国家体育场结构设计关键技术——鸟巢几何构型设计-建筑结构
大跨结构的经典之作——鸟巢论文
大跨结构的经典之作——鸟巢摘要：大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
本文要介绍的鸟巢是2008年北京奥运会主体育场，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设计完成。
其建筑面积达到25.8万平方米，能同时容纳9.1万人。
鸟巢是一个大跨度的曲线结构，主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱。
该结构在设计和构件安装过程中均应用了当今先进的建筑科技，下面我们主要探讨鸟巢的设计方案及其独到之处。
关键词：鸟巢国家体育馆大跨结构钢结构设计方案The classic work of the long - span structure --theBird’s NestAbstract: As we all know, the large-span space structure is the fastest growing structure type. The development of large-span buildings and its core technology--the Space structure technology is one of the important symbols representing the level of national construction technology. The main content of this article ,Bird's Nest is the 2008 Beijing Olympic Games main stadium, designed by the 2001 Pritzker Prize winner Herzog, De Mellon and Chinese architect Li Xingang and other architects. It covers a construction area of 258,000 square meters, which can accommodate 9.1 million people. The nest is a large span curve structure, mainly composed of huge gantry steel frame and 24 truss columns in total. The design of the structure and the component installation process use many today’s advanced building technology. And now we will mainly discuss the design of the nest and its unique in the following parts.Key Words: Bird 's Nest; National Gymnasium; the long - span structure;Steel Structure; Design引言：“鸟巢”奇妙的形体结构鸟巢”是2008年北京奥运会主体育场，它坐落在奥林匹克公园中央平缓的坡地上。
鸟巢设计知识点归纳图
鸟巢设计知识点归纳图鸟巢是中国国家体育场，位于北京市奥林匹克公园内，是2008年北京奥运会主要场馆之一。
作为世界上最大的钢结构体育场，鸟巢的设计和建造充分展示了中国的工艺和创新能力。
下面将通过归纳图的形式，概括鸟巢设计的相关知识点。
一、结构设计1. 钢结构：鸟巢采用了大量的钢材，通过精密计算和模拟，确保结构稳固、承重能力强大。
2. 稳定性：鸟巢设计注重结构的稳定性，采用了合理的抗震设计，使建筑能够在地震等自然灾害中保持稳定。
3. 支撑系统：鸟巢的支撑系统采用了复杂而精确的设计，通过合理分布支撑点，确保整个建筑的平衡和稳定。
二、造型设计1. 形象建立：鸟巢的造型灵感来源于中国传统文化中的鸟巢，通过独特的造型，塑造了一个寓意深远的形象。
2. 运动性表现：鸟巢设计充分考虑到其作为体育场馆的功能需求，通过流线型和动感的线条设计，表达了运动的活力和速度感。
3. 空间分布：鸟巢内部空间的分布合理，确保观众能够获得最佳的观赛体验，同时还考虑了建筑的可持续性和环保性。
三、节能设计1. 太阳能利用：鸟巢在设计中考虑了太阳能的利用，通过安装太阳能电池板和光热利用系统，实现了一定程度的节能效果。
2. 通风设计：鸟巢设计注重通风系统的布置，利用自然通风和机械通风相结合的方式，提供舒适的室内环境，并减少对空调系统的依赖。
3. 材料选择：鸟巢设计中使用了一系列环保材料，包括可回收利用的钢材和混凝土，以及节能玻璃等，使建筑更加节能环保。
四、文化设计1. 古老文化的集合：鸟巢的设计中融入了丰富的中国文化元素，如中国结、琉璃等，展现了中国传统与现代运动的完美结合。
2. 艺术表达：鸟巢设计强调建筑本身的艺术价值，通过独特的形式和线条，体现了现代建筑的审美追求。
3. 软件设计：鸟巢作为奥运会主要场馆，还注重软件设计，包括服务设施、安保措施、交通规划等，为观众提供良好的体验。
根据以上对鸟巢设计知识点的归纳图，可以看出鸟巢设计注重结构的稳定性、造型的运动性、节能的环保性，以及文化的融合。
建筑结构-国家体育馆鸟巢
05
建筑结构设计
鸟巢的设计理念是绿色、环保，通过采用可再生材料和节能技术，降低建筑对环境的影响。
绿色环保
人文关怀
历史传承
鸟巢的设计注重人文关怀，充分考虑观众和运动员的舒适度，创造宜人的观赛和比赛环境。
作为一座标志性建筑，鸟巢的设计融入了中华文化元素，展现了中国传统与现代的完美结合。
03
02
01
结构设计理念
智能化监控
施工工艺特点
高空作业安全
施工过程中涉及大量高空作业，需要采取有效的安全措施，如安装防护网、使用安全带等。
环保要求
考虑到环保要求，施工现场采取了降尘降噪措施，并合理利用建筑材料和资源，减少浪费和污染。
大跨度结构施工
鸟巢的跨度较大，给施工带来一定难度。解决方案为采用预应力钢索和临时支撑结构，确保施工过程中的结构稳定性。
建筑结构-国家体育馆鸟巢
目录
国家体育馆鸟巢简介 建筑结构设计 建筑材料与施工工艺 建筑结构与环境的互动 国家体育馆鸟巢的社会影响与评价
01
CHAPTER
国家体育馆鸟巢简介
1
2
3
国家体育馆鸟巢是2008年北京奥运会主体育场，承担了开、闭幕式和田径、足球等赛事活动。
2008年北京奥运会主体育场
国家体育馆的设计是通过国际建筑设计竞赛确定的，由中国建筑师李兴钢和瑞士建筑师赫尔佐格共同设计完成。
建筑结构——国家体育馆鸟巢PPT课件
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。
.
鸟巢顶部主 结构ห้องสมุดไป่ตู้面图
每个大跨度 的主桁架通 过之间的契 合，搭建并 通过与立面 结构、顶面 次结构形成 大跨度的空 间结构体系。
.
屋盖主体结构实际上是由两向不规则斜交的平面桁架系组成的约为 340m ×290m 的椭圆平面网架结构,网架外形呈微弯形双曲抛物面, 周边支承在不等高的24 根立体桁架柱上,每榀桁架与约为140m ×70m 长椭圆内环相切或接近相切
.
体育馆宽阔而复杂的结构，使得它不得不承受很大的非传统应力， 除了纵向拉力外，它还将承受强大的横向拉力。它的结构形状有弧 度，不同的部位之间都有拉力，这对离支柱最远的横梁中间点会施 加非常沉重的应力
.
为了保证“鸟巢”的安全性，在“鸟 巢”受力最为集中的24根柱子和柱角 上使用了我国自主创新生产的Q460特 型钢材。科研人员通过几千次的试验
础底板上。
.
大量采用空间弯扭构件、节点复杂，安 装难度大。无论是主结构之间，还是次 结构之间，都存在多根杆件（多达10根
）空间交汇现象。
.
世界最大 透明顶棚
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。
最终寻找到了钢材合适的配方配比 保证了鸟巢的抗震性、抗低温性、焊 . 接性，铸就了“鸟巢”的铁骨钢筋。
一连串互相交错的钢铁桁架，最长313公尺，围绕住中间的混凝 土座位区，钢铁互相支撑像真正鸟巢里交错的枝条
.
最高的钢柱全长 21米，横跨体育 场一至四层；最 倾斜的钢柱和地 面的夹角达到59 度，钢柱的最大 自转角度超过45 度。
鸟巢设计相关知识点
鸟巢设计相关知识点鸟巢作为北京奥运会的主要场馆之一，是世界上最大的钢结构雀巢形建筑，备受世人瞩目。
它不仅在外观上与鸟巢相似，还采用了一系列的高科技设计和建造技术。
在本文中，将介绍鸟巢设计的一些相关知识点，包括结构设计、建造材料、建筑技术等方面的内容。
一、结构设计鸟巢的结构设计是整个建筑的核心和灵魂，它采用了创新的结构设计理念。
鸟巢的主要结构由两种不同类型的结构组成：外部结构和内部结构。
1. 外部结构鸟巢的外部结构主要由钢材构成，其形状仿照了鸟巢的自然形态。
通过精确的计算和模型分析，工程师们设计出了一种复杂的钢结构网壳，使得整个建筑物看起来像是一座巨大的鸟巢。
2. 内部结构鸟巢的内部结构则由混凝土和钢材组成。
内部结构的设计考虑了人流量、声学效果、安全等方面的因素。
鸟巢的内部座椅排布合理，能够容纳大量观众，而且在音响设计上也非常注重，使得观众能够获得良好的听觉体验。
二、建造材料1. 钢材鸟巢的钢结构承担了整个建筑的重量，因此所采用的钢材必须具备很高的强度和耐久性。
工程师们选择了高强度的钢材，同时还进行了防腐蚀处理，以保证鸟巢的长期稳定性。
2. 混凝土鸟巢的内部结构采用了大量的混凝土材料。
混凝土在建筑中具有良好的耐久性和抗压能力，能够为鸟巢的结构提供坚实的支撑。
三、建筑技术1. 变形控制技术由于鸟巢的外部结构是一种复杂的钢结构网壳，其形态和结构在施工过程中可能会出现变形。
为了控制这种变形，工程师们采用了先进的变形控制技术，通过精确的计算和监测，使得鸟巢在施工完成后能够保持稳定的形态。
2. 空间结构分析技术鸟巢的结构非常复杂，为了确保建筑物的结构稳定性和安全性，工程师们使用了先进的空间结构分析技术。
通过数值模拟和仿真分析，工程师们可以对鸟巢的结构进行精确的预测和评估，以便优化设计方案。
总结：鸟巢的设计与建造展示了中国工程师的卓越才能和创新精神。
通过创新的结构设计、选用适当的建筑材料以及运用先进的建筑技术，鸟巢成为了一座世界级建筑，为奥运会的成功举办做出了巨大的贡献。
鸟巢设计知识点归纳图解
鸟巢设计知识点归纳图解鸟巢是2008年北京奥运会的主要场馆之一，也是中国现代建筑的代表作品。
它是一座巨大的钢结构体育场，以其独特的形态和创新的设计而闻名于世。
本文将从鸟巢的设计概念、结构特点、建筑材料以及建造技术等方面进一步探讨鸟巢的设计知识点。
一、设计概念鸟巢的设计灵感来自于中国的古代陶器，设计师以陶瓷的瓷片作为建筑元素，构建出一个像巢穴一样的体育场。
鸟巢代表了中国的传统文化与现代建筑的结合，它不仅仅是一个建筑物，更是艺术与科技的融合。
二、结构特点鸟巢的主体结构由12根巨大且相互交织的钢梁组成，这些钢梁形成了一个网格状的结构，具备了超强的承载能力和稳定性。
同时，鸟巢的外部采用了特殊的外墙材料，可以有效地抵御自然灾害和风化侵蚀。
三、建筑材料鸟巢的主要结构材料是钢铁，这种材料具有高强度和耐腐蚀性，能够满足巨大体育场的需求。
此外，鸟巢的外墙采用了特殊的玻璃纤维混凝土板，既轻巧又具有优异的防火性能。
四、建造技术鸟巢的建造过程是一项工程学上的壮举。
由于鸟巢的独特形态和复杂结构，施工方需要利用先进的建造技术和设备，如大型起重机和模拟仿真软件。
通过精密的计算和定点施工，鸟巢最终得以完美呈现。
五、环境保护鸟巢是一座注重环境保护的建筑物。
设计者在建造过程中充分考虑了能源的利用和环境的影响。
鸟巢采用了先进的自然通风和照明系统，大大减少了能源的消耗，同时利用了雨水回收系统，实现了资源的循环利用。
六、影响和价值鸟巢的建成对于中国乃至世界的建筑界产生了深远的影响。
它不仅成为了北京的地标建筑之一，也被誉为世界上最伟大的建筑之一。
鸟巢的设计理念和创新的结构构造为当代建筑带来了新的思考和启示，具有重要的艺术和文化价值。
总结：鸟巢的设计既注重了形式的美感，又追求了结构的稳定性和建造的可行性。
它的独特性和创新性让世人瞩目，成为了中国建筑界的骄傲。
通过深入了解鸟巢的设计概念、结构特点、建筑材料和建造技术等知识点，我们能更好地欣赏和理解这一伟大的建筑作品。
建筑结构——国家体育馆鸟巢ppt课件
1
全世界跨度最大的钢结构建筑
总长36公里，交 错扭曲的钢条看 起来像是随意放 置，不过事实上 每根梁柱与每个 接点都必须精确 定位，非常有秩 序地撑起整座体 育馆的重量。整
个建筑通过巨型网状结构联系，由结构的组件相互 支撑，内部没有一根立柱。
2
结构：
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。
5
体育馆宽阔而复杂的结构，使得它不得不承受很大的非传统应力， 除了纵向拉力外，它还将承受强大的横向拉力。它的结构形状有弧 度，不同的部位之间都有拉力，这对离支柱最远的横梁中间点会施 加非常沉重的应力
6
为了保证“鸟巢”的安全性，在“鸟 巢”受力最为集中的24根柱子和柱角 上使用了我国自主创新生产的Q460特 型钢材。科研人员通过几千次的试验
冬季吸收土壤中蕴含的热量为"鸟巢"供热；夏季吸收土壤中存贮的冷量
向"鸟巢"供冷，能节省不少电力资源。在“鸟巢”的顶部装有专门的雨
水回收系统，被收集起来的雨水最终变成了可以用来绿化、冲厕、消防
甚至是冲洗跑道的回收水。诸多先进的绿色环保举措使国家体育场成为
了名副其实的大型"绿色建筑"。
21
Thanks
12
空间扭曲构建的制作
“鸟巢”外罩由不 规则的钢结构构件 编织而成，其中边 长一米的方钢管被 连接成120多根长短 不同、倾斜角度多
样的钢柱
13
垂直剖面
水平剖面
70％以上都是双斜柱——一根柱子在垂直面上 扭转两次
14
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
中国国家体育场构造解析
中国国家体育场构造解析
中国国家体育场，又称“鸟巢”，是位于北京奥林匹克公园中心区的大型体育场。
其构造解析如下：
1. 建筑造型：体育场呈现椭圆形的马鞍形，整体造型独特。
2. 结构特点：体育场内部有三层碗状看台，由混凝土框架结构支撑。
看台下有数个独立的空间，包括餐厅、商店、卫生间等设施。
这些设施均以独立单元的形式分布，可以满足不同的使用需求。
3. 屋顶设计：体育场的屋顶采用钢结构工程，由24榀门式桁架围绕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，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，这种设计能够有效地抵抗风载和地震等外部力。
4. 立面设计：体育场的立面也颇具特色。
立面、楼梯、碗状结构和屋顶是一体的，这种设计不仅增强了结构的整体性，也使得外观更加简洁、美观。
5. 可持续性设计：体育场的设计注重环保和可持续性。
为了减少能源消耗，体育场的结构空间被一层半透明的薄膜填满，如同鸟类用柔软的填料填充巢穴的细枝之间的空隙一样。
此外，体育场的设计也考虑到了自然通风，这是体育场可持续设计的最重要方面。
6. 功能区域：除了主体结构外，体育场周围还设有一些功能区域，如基座上的新公园、观众休息区、运动员训练区等。
这些区
域的设计不仅丰富了场地的使用功能，也提高了观众的观赛体验。
总的来说，中国国家体育场的构造独特、环保、实用，充分体现了现代建筑的设计理念和科技水平。
国家体育场(鸟巢新技术)
建筑技术第39卷564国家体育场（鸟巢）工程施工新技术综述李久林，杨俊锋，杨庆德，邱德隆，盛宇，张颖（北京城建集团有限责任公司，100088 北京）摘要：国家体育场是2008年北京奥运会的主会场。
其造型呈马鞍形，外壳由钢结构编织成鸟巢状，内部为三层碗状看台混凝土结构。
看台结构存在大量斜柱、斜梁、空间环梁等异形构件。
钢结构总用钢量约4.2万t。
施工中通过采用高强高性能混凝土技术、钻孔灌注桩后压浆技术、HRB钢筋应用技术、Q460高强钢厚板焊接技术、成套箱形弯扭构件加工制作技术等，取得了一系列研究成果，提高了我国建筑技术水平，社会经济效益和环保效益非常显著。
其中7项科技成果填补国内空白，达到国际先进或国际领先水平，完成了国家级工法4项。
本工程已获得结构“长城杯”金杯和中国钢结构金奖。
关键词：体育场；鸟巢；钢结构；混凝土；厚板焊接中图分类号：TU 74 文献标识码：B 文章编号：1000－4726（2008）08－0564－00SUMMARY OF NEW CONSTRUCTION TECHNOLOGIES IN NATIONAL STADIUMLI Jiulin, YANG Junfeng, YANG Qingde, QIU Delong, SHENG Yu，ZHANG Ying(Beijing Urban Construction Group Co.，Ltd.，100088，Beijing，China)Abstract: As the main stadium for 2008 Olympic Games, National Stadium has a saddle-like configuration and a bird nest steel shell while its internal structure is three floors of bowl concrete stands in which a lot of oblique posts and beams as well as spacial ring beams are arranged, with total steel consumption of 42，000 t. Some technologies were applied in the construction, including concrete of high strength and high performance, post pressure grouting into driven cast-in-place pile, applied technology for HRB steel bar, thick plate weld of high strength steel Q460 and fabrication of bending-twisting box components and etc. The research achievements made in the project have improved the construction level of our country, reached remarkable social, economical and environmental benefits. Among them, 7 scientific achievements attain the international advanced or leading level, 4 construction methods completed reach the national level. The project has been awarded “Great Wall Cup” of structure and golden prize of China steel structure.Key words: stadium；bird nest；steel structure；concrete；thick plate weld国家体育场（图1）位于奥林匹克公园中心区南部，是北京2008年第二十九届奥运会的主会场，承担开幕式、闭幕式和田径比赛，赛时可容纳观众91 000人，其中临时坐席11 000个（赛后拆除）。
建筑行业中的创新设计案例
建筑行业中的创新设计案例在建筑行业中，创新设计案例是推动行业发展和引领潮流的重要力量。
本文将介绍几个典型的创新设计案例，分别从建筑材料、结构设计、环境友好性等方面展示了建筑行业的创新能力和前沿技术。
一、生态建筑——北京国家体育场（鸟巢）北京国家体育场，也被称为鸟巢，是2008年北京奥运会的场馆之一。
这座建筑采用了创新的设计理念和材料，成为了世界建筑史上的经典之作。
鸟巢的建筑师以鸟巢为灵感，采用了大量的钢材和玻璃材料，使得整个建筑结构既坚固有稳定，又能传递出轻盈和开放的氛围。
鸟巢还创新地运用了灰空间隔热技术和节能技术，使室内温度保持在一个舒适的范围内，减少了能源的消耗。
此外，鸟巢外部还种植了大量的绿色植物，形成了一个生态环境，有效地净化了周围的空气，保护了生态系统的平衡。
二、可持续建筑——温哥华会议中心温哥华会议中心是一个致力于可持续建筑和绿色发展的典范。
该建筑的设计理念源于温哥华地区的自然环境和文化特色。
建筑师在设计过程中考虑到了材料的可再生性和环境友好性，采用了大量的可再生材料和节能设施，使得整个建筑在使用过程中能最大限度地减少对环境的影响。
温哥华会议中心还注重了建筑的自然通风和采光设计，最大限度地利用了自然资源，减少了对人工能源的依赖。
此外，会议中心还设置了大型的雨水收集系统，用于灌溉周围的植物和供应建筑内部的用水，进一步降低了用水的消耗。
三、智能建筑——上海环球金融中心（东方明珠）上海环球金融中心是一座集商业办公、酒店、观景、会议等多功能于一体的超高层建筑。
该建筑在设计和工程技术上具有突破性的创新，成为了上海的地标建筑。
环球金融中心的设计充分考虑到了建筑的智能化和绿色化要求。
建筑中配备了世界先进的自动化控制系统，实现了建筑设备的高效管理和节能运行。
此外，建筑还采用了先进的通风系统和光热控制技术，确保了建筑内部空气质量的优化和能源的有效利用。
四、文化创意建筑——西安千年曲江文化艺术中心西安千年曲江文化艺术中心是一座集演出、展览、创意体验等多功能于一体的文化艺术中心。
建筑结构国家体育馆鸟巢
其中外层膜由884块ETFE膜 组成;在这884块膜中面 积最小的不超过1平方米 ，而面积最大的达到250
平方米，整个铺设面积 接近4万平方米;
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;
分段1 柱脚分段
分段2
分段3
150吨履带吊
另外;国家体育场在 建设中采用了先进 的节能设计和环保 措施，比如良好的 自然通风和自然采 光 雨水的全面回收、 可再生地热能源的 利用、太阳能光伏 发电技术的应用等;
建筑结构 ——国家体育馆鸟巢
全世界跨度最大的钢结构建筑
总长36公里;交 错扭曲的钢条看 起来像是随意放 置，不过事实上 每根梁柱与每个 接点都必须精确 定位，非常有秩 序地撑起整座体 育馆的重量; 整 个建筑通过巨型网状结构联系;由结构的组件相互支 撑，内部没有一根立柱;
结构：
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;
体育馆宽阔而复杂的结构;使得它不得不承受很大的非传统应力， 除了纵向拉力外，它还将承受强大的横向拉力; 它的结构形状有弧 度，不同的部位之间都有拉力，这对离支柱最远的横梁中间点会施 加非常沉重的应力
为了保证鸟巢的安全性;在“鸟巢”受 力最为集中的24根柱子和柱角上使用 了我国自主创新生产的Q460特型钢材; 科研人员通过几千次的试验最终寻找
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
鸟巢设计知识点汇总图
鸟巢设计知识点汇总图设计知识点是设计师在创作过程中必须要掌握和应用的技巧和原则。
在鸟巢设计中，也有一些重要的知识点需要我们了解和应用。
本文将对鸟巢设计的知识点进行汇总，以帮助读者更好地理解和欣赏这一设计杰作。
一、结构设计知识点鸟巢作为一座巨大的体育场馆，其结构设计是至关重要的。
以下是鸟巢结构设计的几个关键知识点：1. 框架结构：鸟巢采用了框架结构，即由许多钢管和梁构成的框架。
这种结构设计使得鸟巢具有了强大的承重能力。
2. 空间结构：鸟巢的设计充分考虑了空间感的营造，通过精确的设计和构造，创造了宽敞而开放的观众席和场馆内部空间。
3. 弯曲构件设计：鸟巢采用了大量的弯曲构件，这些构件不仅美观，还能够增强结构的稳定性和强度。
4. 支撑结构设计：在设计鸟巢时，必须考虑到支撑结构的稳定性和均衡性，以确保整个体育场馆的安全性。
二、外观设计知识点鸟巢作为北京奥运会的主要场馆，其外观设计是其最大的亮点之一。
以下是鸟巢外观设计的几个关键知识点：1. 外观材料选择：鸟巢外观采用了大量的钢材和玻璃材料，这些材料不仅坚固耐用，还能够营造出现代感和科技感。
2. 空间感的呈现：通过外观设计，鸟巢成功地营造出了宽敞而开放的空间感，给人一种舒适和自由的感觉。
3. 线条与曲面设计：鸟巢的外观设计充分利用了线条和曲面的特点，使得整个建筑具有了动感和流畅感。
4. 灯光设计：夜晚时，鸟巢的灯光设计非常璀璨夺目，通过灯光的变化和投射，为整个建筑增添了神秘和浪漫的氛围。
三、环境友好设计知识点在现代设计中，环境友好已经成为了一个重要的设计原则。
以下是鸟巢环境友好设计的几个关键知识点：1. 自然光利用：鸟巢的设计充分利用了自然光的优势，通过大面积的玻璃幕墙，将自然光线引入到场馆内部。
2. 节能设计：鸟巢在建筑设计中采用了多种节能措施，如太阳能发电等，有效减少了对能源的消耗。
3. 通风与透气设计：鸟巢的设计考虑了场馆内的通风与透气问题，不仅保证了观众席的空气质量，还使得夏季比赛时不会过于闷热。
薄壳结构案例
薄壳结构案例
薄壳结构是一种特殊的结构形式，它指的是壁厚相对较小、跨度相对较大的结构，如穹顶、圆顶、抛物面等形状。
薄壳结构通常具有较好的结构美感和空间效果，因此在建筑和工程领域中得到广泛应用。
以下是一个薄壳结构的案例：
案例：鸟巢（北京国家体育场）
鸟巢，全名为北京国家体育场，是2008年北京奥运会的主体育场，位于北京奥林匹克公园内。
它的设计灵感来自于中国传统文化的鸟巢形态，是一座著名的薄壳结构建筑。
特点：
-鸟巢是由一系列钢管和薄壳结构组成的，没有传统建筑的柱子和梁。
-采用了大量的钢材和高强度混凝土，使得整个结构在相对较薄的壁厚下能够支撑起巨大的荷载。
-穹顶的外形独特，呈现出一个细致而复杂的空间结构，使其成为奥运会的标志性建筑之一。
意义：
-鸟巢不仅是奥运会的主体育场，也成为了北京城市的标志性建筑之一，代表着中国在现代建筑技术上的突破和创新。
-作为薄壳结构的代表之一，鸟巢向世界展示了薄壳结构的设计和施工水平，吸引了众多建筑界的专业人士和游客前来参观。
总结：
鸟巢作为薄壳结构的典型代表，不仅具有卓越的建筑美感和空间效果，更是中国现代建筑技术的杰出代表，为薄壳结构在建筑领域的应用提供了成功的范例。
它不仅成为了奥运会的标志性建筑，也为北京城市增添了独特的地标建筑。
鸟巢设计知识点图解高中
鸟巢设计知识点图解高中鸟巢，也被称为北京国家体育场，是2008年北京奥运会的主体育场之一，以其独特的外观和创新的设计而闻名于世。
作为一名高中生，学习关于鸟巢设计的知识点，对于扩展个人视野和丰富建筑艺术理解非常有益。
本文将通过图解的方式，详细介绍一些关于鸟巢设计的重要知识点。
1. 鸟巢的结构设计鸟巢的结构设计是其独特外观的关键，它采用了复杂的网格结构，使其外观宛如一个巨大的鸟巢。
这种结构设计的主要目的是提供足够的支撑力和稳定性，同时减少对建筑材料的使用量。
鸟巢结构通过一系列竖立的支撑梁和横向的连接杆相互交织而成。
这种结构设计类似于鸟巢的形状，因此得名“鸟巢”。
这种设计不仅提供了强大的支撑力，还创造了一种独特的视觉效果，使鸟巢成为了世界各地游客眼中的地标。
2. 鸟巢的施工过程鸟巢的施工过程经历了多个关键的步骤。
首先，建筑师和工程师进行了详细的规划和设计，确定了鸟巢的整体结构和外观。
接下来，施工队伍在地面上建造了一个规模缩小版的模型，以便在施工过程中参考。
之后，施工队伍开始装配鸟巢的支撑结构。
大型起重机被用来安装和连接各个支撑梁和连接杆。
在这个过程中，工人们必须采取严格的安全措施，以确保他们的安全。
鉴于鸟巢的体积庞大和结构复杂，施工过程异常艰辛且技术要求极高。
3. 鸟巢的创新设计理念鸟巢的设计不仅仅是为了奥运会提供体育场馆，更体现了许多创新的设计理念。
首先，鸟巢采用了可持续发展的设计原则，注重能源利用和环境保护。
例如，它的屋顶覆盖着透光材料，可以通过自然光线实现室内照明，减少能源消耗。
其次，鸟巢的设计借鉴了自然界中的力学原理，如蜂巢和蜘蛛网。
这种仿生学设计使得鸟巢更加结实稳定，同时减少了对建筑材料的使用，降低了建筑成本。
鸟巢的设计充分展示了人类对自然界的理解和借鉴，表达了人类与自然的和谐共生。
4. 鸟巢的文化象征意义除了作为一座体育场，鸟巢还承载着丰富的文化象征意义。
它是北京奥运会的标志性建筑之一，也象征着中国在国际体育舞台上的崛起。
鸟巢结构分析建筑设计
美观性原则
结构应具有吸引力和艺术性，与周围环境和 文化相协调。
结构分析方法
有限元分析
通过离散化的数值模型对结构进行受 力分析和优化设计。
结构动力学分析
研究结构在动态荷载下的响应，包括 地震、风载等自然灾害的影响。
稳定性分析
评估结构的稳定性，包括整体和局部 稳定性。
地域特色
在鸟巢结构建筑设计中融入地域特色和文化元素，体现对当地文化 和传统的尊重和传承。
社会参与
鼓励社会各界参与鸟巢结构建筑设计，反映社会各界的意见和需求， 提高建筑的民主化和开放性。
05 鸟巢结构建筑设计实践
CHAPTER
设计流程与步骤
初步设计
根据需求进行初步 构思，绘制草图和 概念模型。
施工图绘制
03 鸟巢结构建筑案例分析பைடு நூலகம்
CHAPTER
北京奥运会主体育场鸟巢
建筑特点
结构特点
北京奥运会主体育场鸟巢是典型的现 代鸟巢结构建筑，采用钢材和混凝土 建造，外观呈现出一个巨大的椭圆形 “鸟巢”。
鸟巢的结构设计独特，采用了复杂的 空间桁架结构和张弦梁结构，使得建 筑在满足功能需求的同时，也实现了 结构的安全与稳定性。
隐患和性能问题。
智能控制
利用智能化技术对建筑内的设备进 行远程控制和自动化管理，提高建 筑的能源利用效率和舒适度。
智能优化
通过智能化技术对鸟巢结构建筑设 计进行优化，提高建筑的性能和可 持续性，降低能耗和环境影响。
人文关怀的体现
人性化设计
鸟巢结构建筑设计应注重人性化设计，满足人们的生活需求和审 美需求，提高建筑的宜居性和舒适度。
鸟巢设计结构理念
鸟巢设计结构理念鸟巢，又称国家体育场，是位于北京市奥林匹克公园的一座标志性建筑。
它的设计结构理念非常独特，体现了中国传统文化与现代建筑技术的结合。
首先，鸟巢的设计灵感来自中国古代蓄水池中的竹篮结构。
设计师赖特（Jacques Herzog）和德梅隆（Pierre de Meuron）在设计鸟巢时，用一种新颖的方法将钢铁丝网编织成球状结构，再将之折叠成两侧对称的形状。
这种结构不仅具有稳定性和耐久性，还能使建筑物具有较大的内部空间。
其次，鸟巢采用了大量的空间悬挑设计，使建筑物看起来更加轻盈和舒展。
在结构设计中，建筑师采用了大跨度的桁架系统，能够减少支撑点和柱子的数量，从而提供更大的开放空间。
这些悬挑结构不仅使建筑物具有独特的外观，还能够为观众提供更好的视野和舒适的观赛体验。
此外，鸟巢还采用了大量的可持续建筑技术，在设计和建设过程中注重环境保护。
为了提高建筑物的能效，设计师在鸟巢外墙上安装了太阳能热水管道，并利用太阳能来供应鸟巢内部的热水。
此外，建筑师还在鸟巢屋顶上设置了大量的雨水收集装置，用于灌溉周围的绿化景观。
这些可持续建筑技术使鸟巢成为一个环保的体育场馆。
最后，鸟巢还有一个重要的设计理念是集合与分离。
在建筑物的内部，观众席区和运动员区域被明确分离开来，以保证运动员和观众在比赛过程中的安全和秩序。
而在建筑物的外部，鸟巢与周围的环境相结合，与奥林匹克公园的其他建筑物形成一个有机的整体。
鸟巢的设计不仅仅是一个体育馆，也是一个城市的标志性建筑，展示了中国的建筑创新和文化自信。
总之，鸟巢的设计结构理念独特而创新，体现了中国传统文化与现代建筑技术的结合。
它不仅是一个体育场馆，更是一个代表着中国城市发展和创新精神的标志性建筑。
鸟巢的成功设计不仅满足了人们对运动场馆的需求，还展示了中国在建筑设计方面的技术实力和创造力。
鸟巢的结构赏析
鸟巢的结构赏析介绍北京国家体育场，通称“鸟巢”，是2008年北京奥运会的主体育场，也是中国现代建筑的代表性作品之一。
鸟巢的结构设计引人注目，下面我们就来一起探究一下鸟巢的结构赏析。
鸟巢的设计鸟巢的设计灵感来自于中国古代陶器的编织工艺。
它是由中国建筑师李兴钢与瑞士建筑师雅克·赫尔策所带领的设计团队设计的。
鸟巢的设计从谷仓结构、荷重结构、图案结构、预制结构四个方面入手，充分发挥现代材料的性能。
鸟巢内外两套结构体系，外骨架主体结构由24个互相嵌合交错的钢桁架组成，内部是网壳结构体系，不仅使钢材利用率更高，而且增强了整个建筑结构的稳定性和抗震性。
整体建筑面积达到258万平方米，总建筑面积11.0万平方米，总容纳人数达到8.05万人。
鸟巢的外部结构鸟巢的外部由框架结构支撑，看上去既有力量感又具有动感。
其框架的支撑是由钢材为主的桥架式骨架结构，四根支撑路基的钢架从根部延伸到各个方向，逐层变细，形成一个巨大的蜘蛛网状的外部骨架。
这也使得鸟巢的外部看起来像是一只蜘蛛。
鸟巢的外部骨架使用了两种规格的钢结构，大型钢构件采用焊接加工的方式，方便了拼装、运输等等。
小型钢构件采用了螺栓连接的方式，使工业化建造成为可能。
外部骨架的节点设计以一系列不同的加固设计为标志，从“简单”到“复杂”，从而形成一组内部结构。
鸟巢的内部结构鸟巢内部是由网壳结构进行钢材加固和增强的。
网壳管结构是一种多肋空间曲面结构，可以分解为众多特定方向的管肋。
网壳管结构提供了一种无需承重墙壁的方法，而构成外墙与屋顶的结构体系节省空间的同时，也提高了结构的稳定性和可靠性。
鸟巢的内部是由其内部的空间框架和外部的立体网状结构组成的。
内部结构主体是由80多组不对称双层空间框架构成的。
空间框架的刚度和稳定性来自于在不同方向上定位的斜杆，这些斜杆将每个网格单元分散在单个框架中。
这样的设计可以抵御各种自然条件。
鸟巢独具特色、引人注目的结构设计，不仅是建筑结构技术的奇迹，更是中国现代建筑文化的重要组成部分。
鸟巢设计知识点汇总
鸟巢设计知识点汇总中国国家体育场，俗称“鸟巢”，是2008年北京奥运会主体育场馆。
作为世界上知名的建筑之一，其设计背后蕴含着丰富的知识点。
本文将对鸟巢设计的相关知识点进行汇总和解析，以增加对该建筑的了解。
一、结构设计鸟巢的主要结构由钢筋混凝土和钢结构组成，展现出了独特的造型和稳固的支撑。
结构设计是鸟巢能够巧妙融合美学与力学的关键。
设计师采用了片状结构，将英寸厚的钢板切割成不同尺寸的片状，再通过连接元件加以组合。
这种结构设计能够最大限度地减少材料的使用同时保持结构稳定性。
二、外观设计鸟巢的外观设计充分考虑到奥运主题和中国传统文化，呈现出了极具创新性和独特美感的形象。
它采用了“梳子悬挂”设计，以一片片的钢材层叠形成鸟巢状的外观。
整个建筑覆盖了大面积的硅酸盐玻璃，利用透明性和折射特性，使得鸟巢在不同时间和角度下都呈现出奇特的光影效果，为游客带来独特的视觉享受。
三、施工技术鸟巢的施工过程考验了中国工程技术的创新和成熟。
为了完成这一壮举，设计师们采用了先进的建筑技术。
他们采用了UV性能优秀、耐候性能好的胶带连接材料，使得鸟巢外观的金属片能够承受极端气候条件下的变化。
此外，建筑师还使用了多轴自平衡脚手架和巨型铣刀等装备，以确保鸟巢外观的精确配合和高质量完成。
四、可持续设计鸟巢在设计中也注重了可持续发展的理念。
设计师在建筑物的外围设置了雨水收集系统，能够将雨水用于植物的灌溉和冲洗场地。
此外，建筑材料的选择也考虑了可持续性，采用了可回收再利用的材料，并尽可能减少对环境的负面影响。
五、文化与功能结合鸟巢的设计融合了中国传统文化与现代建筑的特点，不仅仅是一座体育场馆，更是一个具有文化内涵和功能多样性的地标建筑。
设计师将鸟巢与奥林匹克运动精神相结合，通过建筑形态和装饰图案，诠释了中国传统文化的丰富内涵。
综上所述，鸟巢作为一项建筑和设计的杰作，其背后蕴含着丰富的知识点。
从结构设计、外观设计、施工技术、可持续设计到文化与功能结合，鸟巢向世界展示了中国建筑的创新和实力。
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18 重大工程报道
Building Structure
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国家体育场结构设计关键技术（二）——“鸟巢”几何构型设计
范 重，彭 翼/中国建筑设计研究院，北京 100044
1 概述
“鸟巢”的主体钢结构由主结构与次结构两部分
构成，主结构包括主桁架与桁架柱，次结构包括顶
面次结构、立面次结构以及立面大楼梯。
其中位于屋顶的主桁架相互交叉，与顶面和立面的次结构共同编织，形成了“鸟巢”结构体系。
主场看台部分采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。
“鸟巢”钢结构的几何构形非常复杂，建筑造型与结构体系高度一致。
屋顶和立面的几何曲面与各种构件布置是通过应用一些基于建筑造型的设计规则来确定的。
同时考虑建筑的使用功能、减小用钢量、降低钢结构加工制作难度等原因，对这些规则进行了适当调整。
在设计过程中应用CATIA 软件确定“鸟巢”钢结构的几何形状与构件布置，这也是CATIA 软件在中国建筑工程中首次得到应用。
2 “鸟巢”钢结构的几何构型
坐标原点位于体育场中心，首先在-9.0m 标高的平面上建立体育场屋盖立面的内表面在水平面的投影，其24个等分点分别为24根桁架柱内柱的位置，如图1。
内表面与外表面的构型方法见图2。
图1 国家体育场屋盖立面的内表面定位轴线
(a)长轴剖面 (b)短轴剖面 (c)椭圆柱面与椭圆台面
图2 屋盖立面的内表面与外表面
在标高60.0m 的参考点处，沿xz 平面放置半径为
719.900m 的圆弧R 1，沿yz 平面放置半径为882.706m 的圆弧R 2，将R 2以R 1为母线平行滑动，即可得到屋顶外表面的双曲面，如图3所示。
(a)屋盖上表面 (b)屋盖上、下表面
图3 屋盖顶面构型
将椭圆台与屋盖曲面相交，形成体育场屋盖立面的外表面轮廓线，如图4所示。
(a)屋盖外表面 (b)肩部圆化处理
图4 屋盖结构的外表面
屋盖内环开洞的轮廓由2段椭圆弧与2段圆弧构成，如图5所示。
通过24根内柱的形心做直线与屋盖内环相切，可以得到48榀交叉布置主结构的平面定位轴线，如图6所示。
图5 屋盖内环定位 图6 屋盖主结构的平面定位轴线
通过24根内柱的形心做直线与屋盖内环相切，可以得到48榀交叉布置主结构的平面定位轴线，如图7，8所示。
顶面次结构与立面次结构均位于屋盖结构的外表面。
次结构的主要作用是减小主结构构件面外的无支撑长度，增强其侧向稳定；顶面次结构将屋盖顶面
19
Building Structure
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划分为较小的板块，以便于安装屋面膜结构。
屋盖次结构的布置尽量做到疏密均匀，最终形成了建筑师要求的“鸟巢”艺术效果，如图9，10所示。
图7 主结构的定位方法 图8 主结构的平面布置
图9 屋盖次结构定位轴线 图10 屋盖外表面主、次结构定
位轴线
3 结构模型的调整与简化 3.1 屋面分区
为了符合我国目前钢结构加工制作工艺水平与现场地面拼装、焊接的实际条件，应当尽量降低构件加工制作难度与施工复杂性。
因此，需要对屋盖结构的几何构型进行适当的简化。
国家体育场屋盖结构的几何曲面可以根据其曲率半径与建筑效果要求划分为如图11所示的四个区域：1）肩部圆弧部分以下的立面区域，曲率半径较大，与观众的距离最近，称为A 区；2）肩部圆弧部分，曲率半径很小，与观众的距离较近，称为B 区；3）紧邻肩部圆弧部分的顶面过渡性区域，曲率变化较大，与观众的距离较远，称为C 区；4）顶面的其他区域，曲率半径很大，与观众距离最远，称为D 区。
其中，A 区与B 区的建筑外观要求最高，C 区次之，D 区要求最低。
A 区和B 区的构件均为扭曲箱形截面。
考虑到屋盖顶面D 区覆盖的面积较大，因此对其几何曲面进行简化，将主桁架和次结构轴线简化为分段折线，构件均为直线箱形截面。
C 区为B 区与D 区之间的过渡区。
如图12所示。
图11钢结构分区示意 图12 立面构件的分区
3.2 主桁架主桁架立面展开图如图13图13 3.3 桁架柱
国家体育场钢结构的24上弦。
外柱截面尺寸均为近似腹杆尺寸均为1200×1000增加传力的直接性。
桁架柱腹杆尽量连接于外柱与立面次结构的交点的位置。
内、外柱节间长度尽量均匀，避免腹杆之间的夹角过大或过小。
典型的桁架柱如图图14所示。
3.4 顶面与立面次结构
次结构随着钢结构表面的曲率变化而同时弯曲、扭转，通过中面投影法得到接近方形截面构件，从而可以保证构件平滑连续性。
对于立面次结构，由于与观众的距离很近，建筑师非常强调钢结构加工应保持理想曲面的效果，故此构件形式主要为弯扭构件。
屋顶结构距地面高度较大，行人的视线很难直接看到，故此将空间扭曲形次结构构件简化为轴线为直线或分段直线箱形构件。
将空间弯扭次结构构件简化为普通箱形构件后，加工成本可以显著降低。
屋面次结构经过简化处理后，与理想建筑曲面误差很小。
采用CATIA 软件建立的“鸟巢”钢结构的实体模型如图15所示。
3.5 计算模型
在结构分析模型中，结构单元采用梁单元。
由于建筑要求主桁架弦杆在变截面处保持外表面平齐，在组合柱顶部不可避免地存在一定的偏心，在结构分析
（1）利用ANSYS 中的“OFFSET”功能及SAP2000“INSERTION POINT”功能，可以真实地模拟构件
（2）柱基础：在ANSYS 中采用“RIGID CONSTRAINT”及在SAP2000中采用“RIGID BODY”
重大工程报道
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(a)主结构
(b)次结构
图14 桁架柱图15 实体模型
功能将三根柱在标高1.5m以下合并为一个T形截面梁单元模拟柱底版埋入式柱脚形式。
通过设置弹簧刚度的方式考虑桩基础刚度的影响。
（3）屋檐曲线区构件直线化处理-在处理弯扭构件时，采用矢高控制法，用分段折线代替理想曲线。
4 小结
国家体育场造型独具匠心同时又极其复杂，设计中首次运用了CATIA大型三维建模软件，依据本文介绍的几何构型方法完美地搭建了“鸟巢”三维模型。
同时也采取了多项简化措施，使得“鸟巢”造型与结构体系完美统一的构想最终得以实现。
作者简介：
范重，工学博士，教授级高级工程师，一级注册结构工程师，中国建筑设计研究院（集团）副总工程师，国家体育场中方设计团队钢结构总负责人，全面负责“鸟巢”钢结构设计与研究工作。
Email：fanz@。
彭翼，高级工程师，国家体育场钢结构主要设计人之一，主要负责“鸟巢”复杂节点与特殊构件设计研究。
Email：pengy@。
【注】关于国家体育场“鸟巢”结构设计的更多内容可关注中国建筑工业出版社出版的“国家重大建筑工程结构设计丛书”之《国家体育场鸟巢结构设计》（范重等著）。
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