鳥巢體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　鳥巢體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)際地位的提高，我國(guó)于2008年在北京舉辦夏季奧運(yùn)會(huì)。

　　作為一名中國(guó)人，感到無(wú)比的自豪和驕傲。

　　為了更好的舉辦奧運(yùn)會(huì)，我國(guó)建設(shè)了國(guó)家體育館―鳥巢，“鳥巢”設(shè)計(jì)之初和深化設(shè)計(jì)的過(guò)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，符合我國(guó)當(dāng)前的國(guó)情。

　　本研究簡(jiǎn)單介紹一下鳥巢體育館的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便讀者更好的了解鳥巢體育館。

　　【關(guān)鍵詞】鳥巢體育館;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);奧運(yùn)會(huì)

　　0.前言

　　2008年奧運(yùn)會(huì)的舉辦，讓全世界的人民看到了中國(guó)的文明和風(fēng)采，都為中國(guó)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)面貌所震撼，當(dāng)中就包括鳥巢體育館。

　　國(guó)家體育場(chǎng)位于北京奧林匹克公園中心區(qū)南部，為北京奧運(yùn)會(huì)的主體育場(chǎng)。

　　國(guó)家體育場(chǎng)的設(shè)計(jì)理念有利于發(fā)展奧林匹克精神、弘揚(yáng)中華傳統(tǒng)文化。

　　好多讀者對(duì)國(guó)家鳥巢體育館充滿了好奇，本研究就為讀者揭開鳥巢體育館的神秘面紗。

　　1.鳥巢體育館的簡(jiǎn)單介紹

　　國(guó)家體育場(chǎng)位于北京奧林匹克公園中心區(qū)南部，為2008年北京奧運(yùn)會(huì)的主體育場(chǎng)。

　　工程總占地面積21公頃，場(chǎng)內(nèi)觀眾坐席約為91000個(gè)。

　　舉行了奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)開閉幕式、田徑比賽及足球比賽決賽。

　　奧運(yùn)會(huì)后成為北京市民參與體育活動(dòng)及享受體育娛樂(lè)的大型專業(yè)場(chǎng)所，并成為地標(biāo)性的體育建筑和奧運(yùn)遺產(chǎn)。

　　體育場(chǎng)的形態(tài)如同孕育生命的“巢”和搖籃，寄托著人類對(duì)未來(lái)的希望。

　　設(shè)計(jì)者們把結(jié)構(gòu)暴露在外，因而自然形成了建筑的外觀。

　　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(guó)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，它如同巨大的容器。

　　國(guó)家體育場(chǎng)坐落于奧林匹克公園建筑群的中央位置，地勢(shì)略微隆起。

　　高低起伏的波動(dòng)的基座緩和了容器的體量，而且給了它戲劇化的弧形外觀。

　　匯聚成網(wǎng)格狀―就如同一個(gè)由樹枝編織成的鳥巢。

　　在滿足奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)所有的功能和技術(shù)要求的同時(shí)，設(shè)計(jì)上并沒(méi)有被那些類同的過(guò)于強(qiáng)調(diào)建筑技術(shù)化的大跨度結(jié)構(gòu)和數(shù)碼屏幕所主宰。

　　體育場(chǎng)的空間效果新穎激進(jìn)，但又簡(jiǎn)潔古樸，從而為2008年奧運(yùn)會(huì)創(chuàng)造了獨(dú)一無(wú)二而又史無(wú)前例的地標(biāo)性建筑。

　　2014年4月中國(guó)當(dāng)代十大建筑評(píng)審委員會(huì)從中國(guó)1000多座地標(biāo)建筑中，綜合年代、規(guī)模、藝術(shù)性和影響力四項(xiàng)指標(biāo)，初評(píng)出二十個(gè)建筑。

　　北京鳥巢――國(guó)家體育場(chǎng)為初評(píng)入圍建筑之一。

　　2.鳥巢體育館的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2.1鳥巢體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

　　支承體育場(chǎng)看臺(tái)的放射狀混凝土框架結(jié)構(gòu)與環(huán)繞它們并形成主屋蓋的空間鋼結(jié)構(gòu)完全分離。

　　空間鋼結(jié)構(gòu)由一系列門式桁架圍繞著體育場(chǎng)內(nèi)部碗狀座席區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，結(jié)構(gòu)組件相互支撐，形成網(wǎng)格狀構(gòu)架，組成體育場(chǎng)整體的“鳥巢”造型。

　　所有的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件自然裸露在外，不加幕墻或其他外墻的粉飾，形成建筑物獨(dú)有的外觀特點(diǎn)。

　　工程標(biāo)高為45.50m，屋面呈雙曲面馬鞍型，東西跨度結(jié)構(gòu)相對(duì)標(biāo)高為66.87米，南北跨度結(jié)構(gòu)相對(duì)標(biāo)高為40.01米。

　　屋蓋主結(jié)構(gòu)為箱型截面，上弦桿和下弦桿構(gòu)件邊長(zhǎng)1.5米，上下弦桿之間為邊長(zhǎng)0.75米的箱型豎腹桿與斜腹桿交錯(cuò)編織，屋蓋矢高為12.00米。

　　屋蓋豎向由24根鋼格構(gòu)柱支撐，每根鋼格構(gòu)柱由3根箱型截面邊長(zhǎng)1.5米的鋼柱組成，使荷載通過(guò)它傳遞至基礎(chǔ)。

　　可開啟屋蓋由兩個(gè)部分組成開啟和關(guān)閉系統(tǒng)，矢高為7.50米，結(jié)構(gòu)形式基本同主屋蓋，沿著屋蓋頂部的軌道運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)開啟或關(guān)閉。

　　鋼結(jié)構(gòu)上弦構(gòu)架底部之間用透明的ETFE氣墊膜來(lái)填充，既保證屋蓋的防水要求，又保證體育場(chǎng)透射充足的陽(yáng)光;下弦下部用半透光的、可開啟的ETFE氣墊膜，保證體育場(chǎng)內(nèi)達(dá)到漫光散射的溫和光照效果和改善紫外線的照射強(qiáng)度。

　　工程設(shè)計(jì)有諸多亮點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)無(wú)裝飾結(jié)構(gòu)，構(gòu)件交叉編織即組成建筑外造型。

　　屋面設(shè)置大跨度可開啟屋蓋。

　　屋蓋采用ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)。

　　主體構(gòu)件均為大截面箱型結(jié)構(gòu)，桿件相交節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，一個(gè)節(jié)點(diǎn)在三維空間匯交多根桿件。

　　為營(yíng)造“鳥巢”效果，屋面次結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)更是復(fù)雜多變，規(guī)律性很少。

　　單體構(gòu)件體形大，無(wú)法直接運(yùn)輸、安裝，需采取分段加工。

　　為保證施工質(zhì)量，必須確定合理的加工工藝。

　　材料為低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345，板厚分為40mm、60mm、80mm。

　　大箱型斷面，對(duì)焊接產(chǎn)生的應(yīng)力、變形收縮值和層狀撕裂都很難控制。

　　總焊接焊條、焊絲數(shù)百噸，焊接量非常大。

　　中心環(huán)體兩端為弧形，與斜桁架相接會(huì)出現(xiàn)銳角相接。

　　2.2鳥巢體育館的結(jié)構(gòu)說(shuō)明

　　鳥巢體育館主要分為基座，屋頂，包廂三部分結(jié)構(gòu)。

　　基座與體育場(chǎng)的幾何體合二為一，如同樹根與樹。

　　行人走在平緩的格網(wǎng)狀石板步道上，步道延續(xù)了體育場(chǎng)的結(jié)構(gòu)肌理。

　　步道之間的空間為體育場(chǎng)來(lái)賓提供了服務(wù)設(shè)施：下沉的花園，石材鋪裝的廣場(chǎng)，竹林、礦質(zhì)般的山地景觀，以及通向基座內(nèi)部的開口。

　　從城市的地面上緩緩隆起，幾乎在不易察覺中形成了體育場(chǎng)的基座。

　　屋頂各個(gè)結(jié)構(gòu)元素之間相互支撐，匯聚成網(wǎng)格狀，就象編織一樣，將建筑物的立面，樓梯，碗狀看臺(tái)和屋頂融合為一個(gè)整體。

　　如同鳥會(huì)在它們樹枝編織的鳥巢間加一些軟充填物，為了使屋頂防水，體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)間的空隙將被透光的膜填充。

　　由于所有的設(shè)施-餐廳，客房，商店和衛(wèi)生間都是獨(dú)自控制的單元，建筑外立面的整體封閉因而是非常不必要的。

　　舒適豪華的裝修布置，優(yōu)質(zhì)周到的配套服務(wù)，清晰良好的觀看視野是國(guó)家體育場(chǎng)包廂品質(zhì)的保障。

　　它不僅提供了一個(gè)親臨其境的最佳觀賽場(chǎng)所，更為社會(huì)企業(yè)和各界名流搭建一個(gè)交際、公關(guān)、答謝客戶的社交平臺(tái)，為企業(yè)提供一次難得的展示自身實(shí)力和尊貴地位的機(jī)會(huì)。

　　國(guó)家體育場(chǎng)包廂位于體育場(chǎng)的四層，賽后通過(guò)改造，賽后包廂的數(shù)量為140個(gè)。

　　“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。

　　主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限100年，耐火等級(jí)為一級(jí)，抗震設(shè)防烈度8度，地下工程防水等級(jí)1級(jí)。

　　工程主體建筑呈空間馬鞍橢圓形，南北長(zhǎng)333米、體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢”結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量為4.2萬(wàn)噸，混凝土看臺(tái)分為上、中、下三層，看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)為地下1層，地上7層的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

　　鋼結(jié)構(gòu)與混凝土看臺(tái)上部完全脫開，互不相連，形式上呈相互圍合，基礎(chǔ)則坐在一個(gè)相連的基礎(chǔ)底板上。

　　3.結(jié)束語(yǔ)

　　鳥巢的成功設(shè)計(jì)受到了世界友人的矚目，不單單被設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)所震撼，也被中國(guó)設(shè)計(jì)人才的智慧所感嘆。

　　鳥巢設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)了人文關(guān)懷，把中華傳統(tǒng)文化的民族精神融入到了鳥巢設(shè)計(jì)理念之中。

　　國(guó)家體育場(chǎng)將創(chuàng)造其自己的文化和人文氛圍，通過(guò)吸引最好的中國(guó)國(guó)內(nèi)和國(guó)際體育活動(dòng)和表演藝術(shù)機(jī)構(gòu)、優(yōu)秀的服務(wù)和先進(jìn)的管理技術(shù)，使國(guó)家體育場(chǎng)將成為全世界其他國(guó)家看中國(guó)的一個(gè)新窗口。

　　通過(guò)本研究對(duì)鳥巢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的介紹相信讀者會(huì)更加向往北京的鳥巢，也對(duì)設(shè)計(jì)師的智慧和辛苦感到震撼，這是一個(gè)中國(guó)人感到的自豪和驕傲。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]范重.國(guó)家體育場(chǎng)大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的新技術(shù)[A].第15屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(第Ⅰ冊(cè))[C].2006.

　　[2]梅季魁，陸詩(shī)亮，羅鵬.新世紀(jì)的獻(xiàn)禮――國(guó)家體育場(chǎng)(2008年奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng))建筑概念設(shè)計(jì)國(guó)際競(jìng)賽方案述評(píng)[A].第三屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2003.

　　[3]秦長(zhǎng)利.國(guó)家體育場(chǎng)(鳥巢)精密施工測(cè)量要點(diǎn)[A].數(shù)字測(cè)繪與GIS技術(shù)應(yīng)用研討交流會(huì)論文集[C].2008.

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