建筑美学的论文

解析北京奥运会主场馆—鸟巢

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解析北京奥运会主场馆-鸟巢

摘要:“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区平缓的坡地上,场馆设计如同一个的容器,东西两头高,南北两头低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造型。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，更像一个摇篮，寄托着人类对未来的希望。

关键词:鸟巢;结构;设计;特点;标志

一．“鸟巢”简介

“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。

鸟巢工程中总占地面积21公顷，鸟巢建筑面积258.000。鸟巢内观众座席约91000个，其中临时座席约为11000个。鸟巢举行了2008年奥运会、残运会开闭幕式、田径比赛及足球比赛决赛。奥运会后成为北京市民广泛与体育活动及享受体育娱乐的大型专场所，鸟巢并成为具有地标性的体育建筑和奥运遗产。

二．“鸟巢”结构

2.1 结构概述

本节将从主桁、屋盖主结构及钢结构以下三方面对鸟巢结构进行概述：

主桁

主桁架围绕屋盖中间的开口放射型布置，与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。大跨度屋盖支撑在周边的24根桁架柱之上，主桁架尽可能直通或接近直通，并在中部形成由分段直线构成的内环洞口。为了避免出现过于复杂的节点，4榀主桁架在内环附近截断。用分段直线代替主桁架空间弯扭曲线弦杆，减少构件的加工难度。将腹杆倾斜角度控制在60°左右，网格大

小尽量均匀，上下弦节点对齐，具有较好的对称性。桁架柱、弦杆与腹杆形成完整的桁架，腹杆主要连接于外柱与立面次结构的交点。腹杆轴线与内外柱轴线在同一平面内，腹杆宽度为1200mm，与菱形内柱同宽。在屋盖上弦采用膜结构作为屋面围护结构，屋盖下弦采用声学吊顶。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。

屋盖主结构

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，主桁架沿洞口斜角交叉布置。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。桁架柱上端大、下端小，上端与主桁架相连，下端埋入钢筋混凝土承台内，并将屋盖荷载传至基础。

钢结构

钢结构体系新颖，经过多种施工方案反复比较、多次多层次的专家论证最终确定钢结构总体安装方案采用分块高空散装方法。主体钢结构的安装顺序遵循对称同步、尽早形成安装区域局部稳定的原则，总体上分为三个阶段八个区域，主体钢结构共划分230个安装单元，其中：桁架柱48个安装单元；平面主桁架166个安装单元；立体桁架16个安装单元。外环布置2台800t履带吊负责吊装24根桁架柱和外圈主桁架，4台150t履带吊负责立面次结构的安装；内环布置2台600t履带吊负责吊装内圈和中圈主桁架；顶面次结构安装阶段，外环采用2台300t履带吊负责吊装外圈肩部及顶面次结构，内环采用2台150t履带吊负责吊装内圈顶面次结构。

2.2“鸟巢”的外形结构

2.2.1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。

2.2.2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。

2.2.3 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。2008年，400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材，撑起了“鸟巢”的铁骨钢筋。

2.3 “鸟巢”结构的主要特色

“鸟巢”在结构设计中突出了以下两个特色：

防雷

“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