鳥巢體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　鳥巢體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計

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

　　作為一名中國人，感到無比的自豪和驕傲。

　　為了更好的舉辦奧運(yùn)會，我國建設(shè)了國家體育館―鳥巢，“鳥巢”設(shè)計之初和深化設(shè)計的過程中，一直貫穿著節(jié)儉辦奧運(yùn)和可持續(xù)發(fā)展的理念，符合我國當(dāng)前的國情。

　　本研究簡單介紹一下鳥巢體育館的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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;奧運(yùn)會

　　0.前言

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

　　國家體育場位于北京奧林匹克公園中心區(qū)南部，為北京奧運(yùn)會的主體育場。

　　國家體育場的設(shè)計理念有利于發(fā)展奧林匹克精神、弘揚(yáng)中華傳統(tǒng)文化。

　　好多讀者對國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.鳥巢體育館的簡單介紹

　　國家體育場位于北京奧林匹克公園中心區(qū)南部，為2008年北京奧運(yùn)會的主體育場。

　　工程總占地面積21公頃，場內(nèi)觀眾坐席約為91000個。

　　舉行了奧運(yùn)會、殘奧會開閉幕式、田徑比賽及足球比賽決賽。

　　奧運(yùn)會后成為北京市民參與體育活動及享受體育娛樂的大型專業(yè)場所，并成為地標(biāo)性的體育建筑和奧運(yùn)遺產(chǎn)。

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

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

　　整個體育場結(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，其中包含著一個土紅色的碗狀體育場看臺。

　　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)計完美地相融在一起，它如同巨大的容器。

　　國家體育場坐落于奧林匹克公園建筑群的中央位置，地勢略微隆起。

　　高低起伏的波動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―就如同一個由樹枝編織成的鳥巢。

　　在滿足奧運(yùn)會體育場所有的功能和技術(shù)要求的同時，設(shè)計上并沒有被那些類同的過于強(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。

　　體育場的空間效果新穎激進(jìn)，但又簡潔古樸，從而為2008年奧運(yùn)會創(chuàng)造了獨(dú)一無二而又史無前例的地標(biāo)性建筑。

　　2014年4月中國當(dāng)代十大建筑評審委員會從中國1000多座地標(biāo)建筑中，綜合年代、規(guī)模、藝術(shù)性和影響力四項指標(biāo)，初評出二十個建筑。

　　北京鳥巢――國家體育場為初評入圍建筑之一。

　　2.鳥巢體育館的結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　2.1鳥巢體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計概況

　　支承體育場看臺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。

　　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)相對標(biāo)高為66.87米，南北跨度結(jié)構(gòu)相對標(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1.5米，上下弦桿之間為邊長0.75米的箱型豎腹桿與斜腹桿交錯編織，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1.5米的鋼柱組成，使荷載通過它傳遞至基礎(chǔ)。

　　可開啟屋蓋由兩個部分組成開啟和關(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)動來實現(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氣墊膜來填充，既保證屋蓋的防水要求，又保證體育場透射充足的陽光;下弦下部用半透光的、可開啟的ETFE氣墊膜，保證體育場內(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)計有諸多亮點：鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)無裝飾結(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)點復(fù)雜，一個節(jié)點在三維空間匯交多根桿件。

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

　　單體構(gòu)件體形大，無法直接運(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，與斜桁架相接會出現(xiàn)銳角相接。

　　2.2鳥巢體育館的結(jié)構(gòu)說明

　　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)了體育場的結(jié)構(gòu)肌理。

　　步道之間的空間為體育場來賓提供了服務(wù)設(shè)施：下沉的花園，石材鋪裝的廣場，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的基座。

　　屋頂各個結(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，碗狀看臺和屋頂融合為一個整體。

　　如同鳥會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家體育場包廂品質(zhì)的保障。

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

　　國家體育場包廂位于體育場的四層，賽后通過改造，賽后包廂的數(shù)量為140個。

　　“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)計使用年限100年，耐火等級為一級，抗震設(shè)防烈度8度，地下工程防水等級1級。

　　工程主體建筑呈空間馬鞍橢圓形，南北長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4.2萬噸，混凝土看臺分為上、中、下三層，看臺混凝土結(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)則坐在一個相連的基礎(chǔ)底板上。

　　3.結(jié)束語

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

　　鳥巢設(shè)計中充分體現(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)計理念之中。

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

　　通過本研究對鳥巢結(jié)構(gòu)設(shè)計的介紹相信讀者會更加向往北京的鳥巢，也對設(shè)計師的智慧和辛苦感到震撼，這是一個中國人感到的自豪和驕傲。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]范重.國家體育場大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計中的新技術(shù)[A].第15屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集(第Ⅰ冊)[C].2006.

　　[2]梅季魁，陸詩亮，羅鵬.新世紀(jì)的獻(xiàn)禮――國家體育場(2008年奧運(yùn)會主體育場)建筑概念設(shè)計國際競賽方案述評[A].第三屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C].2003.

　　[3]秦長利.國家體育場(鳥巢)精密施工測量要點[A].數(shù)字測繪與GIS技術(shù)應(yīng)用研討交流會論文集[C].2008.

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