)臨時(shí)座席分布在體育場(chǎng)的最上端，且能保證每個(gè)人都能清楚的看到整個(gè)賽場(chǎng)。入口、出口及人群流動(dòng)通過流線區(qū)域的合理劃分和設(shè)計(jì)得了完美得到的解決。鳥巢設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)了人文關(guān)懷，碗狀座席環(huán)抱著賽場(chǎng)的收攏結(jié)構(gòu)，上下層之間錯(cuò)落有致，無論觀眾坐在哪個(gè)位置，和賽場(chǎng)中心點(diǎn)之間的視線距離都在140米左右?！傍B巢”的下層膜采用的吸聲膜材料、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上設(shè)置的吸聲材料，以及場(chǎng)內(nèi)使用的電聲擴(kuò)音系統(tǒng)，這三層“特殊裝置”使“巢”內(nèi)的語音清晰度指標(biāo)指數(shù)達(dá)到0.6這個(gè)數(shù)字保證了坐在任何位置的觀眾都能清晰地收聽到廣播?！傍B巢”的相關(guān)設(shè)計(jì)師們還運(yùn)用流體力學(xué)設(shè)計(jì)，模擬出91000個(gè)人同時(shí)觀賽的自然通風(fēng)狀況，讓所有觀眾都能享有同樣的自然光和自然通風(fēng)。 “鳥巢”的觀眾席里，還為殘障人士設(shè)置了200多個(gè)輪椅座席。這些輪椅座席比普通座席稍高，保證殘障人士和普通觀眾有一樣的視野。賽時(shí)，場(chǎng)內(nèi)還將提供供助聽器并設(shè)置無線廣播系統(tǒng)，為有聽力和視力障礙的人提供個(gè)性化的服務(wù)。場(chǎng)館設(shè)計(jì)如同一個(gè)的容器，高地起伏變化的外觀緩和了建筑的體量感，并賦予了戲劇性和具有震撼力的形體，國家體育場(chǎng)的形象完美純凈，外觀即為建筑的結(jié)構(gòu)，立面與結(jié)構(gòu)達(dá)到了完美的統(tǒng)一。結(jié)構(gòu)的組件相互支撐，形成了網(wǎng)絡(luò)狀的構(gòu)架，它就像樹枝編織的鳥巢。體育場(chǎng)的空間效果即具有前所未有的獨(dú)創(chuàng)性，卻又簡(jiǎn)潔而典雅，它為2008年奧運(yùn)會(huì)樹立了一座獨(dú)特的歷史性的標(biāo)志性建筑。體育場(chǎng)就像一個(gè)巨大的容器，不論是近看還是遠(yuǎn)觀，都將給人留下與眾不同的、永不磨滅的形象，它完全符合國家體育場(chǎng)在功能和技術(shù)上的需求，又不同于一般體育場(chǎng)建筑中大跨度結(jié)構(gòu)和數(shù)碼屏幕為主體的設(shè)計(jì)手法。體育場(chǎng)的空間效果既具有前所未有的獨(dú)創(chuàng)性，而又簡(jiǎn)潔、典雅。從這里，人們可以瀏覽包括通往看臺(tái)的樓梯在內(nèi)的整個(gè)區(qū)域動(dòng)線。體育場(chǎng)大廳，是一個(gè)室內(nèi)的城市空間，設(shè)有餐廳和商店，其作用就如同商業(yè)街廊或廣場(chǎng)，吸引著人們留戀忘返。李興鋼在提及“鳥巢”的設(shè)計(jì)與里時(shí)表述：鳥巢的設(shè)計(jì)理念，或者說設(shè)計(jì)的過程，雖然它說很新，大家從來沒有見過的體育場(chǎng)，但是它設(shè)計(jì)的理念其實(shí)是非常樸素和簡(jiǎn)單的。簡(jiǎn)單說剛才我也提到了，它設(shè)計(jì)的起點(diǎn)是賽場(chǎng)和看臺(tái)，我們最后通過研究得到了一個(gè)非常古典的看臺(tái)的形狀，就是一個(gè)邊沿起伏的看臺(tái)?？磁_(tái)外面需要隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展和對(duì)觀眾的防雨、防曬的功能的要求，我們需要有一個(gè)外罩把這個(gè)看臺(tái)籠罩起來，從屋頂?shù)嚼锩姘阉\罩起來，這個(gè)外罩實(shí)際上是延續(xù)的看臺(tái)的形狀，也是一個(gè)東西高、南北低的，起伏的一個(gè)造型。這個(gè)外罩又需要有一個(gè)結(jié)構(gòu)把它支撐起來，最后我們尋找到的是一個(gè)編織式的結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)最后我們用鳥巢，大自然的鳥巢這樣一個(gè)很生動(dòng)的形象來描述我們的結(jié)構(gòu)，就是大家最后看到的鳥巢。所以，說起來是從一個(gè)體育場(chǎng)的本質(zhì)出發(fā)，最終得到的一個(gè)很嶄新的設(shè)計(jì)。北京2008奧運(yùn)會(huì)開幕式的體育場(chǎng)館！ “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。“鳥巢”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。“鳥巢”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