國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

2008年6月28日,一個被《時代》雜誌評為2007年世界十大建築奇蹟的體育館,一個世界上跨度最大的鋼結構建築、世界上最大的透明頂棚的體育場、人們親切地稱為“鳥巢”的世界最大鋼結構體育場正式落成,作為第29屆奧林匹克運動會的主會場,2008年8月8日晚8時,第29屆奧林匹克運動會在此點亮全世界數十億人的目光。

國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

這個被形象地稱為“鳥巢”的鋼鐵建築,在它的建造過程中,數以萬計的管理、設計和施工人員灑下了辛勤的汗水,傾注了全部的愛,像不辭辛苦的鳥兒,銜著一根根枝柳,築造巢穴。

從露出雛形開始,“鳥巢”就吸引了無數中外遊客,在能看到它的地方攝影留念,它早已成為人們表達期盼北京奧運會情結的平臺。國家體育場的建設,集中體現了中國人智慧和自主創新的能力,幾十項科技攻關成果在這裡誕生,以至具有影響力的國外媒體都以“奇蹟”、“最偉大建築”冠之“鳥巢”。

國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

“鳥巢”為北京奧林匹克公園內的標誌性建築,位於北京奧林匹克公園中心區南部,為2008年第29屆奧林匹克運動會的主體育場。工程總佔地面積20。41公頃,建築面積約25。5萬平方米,綠地面積為6萬平方米,建築平面呈橢圓的馬鞍形,地下一層,地上七層,首層地面高出街道表面3。3米,比賽場地標高高出城市街道表面1。5米。建築高度69。21米,地下深度-7。1米,東西向長294米,南北向長333米。場內觀眾坐席約為91000個,其中臨時坐席約11000個。將舉行奧運會、殘奧會開閉幕式、田徑比賽及足球比賽決賽。奧運會後將成為北京市民廣泛參與體育活動及享受體育娛樂的大型專業場所,併成為具有地標性的體育建築和奧運遺產。

國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

國家體育場工程為特級體育建築,主體結構設計使用年限100年,耐火等級為一級,抗震設防烈度8度,地下工程防水等級1級。工程主體建築呈空間馬鞍橢圓形,主體鋼結構形成整體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢”結構,外部鋼結構為4。2萬噸,其中主結構用鋼量約為2。3萬噸,鋼筋綁紮約5。2萬噸,整個體育場總用鋼量約為11萬噸。混凝土看臺分為上、中、下三層,看臺混凝土結構為地下1層,地上7層的鋼筋混凝土框架-剪力牆結構體系。混凝土澆築約18萬立方米,土方挖運約28萬立方米。鋼結構與混凝土看臺上部完全脫開,互不相連,形式上呈相互圍合,基礎則坐在一個相連的基礎底板上。

國家體育場屋頂鋼結構上覆蓋了雙層膜結構,即固定於鋼結構上弦之間的透明的上層ETFE膜和固定於鋼結構下弦之下及內環側壁的半透明的下層PTFE聲學吊頂。“鳥巢”結構設計奇特新穎,而這次搭建它的鋼結構的Q460也有很多獨到之處:Q460是一種低合金高強度鋼,它在受力強度達到460兆帕時才會發生塑性變形,這個強度要比一般鋼材大,因此生產難度很大。這是國內在建築結構上首次使用Q460規格的鋼材;而這次使用的鋼板厚度達到110毫米,是以前絕無僅有的,在國家標準中,Q460的最大厚度也只是100毫米。以前這種鋼一般從盧森堡、韓國、日本進口。為了給“鳥巢”提供“合身”的Q460,從2004年9月開始,河南舞陽特種鋼廠的科研人員開始了長達半年多的科技攻關,前後3次試製終於獲得成功。如今,為“鳥巢”準備的Q460鋼材已經開始批次生產。2008年,400噸自主創新、具有智慧財產權的國產Q460鋼材,將撐起“鳥巢”的鐵骨鋼筋。

國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

國家體育場專案於2003年12月24日開工,2005年11月15日完成了內部的混凝土看臺結構,2006年11月30日完成了全部鋼結構工程,2008年3月底,基本完成專案建設,並於2008年4月18日舉行了第一次測試賽。

國家體育場工程按PPP( Private + Public + Partnership )模式建設,是由北京市國有資產經營有限責任公司與中國中信集團聯合體共同組建的專案公司,主要負責國家體育場的投融資、建設、運營和管理。中信聯合體出資42%,北京市國有資產經營有限責任公司代表政府給予58%的資金支援。中信聯合體同時擁有賽後30年的特許經營權。

國家體育場5項“世界之最”

世界上跨度最大的鋼結構建築

國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

“鳥巢”是世界上跨度最大的鋼結構建築,縱橫交錯的鋼鐵枝蔓是“鳥巢”設計中最華彩的部分,也是鳥巢建設中最艱難的地方。鋼結構總重達4。2萬噸,由78個臨時搭建的支撐塔架支撐。

世界最大的透明頂棚

除了特殊的鋼結構以及外形之外,“鳥巢”還擁有世界上最大的透明頂棚。“鳥巢”的頂棚由兩層膜組成,其中外層膜由884塊ETFE膜組成,在這884塊膜中面積最小的不超過1平方米,而面積最大的達到250平方米,整個鋪設面積接近4萬平方米。ETFE膜還具備自潔功能,下雨就能夠清除汙垢,另外還能濾去紫外線。“鳥巢”的內層膜是PTFE膜,實際上就是一層“隔音幕”,它緊緊地包住了所有的看臺,加上一些聲學技術的處理,能夠較好地解決噪聲問題。

世界最大的環保型體育場

國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

作為世界上迄今為止最大的環保型體育場,“鳥巢”的獨特設計的每個細節都體現了環保和綠色理念,使用太陽能作為系統的清潔能源;採用體育場屋頂雨水收集系統,擁有每年5。8萬噸雨水處理能力,達到高標準中水,用於噴灌、衝廁;使用地源熱泵,用於補償體育場的空調系統;設計使用膜結構確保了體育場內部的亮度,在行人廣場等室外照明中也儘可能地採用太陽能發電照明系統。

最受力鋼柱鑄就鐵骨

為了保證“鳥巢”的安全性,在“鳥巢”受力最為集中的24根柱子和柱角上使用了我國自主創新生產的Q460特型鋼材。科研人員通過幾千次的試驗最終尋找到了鋼材合適的配方配比,生產出了符合“鳥巢”使用要求的110毫米厚的Q460E—Z35,保證了鳥巢的抗震性、抗低溫性、焊接性,鑄就了“鳥巢”的鐵骨鋼筋。

最高的鋼柱全長21米

“鳥巢”外罩由不規則的鋼結構構件編織而成,其中邊長一米的方鋼管被連線成120多根長短不同、傾斜角度多樣的鋼柱,70%以上都是雙斜柱——一根柱子在垂直面上扭轉兩次。最高的鋼柱全長21米,橫跨體育場一至四層;最傾斜的鋼柱和地面的夾角達到59度,鋼柱的最大自轉角度超過45度。

國家體育場全部建設工程中多達幾十項的國內甚至國際技術課題的研究和攻關,使世界在看到這座環保、節能、充滿高科技魅力的現代體育場的同時,再次領略了中國為奧運圓夢所付出的堅韌與努力。

疏散91000名觀眾只需8分鐘

國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

從“鳥巢”東南側走入,首先是一層的寬闊環形通道。奧運會期間,一層看臺觀眾較密集,佔觀眾總數的三分之一,這裡是“鳥巢”防火疏散的重中之重。一層共分為12個區,每個區域內分設疏散通道,無任何遮擋,觀眾從座位上離開後,能迅速沿通道直接跑向室外。如果發生火情,環形通道將為一層觀眾及時撤離提供足夠的空間,避免造成擁堵,減輕疏散壓力。

國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

在“鳥巢”的二層以上,有獨立“通道”與室外相連,通往安全區域,這就是在“鳥巢”外壁的24部樓梯。

奧運會期間,“鳥巢”容納91000名觀眾。消防人員透過疏散動態模擬軟體,對看臺人員疏散的情景進行模擬分析和預測,測試結果表明上層看臺觀眾能夠在8分鐘之內疏散至相對安全區,而且疏散過程中不會受到火災煙氣威脅。

在“鳥巢”東南位置,4輛消防車在24小時備勤,與消防車庫僅一牆之隔就是直通賽場的通道,距離體育場跑道只有25米。“鳥巢”零層,設有東南、東北、西南、西北四個大型出入口,如遇火情,大型消防車可以從這四個通道迅速進入,展開滅火救援。

國家體育場—鳥巢——世界最大的鋼結構體育場

此外,兩輛能爬樓梯的“北極貓”全地形四輪消防摩托也已經進駐“鳥巢”,它能沿坡道臺階向上,抄近路直接到達目的地。在“鳥巢”內部,很多細節都體現了安全性。地毯和觀眾座椅全部使用不可燃材料製作;內部設有智慧化數控滅火系統(俗稱水炮),能自動360度旋轉探測著火點,發現起火點後,自動定位噴水滅火,滅火完成後自動停止;對於中控室等不宜用水滅火的房間,還特意設定了氣體滅火系統;“鳥巢”內部設有12部消防電梯,不僅可供消防員乘坐撲火,還能疏散觀眾。消防電梯使用獨立電源,能在起火後保持30分鐘不間斷供電。

建設地點:北京市朝陽區安定路甲3號(北京奧林匹克公園內,亞運村北)建築面積(萬㎡):25。8、座席數:永久座席80000個,臨時性座席11000個賽時功能:田徑、足球賽後功能:國際國內體育比賽和文化、娛樂活動、酒店。

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