北京国家体育场 - 通常被称为鸟巢体育场 - 花了5年的时间完成,并使用4.2万吨钢材建成,使其成为世界上最大的钢结构。
鸟巢体育场的事实
- 身高:69.2米(227英尺)
- 长度:330米(1082英尺)
- 宽度:220米(721英尺)
- 用于建造外壳的钢材:约42,000吨
- 建筑材料总重量(包括混凝土座便器):约11万吨
- 座位数:80,000-91,000
- 设计寿命:100年
- 建筑公司:Herzog&de Meuron
设计
它的长330米,宽220米,高69.2米,鸟巢体育场的设计基于24根桁架柱,每根重1000吨。 由于它们的重量,2005年开始建造体育场的钢外壳时,没有足够强的起重机将立柱提升到位。结果,立柱被部分运到北京并组装到位。 在全部24根柱子就位后,将较小的梁焊接在一起,使结构具有更大的强度并增强独特的椭圆形剖面线外观。 最后,增加了第三组梁以便悬挂透明的聚合物膜,这在钢梁之间提供了屋顶。
在项目的设计阶段,瑞士建筑公司Herzog&de Meuron及其合作伙伴Arup和中国建筑设计研究集团在解决体育场美学问题时遇到了许多问题。 一个关键问题是,一旦到位,建造结构所需的42,000吨钢材是否能够支撑其自身重量,或者一旦在施工期间使用的78个支撑柱被移除后是否会破碎。
当地政府还要求场馆设计能够承受8.0级地震。
就像这些问题不够复杂一样,建筑师和工程师也必须记住热膨胀的影响,即随着温度的变化钢材膨胀和收缩的趋势。 在北京,夏季温度可能超过30°C,冬季温度可能达到-20°C,这不是小问题。 为了解决这三个工程问题,设计团队与中国钢铁企业宝钢和武钢合作开发新钢种,以满足项目的强度和灵活性要求。
据宝钢总经理林曙光介绍,经过三个月的研究,生产出一种低磷,低硫含量的新钢,称为Q35。 Q35是一种高硬度钢,能承受高达35×106帕斯卡的应力。 这对于建造24根桁架柱非常关键,每根柱子长300米,预计可以帮助减少11200吨的荷载。 武钢集团设计了一个二级钢,用于补充体育场外壳的其余部分,即Q460。
Q460提供了一种高强度但灵活的钢材来支撑桁架,并确保体育场的外壳不会变成42,000吨的钢堆。
施工
然而,新型高强度钢在施工过程中出现了自己的问题,因为需要高于正常的焊接温度,通常在非常危险和高的位置。 此外,焊接只能在15-16°C的温度下进行,这意味着工作人员必须在夜间进行焊接。 2006年8月,超过400名焊工连续三天工作,焊接320公里的焊缝,用于组装体育场标志性的网格钢架。
到2006年9月,该结构被视为可以自行站立,78个支柱在一个紧张的设计和施工队伍前被逐个拆除,整个结构独立。
像艾菲尔铁塔一样,鸟巢也不乏其批评,特别是其非传统风格和外观。 尽管如此,它已经成为现代中国的烙印和人类的工程能力。