鳥巢工程設(shè)計中的物理學(xué)知識

1、.*;鳥巢工程設(shè)計中的物理學(xué)知識國家體育場建筑頂面呈鞍形，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)計方案對構(gòu)造布局、構(gòu)建截面形式、材料利用率等問題進(jìn)展了較大幅度的調(diào)整與優(yōu)化。原設(shè)計方案中的可開啟屋頂被取消，屋頂開口擴(kuò)大，并通過鋼構(gòu)造的優(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。為了防止出現(xiàn)過于復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，少量主桁架在內(nèi)環(huán)附近截斷。鋼構(gòu)造大量采用由鋼板焊接而成的箱形構(gòu)件，穿插布置的主桁架與屋面及立面的次構(gòu)造一起形成

2、了“鳥巢的特殊建筑造型。主看臺部分采用鋼筋混凝土框架一剪力墻構(gòu)造體系，與大跨度鋼構(gòu)造完全脫開。“鳥巢是2019年北京奧運(yùn)會主體育場。由2019年普利茨克獎獲得者赫爾佐格、德梅隆與中國建筑師合作完成的巨型體育場設(shè)計，形態(tài)如同孕育生命的“巢，它更像一個搖籃，寄托著人類對將來的希望。設(shè)計者們對這個國家體育場沒有做任何多余的處理，只是坦率地把構(gòu)造暴露在外，因此自然形成了建筑的外觀。“鳥巢以宏大的鋼網(wǎng)圍合、覆蓋著9.1萬人的體育場；觀光樓梯自然地成為構(gòu)造的延伸；立柱消失了，均勻受力的網(wǎng)如樹枝般沒有明確的指向，讓人感到每一個座位都是平等的，置身其中如同回到森林；把陽光濾成漫射狀的充氣膜，使體育場辭別了日照

3、陰影；整個地形隆起4米，內(nèi)部作附屬設(shè)施，防止了下挖土方所耗的宏大投資。鳥巢是一個大跨度的曲線構(gòu)造，有大量的曲線箱形構(gòu)造，設(shè)計和安裝均有很大挑戰(zhàn)性，在施工過程中處處離不開科技支持。“鳥巢采用了當(dāng)今先進(jìn)的建筑科技，全部工程共有二三十項技術(shù)難題，其中，鋼構(gòu)造是世界上獨(dú)一無二的。“鳥巢鋼構(gòu)造總重4.2萬噸，最大跨度343米，而且構(gòu)造相當(dāng)復(fù)雜，其三維扭曲像麻花一樣的加工，在建造后的沉降、變形、吊裝等問題正在逐步解決，相關(guān)施工技術(shù)難題還被列為科技部重點(diǎn)攻關(guān)工程。說起Q460鋼材，大多數(shù)人可能都不理解?！傍B巢構(gòu)造設(shè)計奇特新穎，而這次搭建它的鋼構(gòu)造的Q460也有很多獨(dú)到之處：Q460是一種低合金高強(qiáng)度鋼，它在

4、受力強(qiáng)度到達(dá)460兆帕?xí)r才會發(fā)生塑性變形，這個強(qiáng)度要比一般鋼材大，因此消費(fèi)難度很大。這是國內(nèi)在建筑構(gòu)造上首次使用Q460規(guī)格的鋼材；而這次使用的鋼板厚度到達(dá)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2019年9月開場，河南舞陽特種鋼廠的科研人員開場了長達(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)開場批量消費(fèi)。2019年，400噸自主創(chuàng)新、具有知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)Q460鋼材，將撐起“鳥巢的鐵骨鋼筋。小鳥筑巢從東剛果至南非州熱帶稀樹干草原，常?？梢砸姷?/p>

5、有一種叫蒼頭燕雀的織布鳥。它們用草和許多不同柔韌度的纖維織成的巢，象一粒粒奇異的果實(shí)一樣懸掛在樹枝上。織布鳥選擇結(jié)實(shí)的動物毛發(fā)最常見的是斑馬或羚羊身上的毛，將巢牢牢地系在樹枝上，還用嘴將毛發(fā)纏成總是一個式樣的結(jié)子作為記號。這樣的鳥巢能承受在里面棲身的一對成年雀鳥和幾只幼鳥的全部重量，聽?wèi){風(fēng)吹雨打也不會脫落下來。本世紀(jì)初，自然科學(xué)愛好者矣熱恩瑪雷發(fā)現(xiàn)年輕的雀鳥在筑巢時并未仿效它們的年長伙伴。為了排除年輕雀鳥受訓(xùn)的可能，矣熱恩從織布鳥巢取走幾粒卵，把它們偷偷地放到他家哺養(yǎng)的金絲雀的巢里去孵化。當(dāng)雛鳥破殼而出逐漸長大后，又把它們轉(zhuǎn)移到另一個特定的地方， 讓它們在那里結(jié)成“伴侶，生兒育女，同時不讓它們獲得可供筑巢的任何適宜材料，而是讓它們直接把卵產(chǎn)在籠底。產(chǎn)下的卵又取走，再讓金絲雀孵化就這樣反復(fù)試驗，使得第四代的織布鳥不僅斷絕了與前輩和自然界的聯(lián)絡(luò)，而且完全被人工所馴化。如今，他在鳥籠里放進(jìn)一小撮草，一些纖細(xì)樹枝和纖維物?？棽鉴B就在籠里利用這些材料開場工作。很快，鳥兒就編好了懸掛在籠子里的巢，而且其式樣與它們自由自在的上幾代所營造的巢毫無二致。它們熟諳營造技術(shù)，這方面的知識絕不比