北京國家體育場 - 通常被稱為鳥巢體育場 - 花了5年的時間完成,並使用4.2萬噸鋼材建成,使其成為世界上最大的鋼結構。
鳥巢體育場的事實
- 身高:69.2米(227英尺)
- 長度:330米(1082英尺)
- 寬度:220米(721英尺)
- 用於建造外殼的鋼材:約42,000噸
- 建築材料總重量(包括混凝土座便器):約11萬噸
- 座位數:80,000-91,000
- 設計壽命:100年
- 建築公司:Herzog&de Meuron
設計
它的長330米,寬220米,高69.2米,鳥巢體育場的設計基於24根桁架柱,每根重1000噸。 由於它們的重量,2005年開始建造體育場的鋼外殼時,沒有足夠強的起重機將立柱提升到位。結果,立柱被部分運到北京並組裝到位。 在全部24根柱子就位後,將較小的梁焊接在一起,使結構具有更大的強度並增強獨特的橢圓形剖麵線外觀。 最後,增加了第三組梁以便懸掛透明的聚合物膜,這在鋼樑之間提供了屋頂。
在項目的設計階段,瑞士建築公司Herzog&de Meuron及其合作夥伴Arup和中國建築設計研究集團在解決體育場美學問題時遇到了許多問題。 一個關鍵問題是,一旦到位,建造結構所需的42,000噸鋼材是否能夠支撐其自身重量,或者一旦在施工期間使用的78個支撐柱被移除後是否會破碎。
當地政府還要求場館設計能夠承受8.0級地震。
就像這些問題不夠複雜一樣,建築師和工程師也必須記住熱膨脹的影響,即隨著溫度的變化鋼材膨脹和收縮的趨勢。 在北京,夏季溫度可能超過30°C,冬季溫度可能達到-20°C,這不是小問題。 為了解決這三個工程問題,設計團隊與中國鋼鐵企業寶鋼和武鋼合作開發新鋼種,以滿足項目的強度和靈活性要求。
據寶鋼總經理林曙光介紹,經過三個月的研究,生產出一種低磷,低硫含量的新鋼,稱為Q35。 Q35是一種高硬度鋼,能承受高達35×106帕斯卡的應力。 這對於建造24根桁架柱非常關鍵,每根柱子長300米,預計可以幫助減少11200噸的荷載。 武鋼集團設計了一個二級鋼,用於補充體育場外殼的其餘部分,即Q460。
Q460提供了一種高強度但靈活的鋼材來支撐桁架,並確保體育場的外殼不會變成42,000噸的鋼堆。
施工
然而,新型高強度鋼在施工過程中出現了自己的問題,因為需要高於正常的焊接溫度,通常在非常危險和高的位置。 此外,焊接只能在15-16°C的溫度下進行,這意味著工作人員必須在夜間進行焊接。 2006年8月,超過400名焊工連續三天工作,焊接320公里的焊縫,用於組裝體育場標誌性的網格鋼架。
到2006年9月,該結構被視為可以自行站立,78個支柱在一個緊張的設計和施工隊伍前被逐個拆除,整個結構獨立。
像艾菲爾鐵塔一樣,鳥巢也不乏其批評,特別是其非傳統風格和外觀。 儘管如此,它已經成為現代中國的烙印和人類的工程能力。