鸟巢的结构应用了哪些科学原理
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发布时间：2022-05-11 02:15
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时间：2024-02-07 23:15
国家体育场坐落在奥林匹克公园*区平缓的坡地上，场馆设计如同一个的容器，高地起伏变化的外观缓和了建筑的体量感，并赋予了戏剧性和具有震撼力的形体，国家体育场的形象完美纯净，外观即为建筑的结构，立面与结构达到了完美的统一。结构的组件相互支撑，形成了网络状的构架，它就像树枝编织的鸟巢。体育场的空间效果即具有前所未有的独创性，却又简洁而典雅，它为2008年奥运会树立了一座独特的历史性的标志性建筑。体育场就像一个巨大的容器，不论是近看还是远观，都将给人留下与众不同的、永不磨灭的形象，它完全符合国家体育场在功能和技术上的需求，又不同于一般体育场建筑中大跨度结构和数码屏幕为主体的设计手法。体育场的空间效果既具有前所未有的独创性，而又简洁、典雅。从这里，人们可以浏览包括通往看台的楼梯在内的整个区域动线。体育场大厅，是一个室内的城市空间，设有餐厅和商店，其作用就如同商业街廊或广场，吸引着人们留恋忘返。
【“鸟巢”的基本情况】
体育场外壳采用可作为填充物的气垫膜，使屋顶达到完全防水的要求，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要。比赛时，看台是可以通过多种方式进行变化的，可以满足不同时期不同观众量的要求，奥运期间的20，000个临时座席分布在体育场的最上端，且能保证每个人都能清楚的看到整个赛场。入口、出口及人群流动通过流线区域的合理划分和设计得了完美得到的解决。
【“鸟巢”的外形结构】
基本材料
“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱，现已完成20根桁架柱整柱及2根下柱吊装。国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。
设计方案的改变
在保持“鸟巢”建筑风格不变的前提下，新设计方案对结构布局、构建截面形式、材料利用率等问题进行了较大幅度的调整与优化。原设计方案中的可开启屋顶被取消，屋顶开口扩大，并通过钢结构的优化大大减少了用钢量。大跨度屋盖支撑在24根桁架柱之上，柱距为37.96米。主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通。为了避免出现过于复杂的节点，少量主桁架在内环附近截断。钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主桁架与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。主看台部分采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。
Q460钢材的运用
说起Q460钢材，大多数人可能都不了解。“鸟巢”结构设计奇特新颖，而这次搭建它的钢结构的Q460也有很多独到之处：Q460是一种低合金高强度钢，它在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形，这个强度要比一般钢材大，因此生产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材；而这次使用的钢板厚度达到110毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460的最大厚度也只是100毫米。以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为了给“鸟巢”提供“合身”的Q460，从2004年9月开始，河南舞钢特种钢厂的科研人员开始了长达半年多的科技攻关，前后3次试制终于获得成功。如今，为“鸟巢”准备的Q460钢材已经开始批量生产。2008年，400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材，将撑起“鸟巢”的铁骨钢筋。
特殊结构
此外，屋顶内环主桁架吊装和立面次结构安装已全面展开。“鸟巢”钢结构所使用的钢材厚度可达11厘米，以前从未在国内生产过。另外，在“鸟巢”顶部的网架结构外表面还将贴上一层半透明的膜。使用这种膜后，体育场内的光线不是直射进来的，而是通过漫反射，使光线更柔和，由此形成的漫射光还可解决场内草坪的维护问题，同时也有为座席遮风挡雨的功能。滑动式的可开启屋顶是体育场结构中必可少的一部分。当它合上时，体育场将成为一个室内的赛场。如同一个容器的盖子，不管屋顶是闭合还是开启，它都是建筑物的基本组成部分。除了一些特定的结构需要外，可开启屋顶的结构基本上也是一个网络状的架构，装上充气垫后，成为一个防水的壳体。
更为匠心独具的是，“鸟巢”把整个体育场室外地形微微隆起，将很多附属设施置于地形下面，这样既避免了下挖土方所耗的巨大投资，而隆起的坡地在室外广场的边缘缓缓降落，依势筑成热身场地的2000个露天座席，与周围环境有机融合，并再次节省了投资。
【“鸟巢”象征意义】
许多看过“鸟巢”设计模型的人这样形容：那是一个用树枝般的钢网把一个可容10万人的体育场编织成的一个温馨鸟巢！用来孕育与呵护生命的“巢”，寄托着人类对未来的希望。
整个体育场结构的组件相互支撑，形成网格状的构架，外观看上去就仿若树枝织成的鸟巢，其灰色矿质般的钢网以透明的膜材料覆盖，其中包含着一个土红色的碗状体育场看台。在这里，中国传统文化中镂空的手法、陶瓷的纹路、红色的灿烂与热烈，与现代最先进的钢结构设计完美地相融在一起。
整个建筑通过巨型网状结构联系，内部没有一根立柱，看台是一个完整的没有任何遮挡的碗状造型，如同一个巨大的容器，赋予体育场以不可思议的戏剧性和无与伦比的震撼力。这种均匀而连续的环形也将使观众获得最佳的视野，带动他们的兴奋情绪，并激励运动员向更快、更高、更强冲刺。在这里，人，真正被赋予中心的地位。
【鸟巢的修建过程】
被形象地称为“鸟巢”的国家体育场的诞生与兴建迄今已走过四年的风雨历程，其间经历了定方案、选地址、惹非议、停施工等众多热点，但所有这些，都不会影响这座目前世界最大的单体钢结构工程成为北京标志性的建筑。 2002年3月31日国家体育场面向面向全球公开征集规划设计方案。2002年7月2日收到89个规划设计方案。2002年10月，北京奥组委向全球公布奥运项目资格预审和意向征集文件。次年年初，确定了5名国家体育场项目合格申请人进入项目法人招标的第二阶段。2003年4月，由瑞士赫尔佐格和德梅隆设计事务所、奥雅纳工程顾问公司及中国建筑设计研究院设计联合体共同设计的“鸟巢”方案，最终中选。2003年12月24日上午9时15分“鸟巢”破土动工。2004年7月，为了进一步实现“节俭办奥运”，“鸟巢”暂时停工。2004年12月28日，经过专家精心设计与重新评估，国家体育场工程正式复工，此后，工程进入高速进展期。内部看台混凝土结构已于去年10月份完成，2005年11月15日，国家体育场结构提前封顶。今年的主要任务是完成外部钢结构，2007年将开始装修工程。预计2007年年底整个工程全部完工。
北京奥运开幕点火方案初定 将与"鸟巢"天人合一
从北京奥组委获悉，北京奥运会开幕式点火方案已经初步确定，开幕式场面将与“鸟巢”天人合一。
北京奥运会开、闭幕式总导演张艺谋说，对于一届奥运会来说，一个成功的开幕式就意味着赛会成功了一半。而对于一个奥运会开幕式来说，一个成功的点火仪式则意味着开幕式成功了一半。张艺谋透露，目前开幕式的点火方案已经初步确定，作为最高机密，目前只有10个人知晓该方案。据悉，点火仪式的设计是由创意团队提出，需要一级级地向上级报批，一直上报给国际奥委会批准。
张艺谋表示，2004年雅典奥运会将现代技术很好地融入到了开幕式之中。至于2008年北京奥运会，张艺谋则表示要充分利用具有艺术气息的鸟巢体育场，因地制宜，利用场馆的可能性，使北京奥运会开闭幕式的表演和鸟巢融为一体。鸟巢体育场就像是火炬上的祥云，是美好的。这是一个整体规划的体育场，我们不可能像在旧体育场那样想怎么样就怎么样。我们是要根据鸟巢的特点去构思，要做到的就是“天人合一”。
据悉，开闭幕式工作的团队共分3部分，有300人。北京奥运会开闭幕式的筹备都在北京奥运会开闭幕式运营中心进行。
91000名观众 人人“平等”地“看”比赛
长340米，宽300米的“鸟巢”内没有立柱，而是一系列辐射式门式钢桁架围绕成的
【“鸟巢”体现人文关怀】
碗状座席。这些座席环抱着赛场的收拢结构，上下层之间错落有致，无论观众坐在哪个位置，和赛场中心点之间的视线距离都在140米左右。
“鸟巢”的下层膜采用的吸声膜材料、钢结构构件上设置的吸声材料，以及场内使用的电声扩音系统，这三层“特殊装置”使“巢”内的语音清晰度指标指数达到0.6——这个数字保证了坐在任何位置的观众都能清晰地收听到广播。
“鸟巢”的相关设计师们还运用流体力学设计，模拟出91000个人同时观赛的自然通风状况，让所有观众都能享有同样的自然光和自然通风。
“鸟巢”的观众席里，还为残障人士设置了200多个轮椅座席。这些轮椅座席比普通座席稍高，保证残障人士和普通观众有一样的视野。赛时，场内还将提供供助听器并设置无线广播系统，为有听力和视力障碍的人提供个性化的服务。
细微之处彰显人文关怀
据悉，运动员通道的长度、运动员休息室的衣柜，观众厕所坑位的男女比例，媒体工作间里的引水点分布等等问题也都成为了相关部门的研究议题。
“无论是设计施工还是内部装修，我们的一切出发点都是以人为本，以运动员感受为准、以观众感官出发、以记者的要求衡量。”这是所有“鸟巢”的设计者、建设者们的一个目标。
外观设计 以人为本
除了“巢”内的以上设施，就连“鸟巢”的外观设计，也充分体现以人为本的思想。“鸟巢”之所以是一个不完全封闭的“鸟巢”，是因为这样的设计既能使自然空气流通，又能为观众和运动员遮风挡雨。(范帆）
奥运“鸟巢”见证中国胸怀
“鸟巢”，这件被誉为“*体育馆”的伟大建筑作品，见证的不仅仅是人类21世纪在建筑与人居环境领域的不懈追求，也见证着中国这个东方文明古国不断走向开放的历史进程。
2002年10月25日，受北京市*和第二十九届奥运会组委会授权，北京市规划委员会面向全球征集2008年奥运会主体育场——中国国家体育场的建筑概念设计方案。
国家体育场是第一个进入建筑设计程序的北京奥运场馆设施。据北京市规划委介绍，国家体育场建筑概念设计竞赛分为两个阶段：第一阶段为资格预审；第二阶段为正式竞赛。截止到2002年11月20日，竞赛办公室共收到44家著名设计单位提供的有效资格预审文件，经过严格的资格预审，最终确定了14家设计单位进入正式的方案竞赛，他们分别来自中国、美国、法国、意大利、德国、澳大利亚、日本、加拿大、瑞士、墨西哥等国家和地区。
奥运会不仅吸引着世界上最伟大的运动员创造最好的成绩，而且吸引着世界上最伟大的建筑师创造最伟大的作品，包括世界建筑设计最高奖——“普利茨克奖”得主在内的全球许多最具实力的设计团队和最有才华的设计师都参与了这次竞赛。2003年3月18日，最终参与竞赛的全球13家具有丰富经验的著名建筑设计公司及设计联合体，将他们理想中的中国国家体育场的壮丽构想送抵北京。13个设计方案中，境内方案2个、境外方案8个、中外合作方案3个。
在随后的方案评审中，由中国工程院院士关肇邺和荷兰建筑大师库哈斯等13名权威人士组成的评审委员会对参赛作品进行严格评审、反复比较、认真筛选，经过两轮无记名投票，选举出3个优秀方案，分别是由瑞士赫尔佐格和德梅隆设计公司与中国建筑设计研究院组成的联合体设计完成的“鸟巢”方案、由中国北京市建筑设计研究院独立设计的“浮空开启屋面”方案、由日本株式会社佐藤综合计画与中国清华大学建筑设计研究院合作设计的“天空体育场”方案。
在此基础上，评审委员会又以压倒多数票推选“鸟巢”方案为重点推荐实施方案。在讨论“鸟巢”方案时，共有8票赞成、2票反对、2票弃权、1票作废。在国际建筑竞赛中，一个方案能获得如此多的共识，应属少见。
为征求公众意见，竞赛组织单位又将全部13个设计方案在北京国际会议中心公开展出。展出历时6天，征得观众投票6000余张。其中被中外评委重点推荐的“鸟巢”方案获票3506张，“浮空开启屋面”获票3472张，“天空体育场”获票3454张，排名前三位。“鸟巢”名列第一，表现出观众与评委在相当程度上的认同。
经决策部门认真研究，“鸟巢”最终被确定为2008年北京奥运会主体育场——中国国家体育场的最终实施方案。
满足奥运需求，重视“后奥运开发”
——不仅要筑造历史性建筑，而且要体现节俭办奥运理念，为实施“后奥运开发”奠定基础
许多看过“鸟巢”设计模型的人这样形容：那是一个用树枝般的钢网把一个可容10万人的体育场编织成的一个温馨鸟巢！用来孕育与呵护生命的“巢”，寄托着人类对未来的希望。
的确，整个体育场结构的组件相互支撑，形成网格状的构架，外观看上去就仿若树枝织成的鸟巢，其灰色矿质般的钢网以透明的膜材料覆盖，其中包含着一个土红色的碗状体育场看台。在这里，中国传统文化中镂空的手法、陶瓷的纹路、红色的灿烂与热烈，与现代最先进的钢结构设计完美地相融在一起。
让人惊叹的是，整个建筑通过巨型网状结构联系，内部没有一根立柱，看台是一个完整的没有任何遮挡的碗状造型，如同一个巨大的容器，赋予体育场以不可思议的戏剧性和无与伦比的震撼力。这种均匀而连续的环形也将使观众获得最佳的视野，带动他们的兴奋情绪，并激励运动员向更快、更高、更强冲刺。在这里，人，真正被赋予中心的地位。
更为匠心独具的是，“鸟巢”把整个体育场室外地形微微隆起，将很多附属设施置于地形下面，这样既避免了下挖土方所耗的巨大投资，而隆起的坡地在室外广场的边缘缓缓降落，依势筑成热身场地的2000个露天座席，与周围环境有机融合，并再次节省了投资。
评审委员会*、中国工程院院士关肇邺评价说，这个建筑没有任何多余的处理，一切因其功能而产生形象，建筑形式与结构细部自然统一。
评审委员会和许多其他建筑界专家都认为，“鸟巢”将不仅为2008年奥运会树立一座独特的历史性的标志性建筑，而且在世界建筑发展史上也将具有开创性意义，将为21世纪的中国和世界建筑发展提供历史见证。
设计并搭建“鸟巢”不易，要让“鸟巢”在未来的日子里充满生机与活力更为不易。据介绍，“鸟巢”设计之初和深化设计的过程中，一直贯穿着节俭办奥运和可持续发展的理念，在满足奥运使用功能的前提下，充分考虑永久设施和临时设施的平衡。按照要求，“鸟巢”共设10万个座席，其中8万个是永久性的，另外两万个是奥运会期间临时增加的。
在此基础上，设计中将“鸟巢”的功能与周围地区日后定位乃至整个城市的中长远发展规划结合起来考虑。根据已确定的规划方案，“鸟巢”所在的奥林匹克公园中心区赛后将成为一个集体育竞赛、会议展览、文化娱乐、商务和休闲购物于一体的市民公共活动中心。作为北京奥运会主体育场，“鸟巢”将成为北京的标志性建筑之一，在相当长时期内，也将成为参观旅游的热点地区。同时，“鸟巢”在设计建设中，还在场地和空间的多功能上下了很大功夫，以提高场馆利用效率，除能够承担开幕、闭幕和体育比赛外，还将满足健身、商务、展览、演出等多种需求，为成功实施“后奥运开发”奠定坚实基础。
在探索中加快*和机制创新
——运用*引导、市场化运作模式，促奥运“鸟巢”孵出产业“金蛋”
作为社会公益项目，过去体育场馆建设一般由*投资，主管部门经营，出现亏损则由财政补贴。这导致许多体育设施在建成后往往成为*财政补贴长期甩不掉的“包袱”。
北京决心“换脑筋”。面对有史以来规模最大的体育场馆建设，北京以市场经济的思维方式，在借鉴国外先进经验的基础上，加快*创新和机制创新，积极探索“*引导、市场化运作”的奥运项目建设和运营运作模式。
按照规划，由北京市负责的场馆及配套设施项目，将运用市场机制融资建设，通过社会公开招标的方式确定项目法人，由项目法人负责项目的融资、设计、建设和运营。用一位北京奥组委专业人士的话说，就是“奥运‘鸟巢’要孵产业‘金蛋’”。
第一个要建的当然就是将在2008年举行奥运会开幕式和闭幕式、可容纳10万名观众的主体育场。在深入调研、认真分析、科学测算的基础上，北京将其建设投资方式分两部分：北京市*出资58％，授权北京市国有资产经营有限责任公司作为出资代表；另外的投资部分则通过全球招标，由最终中标的项目法人合作方出资。
考虑到国家体育场投资额度大，赛后营运成本高等特点，为吸引投资商，北京市开出了相当优惠的条件，除国资公司代表*投资58％外，在土地转让、拆迁等方面也都给予了相当优惠的*。
2002年10月28日，北京向全球公开发售奥运项目资格预审和意向征集文件，标志着国家体育场项目法人招标工作正式启动；2003年1至2月，由中外专家组成的评审委员会对投标申请人的投标资格、建设方案设想、融资计划思路、运营方案意向等进行评估，确定了5名投标入围者；2003年7月，在对投标人递交的优化设计、建设、融资、运营以及移交等方面进行综合评审后，推荐了2名中标候选人；随后，经过谈判并报有关部门批准，最终确定项目法人合作方中标者。
2003年8月9日上午，国家体育场项目法人合作方签约仪式举行，以中国中信集团公司为代表的联合体，最终成为国家体育场项目法人合作方招标的中标人。这个联合体成员包括北京城建集团有限责任公司、美国金州控股集团公司及中信集团公司所属国安岳强有限公司。中标联合体与北京市国资公司共同组建项目公司，项目公司将获得2008年奥运会后30年的国家体育场经营权。国资公司30年不参与分红，经营期满后收回完好的体育场。北京奥组委提供的资料显示，截至目前，北京2008年奥运会主要场馆及相关设施项目法人招标工作已*结束，完成项目法人招标工作的国家体育场等6个项目，总投资约205亿元，其中85％即174亿元的资金通过项目法人招标，运用市场机制融资完成。
让我们期待着：2008年夏季，在“鸟巢”——雄伟壮观的中国国家体育场内，全世界与中国共同起舞！
福娃资料： 福娃是北京2008年第29届奥运会吉祥物，其色彩与灵感来源于奥林匹克五环、来源于中国辽阔的山川大地、江河湖海和人们喜爱的动物形象。福娃向世界各地的孩子们传递友谊、和平、积极进取的精神和人与自然和谐相处的美好愿望。
福娃是五个可爱的亲密小伙伴，他们的造型融入了鱼、大熊猫、藏羚羊、燕子以及奥林匹克圣火的形象。
每个娃娃都有一个琅琅上口的名字:“贝贝”、“晶晶”、“欢欢”、“迎迎”和“妮妮”，在中国，叠音名字是对孩子表达喜爱的一种传统方式。当把五个娃娃的名字连在一起，你会读出北京对世界的盛情邀请“北京欢迎您”。
福娃代表了梦想以及中国人民的渴望。他们的原型和头饰蕴含着其与海洋、森林、火、大地和天空的联系，其形象设计应用了中国传统艺术的表现方式，展现了中国的灿烂文化。
将祝福带往世界各个角落
很久以来，中国就有通过符号传递祝福的传统。北京奥运会吉祥物的每个娃娃都代表着一个美好的祝愿：繁荣、欢乐、*、健康与好运。娃娃们带着北京的盛情，将祝福带往世界各个角落，邀请各国人民共聚北京，欢庆2008奥运盛典。
贝贝传递的祝福是繁荣。在中国传统文化艺术中, “鱼” 和 “水” 的图案是繁荣与收获的象征，人们用“鲤鱼跳龙门”寓意事业有成和梦想的实现,“鱼”还有吉庆有余、年年有余的蕴涵。
贝贝的头部纹饰使用了中国新石器时代的鱼纹图案。贝贝温柔纯洁，是水上运动的高手，和奥林匹克五环中的蓝环相互辉映。
晶晶是一只憨态可掬的大熊猫，无论走到哪里都会带给人们欢乐。作为中国国宝，大熊猫深得世界人民的喜爱。
晶晶来自广袤的森林，象征着人与自然的和谐共存。他的头部纹饰源自宋瓷上的莲花瓣造型。晶晶憨厚乐观，充满力量，代表奥林匹克五环中黑色的一环。
欢欢是福娃中的大哥哥。他是一个火娃娃，象征奥林匹克圣火。欢欢是运动*的化身，他将*散播世界，传递 更快、更高、更强的奥林匹克精神。欢欢所到之处，洋溢着北京2008对世界的热情。
欢欢的头部纹饰源自敦煌壁画中火焰的纹样。他性格外向奔放，熟稔各项球类运动，代表奥林匹克五环中红色的一环。
迎迎是一只机敏灵活、驰骋如飞的藏羚羊，他来自中国辽阔的西部大地，将健康的美好祝福传向世界。迎迎是青藏高原特有的保护动物藏羚羊，是绿色奥运的展现。
迎迎的头部纹饰融入了青藏高原和新疆等西部地区的装饰风格。他身手敏捷，是田径好手，代表奥林匹克五环中*的一环。
妮妮来自天空，是一只展翅飞翔的燕子，其造型创意来自北京传统的沙燕风筝。“燕”还代表燕京（古代北京的称谓）。妮妮把春天和喜悦带给人们，飞过之处播撒“祝您好运”的美好祝福。
天真无邪、欢快矫捷的妮妮将在体操比赛中闪亮登场，她代表奥林匹克五环中绿色一环。
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时间：2024-02-07 23:16
