國家體育場建筑頂面呈鞍形,長軸為332.3米,短軸為296.4米,最高點高度為68.5米,最低點高度為42.8米.在保持“鳥巢”建筑風(fēng)格不變的前提下,新設(shè)計方案對結(jié)構(gòu)布局、構(gòu)建截面形式、材料利用率等問題進行了較大幅度的調(diào)整與優(yōu)化.原設(shè)計方案中的可開啟屋頂被取消,屋頂開口擴大,并通過鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化大大減少了用鋼量.大跨度屋蓋支撐在24根桁架柱之上,柱距為37.96米.主桁架圍繞屋蓋中間的開口放射形布置,有22榀主桁架直通或接近直通.為了避免出現(xiàn)過于復(fù)雜的節(jié)點,少量主桁架在內(nèi)環(huán)附近截斷.鋼結(jié)構(gòu)大量采用由鋼板焊接而成的箱形構(gòu)件,交叉布置的主桁架與屋面及立面的次結(jié)構(gòu)一起形成了“鳥巢”的特殊建筑造型.主看臺部分采用鋼筋混凝土框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系,與大跨度鋼結(jié)構(gòu)完全脫開.
“鳥巢”是2008年北京奧運會主體育場.由2001年普利茨克獎獲得者赫爾佐格、德梅隆與中國建筑師合作完成的巨型體育場設(shè)計,形態(tài)如同孕育生命的“巢”,它更像一個搖籃,
寄托著人類對未來的希望.設(shè)計者們對這個國家體育場沒有做任何多余的處理,只是坦率地把結(jié)構(gòu)暴露在外,因而自然形成了建筑的外觀.
“鳥巢”以巨大的鋼網(wǎng)圍合、覆蓋著9.1萬人的體育場；觀光樓梯自然地成為結(jié)構(gòu)的延伸；立柱消失了,均勻受力的網(wǎng)如樹枝般沒有明確的指向,讓人感到每一個座位都是平等的,置身其中如同回到森林；把陽光濾成漫射狀的充氣膜,使體育場告別了日照陰影；整個地形隆起4米,內(nèi)部作附屬設(shè)施,避免了下挖土方所耗的巨大投資.
鳥巢是一個大跨度的曲線結(jié)構(gòu),有大量的曲線箱形結(jié)構(gòu),設(shè)計和安裝均有很大挑戰(zhàn)性,在施工過程中處處離不開科技支持.“鳥巢”采用了當(dāng)今先進的建筑科技,全部工程共有二三十項技術(shù)難題,其中,鋼結(jié)構(gòu)是世界上獨一無二的.“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)總重4.2萬噸,最大跨度343米,而且結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,其三維扭曲像麻花一樣的加工,在建造后的沉降、變形、吊裝等問題正在逐步解決,相關(guān)施工技術(shù)難題還被列為科技部重點攻關(guān)項目.
現(xiàn)在,“鳥巢”已經(jīng)完成混凝土施工,開始進行鋼結(jié)構(gòu)施工.在桁架柱內(nèi)柱受力最大的部位,為了有效控制構(gòu)件的最大壁厚,減小焊接工作量,使連接構(gòu)造比較合理,在設(shè)計中采用了高強度的Q460鋼材.
說起Q460鋼材,大多數(shù)人可能都不了解.“鳥巢”結(jié)構(gòu)設(shè)計奇特新穎,而這次搭建它的鋼結(jié)構(gòu)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?xí)r才會發(fā)生塑性變形,這個強度要比一般鋼材大,因此生產(chǎn)難度很大.這是國內(nèi)在建筑結(jié)構(gòu)上首次使用Q460規(guī)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(biāo)準(zhǔn)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(guān),前后3次試制終于獲得成功.如今,為“鳥巢”準(zhǔn)備的Q460鋼材已經(jīng)開始批量生產(chǎn).2008年,400噸自主創(chuàng)新、具有知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)Q460鋼材,將撐起“鳥巢”的鐵骨鋼筋.
——小鳥筑巢
從東剛果至南非州熱帶稀樹干草原,常?？梢砸姷接幸环N叫蒼頭燕雀的織布鳥.它們用草和許多不同柔韌度的纖維織成的巢,象一粒粒奇異的果實一樣懸掛在樹枝上.織布鳥選擇結(jié)實的動物毛發(fā)——最常見的是斑馬或羚羊身上的毛,將巢牢牢地系在樹枝上,還用嘴將毛發(fā)纏成總是一個式樣的結(jié)子作為記號.這樣的鳥巢能承受在里面棲身的一對成年雀鳥和幾只幼鳥的全部重量,任憑風(fēng)吹雨打也不會脫落下來.
本世紀(jì)初,自然科學(xué)愛好者矣熱恩·瑪雷發(fā)現(xiàn)年輕的雀鳥在筑巢時并未仿效它們的年長伙伴.為了排除年輕雀鳥受訓(xùn)的可能,矣熱恩從織布鳥巢取走幾粒卵,把它們偷偷地放到他家哺養(yǎng)的金絲雀的巢里去孵化.當(dāng)雛鳥破殼而出逐漸長大后,又把它們轉(zhuǎn)移到另一個特定的地方,讓它們在那里結(jié)成“伴侶”,生兒育女,同時不讓它們獲得可供筑巢的任何合適材料,而是讓它們直接把卵產(chǎn)在籠底.產(chǎn)下的卵又取走,再讓金絲雀孵化……就這樣反復(fù)試驗,使得第四代的織布鳥不僅斷絕了與前輩和自然界的聯(lián)系,而且完全被人工所馴化.
現(xiàn)在,他在鳥籠里放進一小撮草,一些纖細(xì)樹枝和纖維物.織布鳥就在籠里利用這些材料開始工作.很快,鳥兒就編好了懸掛在籠子里的巢,而且其式樣與它們自由自在的上幾代所營造的巢毫無二致.它們熟諳營造技術(shù),這方面的知識絕不比它們的曾祖、高祖遜色.它們也懂得用松軟但不夠結(jié)實的馬的毛墊在籠子底部,而決不會將它錯織到巢壁上.如材料有剩,它們就會用剩料來加固巢與籠上樹條的聯(lián)接,用它扎成帶“商標(biāo)”的特別的結(jié)子.