土木工程概论结业论文

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1、湘潭大学课程结业论文题目：浅谈国家体育场的建筑结构学院：土木工程与力学学院专业：工程力学学号：2007800201姓名：翟继莹指导教师：张进嘉完成日期：2010年5月4日内容摘要利用图书馆资源和Internal，查阅国家体育场的有关资料，了解鸟巢的设计理念，设计特点，科研攻关，建筑历程和使用情况。关键词：鸟巢，设计，施工，科技序论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平方米。场内观众坐席约为91000个，其中临时坐席约11000个。　　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

2、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298米的，高68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。　　国家体育场工程作为国家标志性

3、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本论一．设计理念国家体育场坐落于奥林匹克公园建筑群的中央位置，地势略微隆起。它如同巨大的容器。高低起伏的波动的基座缓和了容器的体量，而且给了它戏剧化的弧形外观。体育场的外观就是纯粹的结构，立面与结构是同一的。各个结构元素之间相互支撑，汇聚成网格状--就如同一个由树枝编织成的鸟巢。在满足奥运会体育场所有的功能和技术要求的同时，设计上并没有被那些类同的过于强调建筑技术化的大跨度结构和数码屏幕所主宰。体育场的空间效果新颖激进，但又简洁古朴。1绿色设施国家体育场设计大纲要求“国家体育场的设计应充分体现可持续发展的思想，采用世

4、界先进可行的环保技术和建材，最大限度地利用自然通风和自然采光，在节省能源和资源、固体废弃物处理、电磁辐射及光污染的防护和消耗臭氧层物质（ODS）替代产品的应用等方面符合奥运工程环保指南的要求，部分要求达到国际先进水平，树立环保典范。”[1]空间利用省投资整个地形隆起4米，内部作附属设施，避免了下挖土方所耗的巨大投资。依势筑成热身场地的2000个露天座席，与周围环境有机融合，再次节省了投资。场馆还满足健身、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。[2]太阳能光伏发电体育场采用太阳能光伏发电系统。有效控制北京及周边地区大气污染，该技术目前处于世界先进水平，总投资10

5、00万元人民币，总容量130千瓦。[3]排水循环再利用鸟巢现有的是世界上最大的雨水回路系统，任何降落在鸟巢范围内的雨水都会被收集起来。“鸟巢”的雨虹利用系统年处理雨水5万立方米，通过电脑控制的管道网络进入地下蓄水池，经过过滤净化后将用于跑道、道路清洗和园林浇灌等九大方面。2科技设施国家体育场在设计和施工阶段在科技攻关和成熟技术应用上应用一批针对建筑结构、节能环保、智能建筑的科技成果，并针对结构特点带来的设计和施工难点实施科研课题的攻关。[1]结构既外观巨大钢网围合、各个结构元素之间相互支撑，汇聚成网格状，如同一个由树枝编织成的鸟巢。体育场结构间的空隙将被透光的膜填充。把阳光滤成漫射状的

6、充气膜，使体育场告别了日照阴影[2]看台无遮挡看台观光楼梯自然地成为结构的延伸；立柱消失了，看台是一个完整的没有任何遮挡的碗状造型，这种均匀而连续的环形也将使观众获得最佳的视野。人，真正被赋予中心的地位。[3]抗震寿命长“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10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

7、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