钢结构-鸟巢研究报告

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1、鸟巢研究报告鸟巢一、结构形式“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。二、传力途径在保持“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棍

2、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。三、关键构造鸟巢是一个大跨度的曲线结构，有大量的曲线箱形结构，设计和安装均有很大挑战性，在施工过程中处处离不开科技支持。“鸟巢”采用了当今先进的建筑科技，全部工程共有二三十项技术难题，其中，钢结构是世界上独一无二的。“鸟巢”钢结构总重4.2万吨，最大跨度343米，而且结构相当复杂，其三维扭曲像

3、麻花一样的加工，在建造后的沉降、变形、吊装等问题正在逐步解决，相关施工技术难题还被列为科技部重点攻关项目。“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。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6&5米，最低点高度为42.8米。为了有效控制构件的最大壁厚，减小焊接工作量，使连接构造比较合理，在设计中采用了高强度的Q460钢材。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

4、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。体育场外壳采用可作为填充物的气垫膜,使屋顶达到完全防水的要求，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要。比赛时，看台是可以通过多种方式进行变化的，可以满足不同时期不同观众量的要求，奥运期间的20,000个临时座席分布在体育场的最上端，且能保证每个人都能清楚的看到整个赛场。入口、出口及人群流动通过流线区域的合理划分和设计得了完美得到的解决

5、。四、鸟巢设计充分体现了人文关怀，碗状座席环抱着赛场的收拢结构，上下层之间错落有致，无论观众坐在哪个位置，和赛场中心点之间的视线距离都在140米左右。“鸟巢”的下层膜采用的吸声膜材料、钢结构构件上设置的吸声材料，以及场内使用的电声扩音系统，这三层“特殊装置”使“巢”内的语音清晰度指标指数达到0.6——这个数字保证了坐在任何位置的观众都能清晰地收听到广播。“鸟巢”的相关设计师们还运用流体力学设计，模拟出91000个人同时观赛的自然通风状况，让所有观众都能享有同样的自然光和自然通风。“鸟巢”的观众席里，还为残障人士设置了200多个轮椅座席。这些轮椅

6、座席比普通座席稍高，保证残障人士和普通观众有一样的视野。赛时，场内还将提供供助听器并设置无线广播系统，为有听力和视力障碍的人提供个性化的服务。五、施工过程鸟巢施工分为以下8个步骤：第1步：安装桁架柱的柱脚、立面次结构柱脚、楼梯柱柱脚;设置78个临时支撑塔架。第2步:分段吊装桁架柱、立面次结构（倒角区以下部分）、楼梯柱的下半部分、立面楼梯。第3步：开始主桁架分段吊装。第4步：主桁架分段吊装完成。第5步:进行主桁架各分区之间的整体合拢。第6步:主体钢结构卸载，拆除临时支撑塔架。第7步:安装顶面次结构与转角区立面次结构、楼梯柱的上半部分。第8步:安装

7、马道及各种设备吊挂支架、屋面ETFE膜结构及下弦PTFE声学吊顶、灯光、音响、大屏幕等设备。分别如图⑴~（8）所示。上述8个步骤分为4个控制性施工阶段：第1阶段：（相当于第4步）24根桁架柱、立面次结构、主桁架、立面楼梯吊装完毕，主桁架上弦在临时支撑塔架上方的施工分段处断开，形成分段简支的十字交叉桁架。第2阶段：（相当于第5步）主结构形成，临时支撑塔架卸载。第3阶段：（相当于第7步）顶面次结构与转角区立面次结构、楼梯柱的上半部分安装完毕。第4阶段：（相当于第8步）膜结构、马道、音响设备、灯具、排水管及各种管线全部安装完毕。钢结构安装六、专冢忌见

8、谈到奥运“鸟巢”项目，潇然认为其安全和可靠性是第一位的。自然，当法国戴高乐机场候机厅和我国辽宁盘锦大桥相继垮塌之后，作为技术型专家，潇然对于项目建造的