鸟巢建筑结构分析
篇一：鸟巢的结构赏析
鸟巢结构赏析
陈小程【男，1992年出生，城建学部11土木本一班学生，专业为土木工程】 尤天成【男，1993年出生，城建学部11土木本一班学生，专业为土木工程】 熊标【男，1993年出生，城建学部11土木本一班学生，专业为土木工程】 晏盛鸿【男，1993年出生，城建学部11土木本一班学生，专业为土木工程】
摘要
国家体育馆（鸟巢），这个梦幻般的体育场在2008北京奥运会期间，承担开幕式、闭幕式以及足球决赛等重大体育项目，这个庞然大物采用了不可思议的外部结构，那是一个比蜘蛛网还复杂的外壳，全部由钢材编织而成，用钢总量为4.2万吨，钢梁跨度是世界罕见的333米。它使用的焊接技术和装载技术等创造了钢结构建筑的奇迹与历史。
关键词：鸟巢 钢结构 焊接技术 安装技术 奇迹
总介绍
国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火等级为一级,抗震设防烈度8度,地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长333米、东西宽294米，高69米。主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构，钢结构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。
“鸟巢”钢结构施工技术创造了我国钢结构施工史上的奇迹，其钢结构工程施工难度是当今世界难度最高、最复杂建筑之一。“鸟巢”钢结构是怎样建成的呢？
鸟巢”的前期技术研究
“鸟巢”独特的建筑造型是由4.2万吨钢结构构件有序编织而成。钢结构工程是由24榀门式钢架围绕着体育场内部混凝土碗状看台区旋转而成，其中22榀是通过桁架对接拉通或基本拉通。钢结构编织顺序是先进行钢柱角安装，随后进行24榀门式钢架安装、屋面主结构安装、次结构安装、合龙、卸载等过程。施工技术决定工程成败的关键，对城建集团施工技术人员来讲，是一个巨大的挑战。
北京城建集团对“鸟巢”钢结构施工技术立项研究：为实现“鸟巢”独特造型，其肩部1.4万吨钢构件采用无固定线形的空间箱型弯扭构件。设计师仅提供控制点坐标，施工单位需要自行开发三维建模及展平放样软件。同时，大断面箱型弯扭构件加工制作技术在国内外尚无先例。工程结构跨度大、体型复杂，整体安装方案优化选择难度大，1.4万吨钢屋盖支撑卸载在全世界钢结构史上也是史无前例的。如何保证造型复杂、体型庞大的“鸟巢”钢结构的安装精度和建筑效果，需要研究相应的测控技术。
钢结构施工中的技术创新
“鸟巢”钢结构施工多项技术，在国内属首次遇到，如箱型弯扭构件制作技术研究与应
用、钢结构综合安装技术研究与应用、钢结构合龙施工技术研究与应用、钢结构支撑卸载技术研究与应用、焊接综合技术研究与应用、施工测量测控技术研究与应用等六项最难施工技术，国内一无先例，二无规范可循，完全要靠北京城建集团集社会智慧，最大限度地挖掘和调动现场技术人员积极性进行技术研究与创新。
焊接技术的创新
“鸟巢”的其中一种构件由8块厚钢板焊接而成，每块钢板长1．26米，宽1．17米，重约1吨。要把8块钢板按照不同的比例弯纽成钢铁箱状，难度相当大，而这种异型弯纽结构构件只是“鸟巢”数万构件中最普通的一种。
解决这些困难曾经是沪宁钢机最大的难题，石荣金介绍道：“‘鸟巢’弯纽构件的加工不外乎三个途径，第一个是用模型，用压模给它压出来；第二个是用热加工给它做出来，包括用火来烤；第三个是用冷加工的原理给它加工出来。这三个方案在‘鸟巢’的制作里面都有用到。”
在克服弯纽方面，“鸟巢”的其他建设者有的采用了热加工方式，然而钢材冷却下来后产生了较大误差。这时对沪宁来说，多年积累的经验派上了用场。他们为“鸟巢”弯纽结构专门开发了电脑软件，根据电脑设计出的样式，用木头做出大小一样的模型，然后根据模型校正弯纽。尤其一绝的是，他们选择了技术难度最大的冷加工：将厚厚的钢板卷弯。“鸟巢”的构件在三台液压机上做出来，然而这几台液压机只能把钢板卷弯，要按照模型的形状制作出来，光靠机器是不行的。石荣金说：“钢板在卷板机上卷到什么时候，里边应该去垫一垫东西，在加工到什么时候，应该把这块东西拿出来，这全是靠工人的经验和长期的实际操作。”用液压机冷轧过后，就是人工校正了。可以说，“鸟巢”的每根构件都离不开沪宁钢机工人的聪明才智，正是这些埋头苦干的工人凭借长期积累的经验，对每个动作时刻保持清醒，才成就了“鸟巢”整体的牢固和宏伟。
安装技术创新
国家体育场钢结构工程安装流程图
在综合安装技术研究与应用方面，国家体育场主钢结构总用钢量4.2万吨，钢结构构件体型大、单体重量重，构件翻身、吊装难度大。例如桁架柱最大外形尺寸达25×20×68.5米，每延米最重达10吨，采取何种技术吊装完成如此体型庞大、对接口数量多、构件异形、构件翻身和吊装难度巨大的工程，国内外均无成功经验可借鉴。
北京城建集团技术人员通过工况分析计算，结合工程实践，总结出一套包括重心确定、吊耳设计、稳固措施及接口偏差调整措施等内容的异型复杂钢构件综合安装技术。
在高空安装方面，经过反复研究，最终确定采用高空散装方案，而合龙和卸载则是检验搭建能否成功的关键两步。李久林介绍道：国家体育场钢结构工程结构跨度大，传力体系复杂。有关部门协调并经过国家气象、规划等部门的研究论证，确定合拢温度为19度正负4度。在合龙温度确定下来后，经过反复择优比选并通过设计复核，主桁架、立面结构及顶面次结构的合龙线确定为四条合龙线。采取了先进行主桁架的合龙，再进行立面结构的合龙顺序。
随后又确定合龙方式和合龙口做法、合龙温度监测等。为确切掌握整个屋盖钢结构
的温度场分布情况，测试点的布设尽量分布于整个屋盖区域。温度监测点设了60个，即顶面36个，立面24个。
历经2006年8月25至26日、8月28至29日、8月30至31日三个夜晚，顺利完成国家体育场钢结构工程合龙工作。600延米合龙焊缝自检探伤和第三方探伤一次合格率100%，所有合龙口焊缝质量满足规范和设计要求。
卸载技术创新
由于“鸟巢”钢结构屋盖面积大，支撑点分布广，最优的卸载方式是78个支撑整体同时同步卸载。
卸载中，城建集团技术人员结合78个支撑点，分成外、中、内三圈。最终，卸载工人从最外圈的所有千斤顶上撤下钢垫片，“鸟巢”钢结构完全靠自身站立起来了，这一刻令全国人民为之激动。卸载结果完全满足结构设计要求和相关验收标准。最终实测卸载最大变形平均值为271毫米，比设计允许值286毫米还要少15毫米。
在“鸟巢”钢结构卸载环节中，包含了很多高新技术。
第一是采用了计算机仿真模拟技术，把世界上最先进的各种技术集合在一起，将35次卸载的每一个点，比如外圈的点要卸七次，中圈和内圈的点要卸14次，都精确到毫米这个单位。
第二是采用计算机同步控制系统，保证整个卸载的78个点都是同步进行。如果最后一圈的30个点在卸载过程中出现一点问题的话，比如漏油或者设备出现故障，就会马上停止卸载，等故障排除后再开始卸载工作。
第三个技术是采用结构监测和安全检测技术保证每次卸载的成功。就如在医院的重症监护室，我们的血压和心脏都是在监测的，“鸟巢”里也设置了这样一个监测设备，在整个卸载过程中，整个“鸟巢”的卸载都是在受监测的环境下进行的。如果发现监测的数据和计算的数据有误差或者偏差很大，也会停止卸载，找出原因问题解决后再继续往下卸载。
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，河南舞阳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。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
篇二：鸟巢结构解析
钟毓晶 2007101503 07土木建工方向
鸟巢结构解析
一、结构概况
结构名称：国家体育场
设计师：赫尔佐格、德梅隆与李兴刚
建设单位：北京城建集团国家体育馆总承包部和城建五公司
二、结构简介
建筑造型呈椭圆的马鞍形，内部三层碗状看台下为四～七层混凝土框架结构。奥运会期间可容纳观众9.1万人。工程占地面积20.4公顷，总建筑面积约25.8万㎡。 国家体育场钢结构工程由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成，其中22榀贯通或基本贯通。结构组件相互支撑、形成网格状构架，组成体育场整体的"鸟巢"造型。
屋盖主结构的杆件均为箱型构件。其中，主桁架断面高度为12m，上弦杆截面为1200mm×1200mm～1000mm ×1000mm，下弦杆截面为1000mm×1200mm～800mm ×800mm，腹杆截面基本为600mm ×600mm。桁架柱为三角形格构柱，每根格构柱由两根1200mm ×1200mm箱型外柱和一根1200mm×
1200mm菱形内柱组成，腹杆截面为1000mm×1200mm。
三、工程特点
1、是国内规模最大的全焊接异型空间钢结构工程；
2、结构十分复杂，应力应变状态难以控制；
3、现场厚板焊接工程量达6000米，是国家体育场钢结构安装工程中的一大难点，是制约钢结构工程工期的主要因素之一。
四、施工总体过程
五、专家意见
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。
自己的评价
鸟巢是本人见过最美的建筑物。它的建成在一定意义上改变了许多人对中国的过时的看法。
总的感觉，中国现代城市建筑缺少文化内涵,没有主心骨,即使有些科技含量,那也只是简单引见的.现在每个城市的住宅基本都流行大玻璃窗,但是最近明显感觉家里简直热的不能住，没有空调那就是要命,好象是比较美观，但确实是不节能,我们祖先在建筑和自然的结合上面做得很好，但是我们今天基本是照搬,而且我们中国还特别崇洋,我国主要的大型建筑基本上都是外国人的杰作,虽然是有很多新奇的东西,但其弊端基本是显然的,可是我们还是上了，就象外国人为中国人造车一样,大的蚝油的肯定是好卖的,好大喜功好表现的特点,别人掌握了我们的心理,反正消耗的金钱也好能源也好，都不是他们的,他们赚的是中国的钱.在城市建设上面，基本上每个城市的新城区基本上是雷同的,如果不写地名,可能分出是哪里?我们中国人的是怎么了,要知道建筑在某种意义上是文化的载体,历史传承的脉络呀!希望我们的建筑大师们能在现代建筑学新技术新理念的基础上，与中国文化多多结合,营造中国自己的建筑和文化.
六、引用
《鸟巢体育馆施工组织设计》
《国家体育场（鸟巢）钢结构安装工程焊接质量控制的有效途径》
篇三：对“鸟巢”工程结构体系的讨论分析
对“鸟巢”工程结构体系的讨论分析
班级：土木091 学号：200951395139 姓名：邵帅 完成时间：12-10
一， 工程概况
国家体育场位于北京奥林匹克公园中心区南部，为2008年第29届奥林匹克运动会的主体育场。工程总占地面积21公顷，建筑面积258,000㎡。场内观众坐席约为91000个，其中临时坐席约11000个。举行奥运会、残奥会开闭幕式、田径比赛及足球比赛决赛。奥运会后将成为北京市民广泛参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所，并成为具有地标性的体育建筑和奥运遗产。
工程±0.000标高相对于绝对标高为43.500m，钢结构屋盖呈双曲面马鞍型，南北向结构高度为40.746m，东西向结构高度为67.122m。屋顶主结构均为箱型截面，上弦杆截面基本为1000mm×1000mm，下弦杆截面基本为800mm×800mm，腹杆截面基本为600mm×600mm，腹杆与上下弦杆相贯，屋顶矢高12.000m。竖向由24根组合钢结构柱支撑，每根组合钢结构柱由两根1200mm×1200mm箱型钢柱和一根菱形钢柱组成，荷载通过它传递至基础。立面次结构截面基本为1200mm×1000mm，顶面次结构截面基本为1000mm×1000mm。钢结构现场组拼、安装精度要求高，精度控制实现难度大。
中文名称：国家体育场
外文名称：National Stadium
类别：主体钢结构
地点：北京奥林匹克公园
竣工时间：2008年06月28日
建筑面积：25.8万平方米
建筑高度：69米
座位数量：固定80000个，临时座位数11000个
建筑造价：34亿元人民币
设计者：
皮埃尔·德梅隆,李兴刚，赫尔佐格
二、特点分析
国家体育场工程为特级体育建筑，大型体育场馆。主体结构设计使用年限100年，耐火等级为一级，抗震设防烈度8度 ，地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，
南北长333米、体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构，钢结构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。
国家体育场工程作为国家标志性建筑，2008年奥运会主体育场，其结构特点十分显著，国家体育场结构复杂。作为屋盖结构的主要承重构件，桁架柱最大断面达25m×20m，高度达67m，单榀最重达500吨。而主桁架高度12m，双榀贯通最大跨度145.577+112.788m，不贯通桁架最大跨度102.391m，桁架柱与主桁架体型大、单体重量重。
由于该工程中的构件均为箱型断面杆件，所以，无论是主结构之间，还是主次结构之间，都存在多根杆件空间汇交现象。加之次结构复杂多变、规律性少，造成主结构的节点构造相当复杂，节点类型多样，制作、安装精度要求高。
该工程工地连接为焊接吊装分段多，现场焊缝长度长，加之厚板焊接、高强钢焊接、铸钢件焊接等居多，造成现场焊接工作量相当大，难度高，高空焊接仰焊多。
为降低组装难度，本工程中的桁架柱将采用卧拼法，主桁架将采用平拼法（内圈主桁架立拼除外），故拼装结束后、吊装前必须进行翻身工作。由于构件体型较大，重量重，翻身时吊点的设置和吊耳的选择难度较大，特别是桁架柱的翻身，吊耳在翻身和吊装时的受力有所
变化，需考虑三向受力。同时，翻身过程中的稳定性比较难控制。由于桁架柱和主桁架的分段口均为箱型断面，分段吊装时存在多个管口对接的问题，对于箱型断面，要保证多个管口的对口精度，难度巨大。起吊时，必须调整好分段构件的角度和方位，而对于体型大、重量重的构件，角度调节相当困难，吊装难度大。
由于本工程采用散装法（即分段吊装法），分段吊装时，高空构件的风载较大，在分段未连成整体或结构未形成整体之前，稳定性较差，特别是桁架柱的上段和分段主桁架的稳定性较差，必须采用合理的吊装顺序（尽量首尾相接、分块吊装）和侧向稳定措施（如拉锚、缆风绳等）。 由于施工过程中结构本身因自重和温度变化均会产生变形，而且支撑胎架在荷载作用下也会产生变形，加之，结构形体复杂，均为箱型断面构件，位置和方向性均极强，安装精度受现场环境、温度变化等多方面的影响，安装精度极难控制，施工难度大。施工时必须采取必要的措施，提前考虑好如何对安装误差进行调整和消除，如何进行测量和监控，使变形在受控状态下完成，以保证整体造型和施工质量。
本工程无论是外观质量，如外形尺寸、焊缝外观，还是内在质量，如焊缝质量等级、焊接残余应力消除等，都要求相当高，而现场施工条件差。同时，对于大跨度空间结构，温度变形和温度应力较大，为此，设计确定了分块合拢和合拢温度，操作难度大。
俯瞰“鸟巢”，人们会发现它的屋面比较平坦圆滑，不像一般建筑物的屋面那样安装有杆状或铁塔状的避雷针，也没有避雷带之类的东西，这是为什么呢?难道“鸟巢”没有什么防雷措施吗? 其实，“鸟巢”的防雷设计采用的是最传统的防雷技术。充分利用建筑结构自身的有利条件，将鸟巢的金属屋面，钢结构中的钢构件、钢筋混凝土中的钢筋等通过焊接等方式进行有效连接，整个“鸟巢”的“钢筋铁骨”部分构成了一个理想的“笼式避雷网”。为防止雷击时对人体的伤害，在场馆内人能触摸到的部位，比如钢柱等，都相应作了等电位连接；“鸟巢”内的几乎所有设备与“笼式避雷网”都有可靠连接，保证雷电来临瞬间产生的巨大电流能通过“笼式避雷网”导入地下，以此最大限度地保证场馆自身、仪器设备和人身的安全。 “鸟巢”所用钢材强度是普通钢的两倍，是由我国自主创新研发的特种钢材，集刚强、柔韧于一体，从而保证了“鸟巢”在承受最大460兆帕的外力后，依然可以恢复到原有形状，也就是说能抵抗当年唐山大地震那样的地震波。托起“鸟巢”最关键的是“肩部”结构，这一部分所用的钢材——“Q460”钢板厚度达到了110毫米，具有良好的抗震性、抗低温性和可焊性等点。为满足抗震要求，钢构件的节点部位还特别作了加厚处理，杆件的联结方式一律为焊接，以增加结构整体的刚度和强度。“鸟巢”凌空的屋顶气势不凡，支撑它的24根巨大钢柱脚更是壮观雄伟。为保证建造在8度抗震设防的高烈度地震区的“鸟巢”能站稳脚跟，科研设计人员克服“鸟巢”柱脚集合尺寸大且构造复杂、我国现行规范的计算假定与设计方法难以适用等情况，为这些钢柱脚增加了底座和铆钉，将柱脚牢牢铆在了混凝土中。柱脚下的承台厚度高达4～6米，24根巨大钢柱分别与24个巨大的钢筋混凝土墩子牢固地连在一起，共同擎起巨大的“鸟巢”。
三、分析评价
鸟巢几乎完全使用钢结构建造，造型美观独特，容易给人留下深刻的印象，但是造价却是非常之高，而且钢材容易受到各种各样的破坏，比如：雨水的腐蚀，阳光的暴晒等，很容易造成破坏。
篇四：鸟巢设计方案的分析与看法
鸟巢设计方案的看法
"鸟巢"是2008年北京奥运会主体育场，如图1所示。由2001年普利茨克奖获得者赫尔佐格、德梅隆与中国建筑师李兴刚等合作完成的巨型体育场设计，"鸟巢"以巨大的钢网围合、覆盖着9.1万人的体育场。
图1 “鸟巢”体育馆夜景图
鸟巢是一个大跨度的曲线结构，有大量的曲线箱形结构，设计和安装均有很大挑战性，在施工过程中处处离不开科技支持。"鸟巢"采用了当今先进的建筑科技，全部工程共有二三十项技术难题，其中，钢结构是世界上独一无二的。"鸟巢"钢结构总重4.2万吨，最大跨度343米，而且结构相当复杂，其三维扭曲像麻花一样的加工，在建造后的沉降、变形、吊装等问题正在逐步解决，相关施工技术难题还被列为科技部重点攻关项目。
“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。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。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，如图2所示。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。整个建筑通过巨型网状结构联系，
由结构的组件相互
支撑，如图3所示
图2 “鸟巢”主结构布置图 图3 “鸟巢”主看台空中俯视图 “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。 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。
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 可容近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。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。如图4～7所示
图4 “鸟巢”一层平面图 图5 “鸟巢”五层平面图
图6 “鸟巢”东立面图
图7 “鸟巢”南立面图
从形式上讲： 钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构。
从材料上讲： 看台地下1层为混凝土结构，地上7层为钢筋混凝土框架 ，体育馆的外部为钢结构，体育馆屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构。
从结构体系上讲： 体育馆的混凝土看台为剪力墙结构。（是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这 种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构）。如图8和9所示
图8 “鸟巢”看台-钢筋混凝土结构 图9 “鸟巢”外形-钢结构 构成整体结构的主桁架立面展开，如图10所示
图10整体结构的主桁架立面展开图
在“鸟巢”的主桁架的结构设计中，多采用了三角形稳定结构支撑，每个大跨度的主桁架通过之间的契合，搭建并通过与立面此结构、顶面次结构形成大跨度的空间结构体系。如图11所示
图11“鸟巢”顶部主结构平面图
鸟巢为2008年奥运会树立了一座独特的历史性的标志性建筑，而且在世界建筑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。参与这项创举的中方设计师李兴刚称：“设计不仅回归了体育场的本质,还达到了返瀵归真的效果”。随着奥运会的发展，奥运主体育馆的建筑设计理念也在不断发展，而鸟巢的设计理念则打破了20世纪建筑界流行的夸张风格，回归到体育场的本质上。
篇五：鸟巢的结构特点
鸟巢的结构特点
2008年北京奥运会主体育场——“鸟巢”的设计方案是经全球设计招标产生的。最后由2001年普利茨克奖获得者赫尔佐格、德梅隆与中国建筑师李兴刚等合作完成的巨型体育场设计，形态如同孕育生命的“巢”，它更像一个摇篮，寄托着人类对未来的希望。设计者们对这个国家体育场没有做任何多余的处理，只是坦率地把结构暴露在外，因而自然形成了建筑的外观。该设计方案主体由一系列辐射式门式钢桁架围绕碗状坐席区旋转而成，空间结构科学简洁，建筑和结构完整统一，设计新颖，结构独特，为国内外特有建筑。
“鸟巢”于2003年12月24日开工建设，2004年7月30日因设计调整而暂时停工，同年12月(转载于:www.smhaida.com 海 达 范 文网:鸟巢建筑结构分析)27日恢复施工， 2008年5月全部竣工。工程总造价22.67亿元。
“鸟巢”建设地点在北京市朝阳区安定路甲3号即北京奥林匹克公园内,亚运村北。建筑面积达25.8万㎡。场馆内永久座席80000个，临时经座席20000个。“鸟巢”的赛时功能有：田径、足球、标枪、链球、铁饼；赛后功能是：国际国内体育比赛和文化、娱乐活动。
“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。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。
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20000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。
鸟巢设计中充分体现了人文关怀，碗状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。
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。
李兴钢在提及“鸟巢”的设计与里时表述：鸟巢的设计理念，或者说设计的过程，虽然它说很新，大家从来没有见过的体育场，但是它设计的理念其实是非常朴素和简单的。简单
说刚才我也提到了，它设计的起点是赛场和看台，我们最后通过研究得到了一个非常古典的看台的形状，就是一个边沿起伏的看台。看台外面需要随着现代技术的发展和对观众的防雨、防晒的功能的要求，我们需要有一个外罩把这个看台笼罩起来，从屋顶到里面把它笼罩起来，这个外罩实际上是延续的看台的形状，也是一个东西高、南北低的，起伏的一个造型。这个外罩又需要有一个结构把它支撑起来，最后我们寻找到的是一个编织式的结构，这个结构最后我们用鸟巢，大自然的鸟巢这样一个很生动的形象来描述我们的结构，就是大家最后看到的鸟巢。所以，说起来是从一个体育场的本质出发，最终得到的一个很崭新的设计。
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