本周末,也就是4月19日,全球瞩目的北京奥运会主会场鸟巢将撩开一半的神秘面纱,它将承担“好运北京”竞走比赛的出发仪式。尽管它还未全部开放,但这已是它建成以来,首次承担赛事并向好奇的世人开放,这必将成为本周中国最大的新闻热点之一。
从2003年12月24日正式开工至今,国家体育场——这座位于北四环边的巨型钢结构建筑就成了每个热切关注和期盼北京奥运的人们一份难舍的牵挂和梦想,如同很多人亲昵地把这座充满温馨和浪漫气息的建筑称为“鸟巢”一样,在长达近5年的建造过程中,人们早已习惯了欣喜而感动地关注“鸟巢”一点一滴的变化,不仅仅因为它是世界上独一无二的钢结构建筑,被称为世界十大建筑奇迹;更因为在这座用树枝般密布的钢网编织成的“鸟巢”中深深凝聚着中国人奥运圆梦的那份执着和期待。
回顾“鸟巢”的建设过程，人们常常会联想起中国的一句古语——“好事多磨”。在经历了争论、质疑甚至是短暂的停工后，“鸟巢”这座用钢达4.2万吨的庞然大物最终在建设者们的智慧和汗水中拔地而起，而全部建设工程中多达几十项的国内甚至国际技术课题的研究和攻关，也使世界在看到这座环保、节能、充满高科技魅力的现代体育场的同时，再次领略了中国为奥运圆梦所付出的坚韧与努力。正如“鸟巢”的建设者们一直所梦想的，当2008年8月8日奥运圣火在这里真正燃起的那一刻开始，这座能“提供最佳比赛氛围和创造更多世界纪录的体育场”将被永远地记录在奥林匹克的历史中。
以往人们多是从远处欣赏鸟巢,而上个周末,本报记者用了整整两天时间,走进了这个硕大的鸟巢体育场,就像一个孩子走进一个奇异的世界,记者的眼睛几乎不够使了。目之所及,到处都是令我们惊叹的新闻点:
12个安检口全部无障碍
来到“鸟巢”的人们会惊喜地发现,这座看似庞大的巨型钢结构建筑却丝毫不会给人以高高在上的突兀感觉。顺着“鸟巢”四周沿缓坡建起的人行步道,人们可以轻松地到达体育场所在的大广场。站在这个大广场上可以观看到整个奥林匹克公园建筑群的全景。
广场上共设置了12个安检入口,观众在通过安检后,可以从这12个安检入口所对应的体育场大门进入,从安检口到体育场大门口也完全是无障碍的平地。
座椅红灰相间充满时尚感
从大门进入体育场后,四周充满喜庆色彩的中国红墙壁与银灰色金属钢梁相互交映,充满时尚感。而面对上、中、下呈碗状的观众看台上已安装完毕的8万个红、灰相间的座椅,人们似乎只能用“壮观”来形容内心的感受。这些“中国红”与“长城灰”颜色的座椅色交叉安装,在碗形的看台上形成了一个由红到灰渐变的画面造型,越是靠近下面红色座椅越多,越是上面灰色座椅越多。
而且这些座椅外观都采用了水滴形的动感线条,座椅所有棱角都是圆角过渡,表面使用浅质皮纹的亚光设计,而且由于特别根据人体工程学原理进行了设计,所以坐上去非常舒适,避免了因长时间观看比赛而引起的疲劳感。
细节处处辉映“鸟巢”造型
走进“鸟巢”的内部,人们还会惊奇地发现这里的很多细节都体现着“鸟巢”的特殊造型和效果。几乎在每层都有神似“鸟巢”的吊顶灯,还有顶层的铝格栅也和“鸟巢”的外观交相呼应,甚至连一层的观众集散厅地面也采用了不规则形状的石材碎拼。
另外,更让人眼前一亮的是,体育场内的玻璃围墙都采用了一种名为“鸟巢红”的钢化玻璃,玻璃是纯正的中国红颜色,上面密布了细碎的花纹,造型非常抢眼。
墙体用上吸声板
而在位于地下一层的“新闻发布厅”里记者看到,除了常规的装饰外,这里的顶棚和墙体还暗藏了“机关”:为了新闻发布的效果,这里的顶棚附着了绝热纤维吸声材料,墙体同样应用了吸声板。另外,“鸟巢”里还专门设置了玻璃房的接待区,这些接待区的玻璃被黑色彩釉喷涂,据介绍,这样做的目的是防止拍照时玻璃反射影响到拍摄效果,以此削弱灯光反射结果。
卡通标识方便可爱
和“鸟巢”庞大的外观形成鲜明对比的是,这里的许多标识却非常卡通和可爱。圆圆的脑袋、细长的身体,还有两个小辫扎在头上——这个印在每个楼层女卫生间门口的大大的标识,几乎让每一个经过这里的人都觉得特别生动和有意思。据介绍,这些标识都是为“鸟巢”专门设计的,不会用在其他公共场所。
贵宾区彰显优雅
在位于“鸟巢”三层的贵宾区记者看到,与一层的集散大厅不同,这里的墙面被中国红色锦缎面包裹,而且布料上同样遍布了碎拼的纹路。走进约20多平方米的贵宾房内不仅可以将比赛场地一览无余,而且到真正比赛时还可以通过安放在房间内的电视屏幕更加清晰地观看比赛。
贵宾区的卫生间同样非常别致,黑色的环氧涂料被处理成拉毛手感,隔断用渐变金属马赛克贴墙;地面与墙面的接近处用金箔色装饰;黑色的墙面、黑色的顶面、黑色的地面以及黑色的洗手台显得既优雅又酷劲十足。
观众集散区开设小卖部
为了提供更加舒适的观赛环境,在主要的观众集散区都设有小商品部,以方便观众购买饮料和食品。而且在观众中层和上层看台之间的楼层还专门设有餐厅。另外,在“鸟巢”大广场与地下之间,还有一个环形走廊,机动车可以通过这个环廊直接进入地下车库。环廊的宽度能同时容纳三辆轿车通过,预计地下车库赛时将能提供约1000多个车位。
另外在“鸟巢”的地下,南北共设两处售票处,20个售票窗口,每处都设有公共卫生间和其他公共设施。
鸟巢10大亮点
2600多根灌注桩打稳地基
“鸟巢”的建筑面积有25万多平方米,需要基础的钢筋混凝土灌注桩达2600多根,不仅数量巨大,而且由于“鸟巢”体量的庞大,每根灌注桩都要长约30米至40米。为了保证“鸟巢”的安全性,建筑团队先是制作了24根试验桩,在对这些试验桩的数据、参数进行了详细的记录和分析后,才最终开始进行钢筋混凝土灌注桩的施工。施工完成后经第三方检测结果发现,其中的一类桩数值非常可观,达到了98%,二类桩为2%。
保证超长混凝土结构牢固
“鸟巢”的底部是一圈混凝土环形带,其中最宽处有近200米,最窄处也有80米,而且整个环形带的长度有约1公里,如何保证这个超长混凝土环形结构的牢固不开裂成为当时摆在建设者们面前的一个难题。为了避免因为混凝土结构过长所导致的裂缝,建设者首先在施工前进行了模拟计算、制作数学模型并进行仿真分析,最终对用于环形带的混凝土原材料进行了优化,同时配合先进的施工工艺,保证了环形带的不开裂。
倾斜钢柱内成功浇筑混凝土
“鸟巢”外罩由不规则的钢结构构件编织而成,其中边长一米的方钢管被连接成120多根长短不同、倾斜角度多样的钢柱,70%以上都是双斜柱——一根柱子在垂直面上扭转两次。最高的钢柱全长21米,横跨体育场一至四层;最倾斜的钢柱和地面的夹角达到59度,钢柱的最大自转角度超过45度。为了给这些高大倾斜、看似杂乱的异型钢管里浇筑混凝土,建设者们绞尽了脑汁,最终通过采取高压顶升——从钢管底部注入混凝土,由底部向上顶升逐步填充的方案才解决了这个棘手的难题,而这项名为“超高矩形钢管永久模板钢筋混凝土斜扭柱施工工艺”也正式向国家知识产权局申请了发明专利。
国产钢造就“钢筋铁骨”
为了保证“鸟巢”的安全性,在“鸟巢”受力最为集中的24根柱子和柱角上使用了我国自主创新生产的Q460特型钢材。科研人员通过几千次的试验最终寻找到了钢材合适的配方配比,生产出了符合“鸟巢”使用要求的110毫米厚的Q460E-Z35。这是一种史无前例的特殊钢材,它集刚强、柔韧于一体,保证了“鸟巢”的抗震性、抗低温性、焊接性。保证“鸟巢”在承受最大460兆帕的外力后,依然可以恢复原有形状和弹性,铸就了“鸟巢”的铁骨钢筋。
焊缝长度达到30万米
“鸟巢”钢结构动工之前,施工单位对全世界150多个钢铁焊接的大型数据库进行了详细的检索,结果发现根本找不到任何规范记录。最难的还是对季节天气的把握,跨越冬季和雨季的焊接施工,必须拥有一套完整的焊接参数和标准。特别是在温度控制方面,5度的微小偏差就可能威胁到“鸟巢”的质量安全。科研人员在100多种钢材之间反复进行可焊性实验。实验一直持续了五个多月,最终制定出了准确科学的设计规范。据统计,“鸟巢”的焊缝达到30万米,相当于从北京到天津打个来回还多,光特制焊接材料就用掉了2000吨。
成功卸载创造世界纪录
“鸟巢”是世界上跨度最大的钢结构建筑,纵横交错的钢铁枝蔓是“鸟巢”设计中最华彩的部分,也是“鸟巢”建设中最艰难的地方。看似轻灵的钢结构总重达4.2万吨,由78个临时搭建的支撑塔架支撑。卸载就是在完成钢结构的合拢,形成整体结构后,卸除临时支撑。为了让“鸟巢”均匀、渐进地自主受力,卸载工程分成七大步、三十五小步,分批撤掉78个临时支撑点。根据测算,“鸟巢”钢结构支撑塔架卸载最大变形量实测值271毫米,远远低于最大下沉距离的30厘米,完全满足设计要求。卸载的成功完成也标志着“鸟巢”真正从图纸上“站”了起来。
建筑寿命可达100年以上
为了能让“鸟巢”具有更长在使用寿命,科研人员还专门对“鸟巢”使用的混凝土进行抗裂研究。在进行了几百次试验后,最终通过提高混凝土的抗碳化能力、增加保护层厚度等工艺,大大提高了“鸟巢”的建筑寿命,根据测试“鸟巢”主体结构设计使用年限达到100年以上,局部结构甚至可达120年,耐火等级为一级,抗震设防烈度8度。
双层膜结构效果各不同
除了特殊的钢结构以及外形之外,“鸟巢”还拥有世界上最大的透明顶棚。“鸟巢”的顶棚由两层膜组成,其中外层膜由884块ETFE膜组成,在这884块膜中面积最小的不超过1平方米,而面积最大的达到250平方米,整个铺设面积接近4万平方米。ETFE膜还具备自洁功能,下雨就能够清除污垢,另外还能滤去紫外线。内层膜则是PTFE膜,实际上就是一层“隔音幕”,它紧紧地包住了所有的看台,加上一些声学技术的处理,能够较好地解决噪声问题。另外,这层膜也能够遮蔽钢结构屋顶和一些设备、管道,起到了美观的作用。
每个角落都能听到清晰广播
9万多人同时观赛,现场声音会非常嘈杂,如果场内没有良好吸声材料,无论运动员还是观众都将很难听清广播。除了“鸟巢”内层的PTFE膜可以起到声学吊顶的作用外,“鸟巢”的钢结构上也有吸音材料,配合“鸟巢”内高性能的电声扩音系统,使“鸟巢”内部的语音清晰度指标指数能够达到0.6——这个数值完全能保证坐在任何角落的观众都能清晰收听到场内广播。
任何座位都能享受到自然风
由于没有墙的遮挡,“鸟巢”可以让风自由流通,保证了运动场的通透。经过设计师们的多次论证,它借用了流体力学设计中的一种计算机CFD模拟方法,对观众席进行了热舒适度、风舒适度的模拟分析实验,可以精确地模拟出9万多人同时观赛时的自然通风状况,目前“鸟巢”所有的通风设施,都是按照这个模拟分析对外国设计师的图纸进行调整优化的结果。无论观众坐在上层看台还是下层看台、普通座位还是VIP席,
都能享受到自然光和自然风。
“鸟巢”——掀起你的盖头来
——记者探营国家体育场
本周末,也就是4月19日,全球瞩目的北京奥运会主会场鸟巢将撩开一半的神秘面纱,它将承担“好运北京”竞走比赛的出发仪式。尽管它还未全部开放,但这已是它建成以来,首次承担赛事并向好奇的世人开放,这必将成为本周中国最大的新闻热点之一。
从2003年12月24日正式开工至今,国家体育场——这座位于北四环边的巨型钢结构建筑就成了每个热切关注和期盼北京奥运的人们一份难舍的牵挂和梦想,如同很多人亲昵地把这座充满温馨和浪漫气息的建筑称为“鸟巢”一样,在长达近5年的建造过程中,人们早已习惯了欣喜而感动地关注“鸟巢”一点一滴的变化,不仅仅因为它是世界上独一无二的钢结构建筑,被称为世界十大建筑奇迹;更因为在这座用树枝般密布的钢网编织成的“鸟巢”中深深凝聚着中国人奥运圆梦的那份执着和期待。
回顾“鸟巢”的建设过程，人们常常会联想起中国的一句古语——“好事多磨”。在经历了争论、质疑甚至是短暂的停工后，“鸟巢”这座用钢达4.2万吨的庞然大物最终在建设者们的智慧和汗水中拔地而起，而全部建设工程中多达几十项的国内甚至国际技术课题的研究和攻关，也使世界在看到这座环保、节能、充满高科技魅力的现代体育场的同时，再次领略了中国为奥运圆梦所付出的坚韧与努力。正如“鸟巢”的建设者们一直所梦想的，当2008年8月8日奥运圣火在这里真正燃起的那一刻开始，这座能“提供最佳比赛氛围和创造更多世界纪录的体育场”将被永远地记录在奥林匹克的历史中。
以往人们多是从远处欣赏鸟巢,而上个周末,本报记者用了整整两天时间,走进了这个硕大的鸟巢体育场,就像一个孩子走进一个奇异的世界,记者的眼睛几乎不够使了。目之所及,到处都是令我们惊叹的新闻点:
12个安检口全部无障碍
来到“鸟巢”的人们会惊喜地发现,这座看似庞大的巨型钢结构建筑却丝毫不会给人以高高在上的突兀感觉。顺着“鸟巢”四周沿缓坡建起的人行步道,人们可以轻松地到达体育场所在的大广场。站在这个大广场上可以观看到整个奥林匹克公园建筑群的全景。
广场上共设置了12个安检入口,观众在通过安检后,可以从这12个安检入口所对应的体育场大门进入,从安检口到体育场大门口也完全是无障碍的平地。
座椅红灰相间充满时尚感
从大门进入体育场后,四周充满喜庆色彩的中国红墙壁与银灰色金属钢梁相互交映,充满时尚感。而面对上、中、下呈碗状的观众看台上已安装完毕的8万个红、灰相间的座椅,人们似乎只能用“壮观”来形容内心的感受。这些“中国红”与“长城灰”颜色的座椅色交叉安装,在碗形的看台上形成了一个由红到灰渐变的画面造型,越是靠近下面红色座椅越多,越是上面灰色座椅越多。
而且这些座椅外观都采用了水滴形的动感线条,座椅所有棱角都是圆角过渡,表面使用浅质皮纹的亚光设计,而且由于特别根据人体工程学原理进行了设计,所以坐上去非常舒适,避免了因长时间观看比赛而引起的疲劳感。
细节处处辉映“鸟巢”造型
走进“鸟巢”的内部,人们还会惊奇地发现这里的很多细节都体现着“鸟巢”的特殊造型和效果。几乎在每层都有神似“鸟巢”的吊顶灯,还有顶层的铝格栅也和“鸟巢”的外观交相呼应,甚至连一层的观众集散厅地面也采用了不规则形状的石材碎拼。
另外,更让人眼前一亮的是,体育场内的玻璃围墙都采用了一种名为“鸟巢红”的钢化玻璃,玻璃是纯正的中国红颜色,上面密布了细碎的花纹,造型非常抢眼。
墙体用上吸声板
而在位于地下一层的“新闻发布厅”里记者看到,除了常规的装饰外,这里的顶棚和墙体还暗藏了“机关”:为了新闻发布的效果,这里的顶棚附着了绝热纤维吸声材料,墙体同样应用了吸声板。另外,“鸟巢”里还专门设置了玻璃房的接待区,这些接待区的玻璃被黑色彩釉喷涂,据介绍,这样做的目的是防止拍照时玻璃反射影响到拍摄效果,以此削弱灯光反射结果。
卡通标识方便可爱
和“鸟巢”庞大的外观形成鲜明对比的是,这里的许多标识却非常卡通和可爱。圆圆的脑袋、细长的身体,还有两个小辫扎在头上——这个印在每个楼层女卫生间门口的大大的标识,几乎让每一个经过这里的人都觉得特别生动和有意思。据介绍,这些标识都是为“鸟巢”专门设计的,不会用在其他公共场所。
贵宾区彰显优雅
在位于“鸟巢”三层的贵宾区记者看到,与一层的集散大厅不同,这里的墙面被中国红色锦缎面包裹,而且布料上同样遍布了碎拼的纹路。走进约20多平方米的贵宾房内不仅可以将比赛场地一览无余,而且到真正比赛时还可以通过安放在房间内的电视屏幕更加清晰地观看比赛。
贵宾区的卫生间同样非常别致,黑色的环氧涂料被处理成拉毛手感,隔断用渐变金属马赛克贴墙;地面与墙面的接近处用金箔色装饰;黑色的墙面、黑色的顶面、黑色的地面以及黑色的洗手台显得既优雅又酷劲十足。
观众集散区开设小卖部
为了提供更加舒适的观赛环境,在主要的观众集散区都设有小商品部,以方便观众购买饮料和食品。而且在观众中层和上层看台之间的楼层还专门设有餐厅。另外,在“鸟巢”大广场与地下之间,还有一个环形走廊,机动车可以通过这个环廊直接进入地下车库。环廊的宽度能同时容纳三辆轿车通过,预计地下车库赛时将能提供约1000多个车位。
另外在“鸟巢”的地下,南北共设两处售票处,20个售票窗口,每处都设有公共卫生间和其他公共设施。
鸟巢10大亮点
2600多根灌注桩打稳地基
“鸟巢”的建筑面积有25万多平方米,需要基础的钢筋混凝土灌注桩达2600多根,不仅数量巨大,而且由于“鸟巢”体量的庞大,每根灌注桩都要长约30米至40米。为了保证“鸟巢”的安全性,建筑团队先是制作了24根试验桩,在对这些试验桩的数据、参数进行了详细的记录和分析后,才最终开始进行钢筋混凝土灌注桩的施工。施工完成后经第三方检测结果发现,其中的一类桩数值非常可观,达到了98%,二类桩为2%。
保证超长混凝土结构牢固
“鸟巢”的底部是一圈混凝土环形带,其中最宽处有近200米,最窄处也有80米,而且整个环形带的长度有约1公里,如何保证这个超长混凝土环形结构的牢固不开裂成为当时摆在建设者们面前的一个难题。为了避免因为混凝土结构过长所导致的裂缝,建设者首先在施工前进行了模拟计算、制作数学模型并进行仿真分析,最终对用于环形带的混凝土原材料进行了优化,同时配合先进的施工工艺,保证了环形带的不开裂。
倾斜钢柱内成功浇筑混凝土
“鸟巢”外罩由不规则的钢结构构件编织而成,其中边长一米的方钢管被连接成120多根长短不同、倾斜角度多样的钢柱,70%以上都是双斜柱——一根柱子在垂直面上扭转两次。最高的钢柱全长21米,横跨体育场一至四层;最倾斜的钢柱和地面的夹角达到59度,钢柱的最大自转角度超过45度。为了给这些高大倾斜、看似杂乱的异型钢管里浇筑混凝土,建设者们绞尽了脑汁,最终通过采取高压顶升——从钢管底部注入混凝土,由底部向上顶升逐步填充的方案才解决了这个棘手的难题,而这项名为“超高矩形钢管永久模板钢筋混凝土斜扭柱施工工艺”也正式向国家知识产权局申请了发明专利。
国产钢造就“钢筋铁骨”
为了保证“鸟巢”的安全性,在“鸟巢”受力最为集中的24根柱子和柱角上使用了我国自主创新生产的Q460特型钢材。科研人员通过几千次的试验最终寻找到了钢材合适的配方配比,生产出了符合“鸟巢”使用要求的110毫米厚的Q460E-Z35。这是一种史无前例的特殊钢材,它集刚强、柔韧于一体,保证了“鸟巢”的抗震性、抗低温性、焊接性。保证“鸟巢”在承受最大460兆帕的外力后,依然可以恢复原有形状和弹性,铸就了“鸟巢”的铁骨钢筋。
焊缝长度达到30万米
“鸟巢”钢结构动工之前,施工单位对全世界150多个钢铁焊接的大型数据库进行了详细的检索,结果发现根本找不到任何规范记录。最难的还是对季节天气的把握,跨越冬季和雨季的焊接施工,必须拥有一套完整的焊接参数和标准。特别是在温度控制方面,5度的微小偏差就可能威胁到“鸟巢”的质量安全。科研人员在100多种钢材之间反复进行可焊性实验。实验一直持续了五个多月,最终制定出了准确科学的设计规范。据统计,“鸟巢”的焊缝达到30万米,相当于从北京到天津打个来回还多,光特制焊接材料就用掉了2000吨。
成功卸载创造世界纪录
“鸟巢”是世界上跨度最大的钢结构建筑,纵横交错的钢铁枝蔓是“鸟巢”设计中最华彩的部分,也是“鸟巢”建设中最艰难的地方。看似轻灵的钢结构总重达4.2万吨,由78个临时搭建的支撑塔架支撑。卸载就是在完成钢结构的合拢,形成整体结构后,卸除临时支撑。为了让“鸟巢”均匀、渐进地自主受力,卸载工程分成七大步、三十五小步,分批撤掉78个临时支撑点。根据测算,“鸟巢”钢结构支撑塔架卸载最大变形量实测值271毫米,远远低于最大下沉距离的30厘米,完全满足设计要求。卸载的成功完成也标志着“鸟巢”真正从图纸上“站”了起来。
建筑寿命可达100年以上
为了能让“鸟巢”具有更长在使用寿命,科研人员还专门对“鸟巢”使用的混凝土进行抗裂研究。在进行了几百次试验后,最终通过提高混凝土的抗碳化能力、增加保护层厚度等工艺,大大提高了“鸟巢”的建筑寿命,根据测试“鸟巢”主体结构设计使用年限达到100年以上,局部结构甚至可达120年,耐火等级为一级,抗震设防烈度8度。
双层膜结构效果各不同
除了特殊的钢结构以及外形之外,“鸟巢”还拥有世界上最大的透明顶棚。“鸟巢”的顶棚由两层膜组成,其中外层膜由884块ETFE膜组成,在这884块膜中面积最小的不超过1平方米,而面积最大的达到250平方米,整个铺设面积接近4万平方米。ETFE膜还具备自洁功能,下雨就能够清除污垢,另外还能滤去紫外线。内层膜则是PTFE膜,实际上就是一层“隔音幕”,它紧紧地包住了所有的看台,加上一些声学技术的处理,能够较好地解决噪声问题。另外,这层膜也能够遮蔽钢结构屋顶和一些设备、管道,起到了美观的作用。
每个角落都能听到清晰广播
9万多人同时观赛,现场声音会非常嘈杂,如果场内没有良好吸声材料,无论运动员还是观众都将很难听清广播。除了“鸟巢”内层的PTFE膜可以起到声学吊顶的作用外,“鸟巢”的钢结构上也有吸音材料,配合“鸟巢”内高性能的电声扩音系统,使“鸟巢”内部的语音清晰度指标指数能够达到0.6——这个数值完全能保证坐在任何角落的观众都能清晰收听到场内广播。
任何座位都能享受到自然风
由于没有墙的遮挡,“鸟巢”可以让风自由流通,保证了运动场的通透。经过设计师们的多次论证,它借用了流体力学设计中的一种计算机CFD模拟方法,对观众席进行了热舒适度、风舒适度的模拟分析实验,可以精确地模拟出9万多人同时观赛时的自然通风状况,目前“鸟巢”所有的通风设施,都是按照这个模拟分析对外国设计师的图纸进行调整优化的结果。无论观众坐在上层看台还是下层看台、普通座位还是VIP席,都能享受到自然光和自然风。
