奧運會主會場“鳥巢”的鋼架結構應用了哪些科學道理?急

時間 2021-08-30 10:21:22

1樓:匿名使用者

鳥巢”是2023年北京奧運會主體育場。由2023年普利茨克獎獲得者赫爾佐格、德梅隆與中國建築師合作完成的巨型體育場設計,形態如同孕育生命的“巢”,它更像一個搖籃,

寄託著人類對未來的希望。設計者們對這個國家體育場沒有做任何多餘的處理,只是坦率地把結構暴露在外,因而自然形成了建築的外觀。

“鳥巢”以巨大的鋼網圍合、覆蓋著9.1萬人的體育場;觀光樓梯自然地成為結構的延伸;立柱消失了,均勻受力的網如樹枝般沒有明確的指向,讓人感到每一個座位都是平等的,置身其中如同回到森林;把陽光濾成漫射狀的充氣膜,使體育場告別了日照陰影;整個地形隆起4米,內部作附屬設施,避免了下挖土方所耗的巨大投資。

鳥巢是一個大跨度的曲線結構,有大量的曲線箱形結構,設計和安裝均有很大挑戰性,在施工過程中處處離不開科技支援。“鳥巢”採用了當今先進的建築科技,全部工程共有二三十項技術難題,其中,鋼結構是世界上獨一無二的。“鳥巢”鋼結構總重4.

2萬噸,最大跨度343米,而且結構相當複雜,其三維扭曲像麻花一樣的加工,在建造後的沉降、變形、吊裝等問題正在逐步解決,相關施工技術難題還被列為科技部重點攻關專案。

現在,“鳥巢”已經完成混凝土施工,開始進行鋼結構施工。在桁架柱內柱受力最大的部位,為了有效控制構件的最大壁厚,減小焊接工作量,使連線構造比較合理,在設計中採用了高強度的q460鋼材。

說起q460鋼材,大多數人可能都不瞭解。“鳥巢”結構設計奇特新穎,而這次搭建它的鋼結構的q460也有很多獨到之處:q460是一種低合金高強度鋼,它在受力強度達到460兆帕時才會發生塑性變形,這個強度要比一般鋼材大,因此生產難度很大。

這是國內在建築結構上首次使用q460規格的鋼材;而這次使用的鋼板厚度達到110毫米,是以前絕無僅有的,在國家標準中,q460的最大厚度也只是100毫米。以前這種鋼一般從盧森堡、韓國、日本進口。為了給“鳥巢”提供“合身”的q460,從2023年9月開始,河南舞陽特種鋼廠的科研人員開始了長達半年多的科技攻關,前後3次試製終於獲得成功。

如今,為“鳥巢”準備的q460鋼材已經開始批量生產。2023年,400噸自主創新、具有智慧財產權的國產q460鋼材,將撐起“鳥巢”的鐵骨鋼筋。

——小鳥築巢

從東剛果至南非州熱帶稀樹幹草原,常常可以見到有一種叫蒼頭燕雀的織布鳥。它們用草和許多不同柔韌度的纖維織成的巢,象一粒粒奇異的果實一樣懸掛在樹枝上。織布鳥選擇結實的動物毛髮——最常見的是斑馬或羚羊身上的毛,將巢牢牢地系在樹枝上,還用嘴將毛髮纏成總是一個式樣的結子作為記號。

這樣的鳥巢能承受在裡面棲身的一對成年雀鳥和幾隻幼鳥的全部重量,任憑風吹雨打也不會脫落下來。

本世紀初,自然科學愛好者矣熱恩·瑪雷發現年輕的雀鳥在築巢時並未仿效它們的年長夥伴。為了排除年輕雀鳥受訓的可能,矣熱恩從織布鳥巢取走幾粒卵,把它們偷偷地放到他家哺養的金絲雀的巢裡去孵化。當雛鳥破殼而出逐漸長大後,又把它們轉移到另一個特定的地方, 讓它們在那裡結成“伴侶”,生兒育女,同時不讓它們獲得可供築巢的任何合適材料,而是讓它們直接把卵產在籠底。

產下的卵又取走,再讓金絲雀孵化……就這樣反覆試驗,使得***的織布鳥不僅斷絕了與前輩和自然界的聯絡,而且完全被人工所馴化。

現在,他在鳥籠裡放進一小撮草,一些纖細樹枝和纖維物。織布鳥就在籠裡利用這些材料開始工作。很快,鳥兒就編好了懸掛在籠子裡的巢,而且其式樣與它們自由自在的上幾代所營造的巢毫無二致。

它們熟諳營造技術,這方面的知識絕不比它們的曾祖、高祖遜色。它們也懂得用鬆軟但不夠結實的馬的毛墊在籠子底部,而決不會將它錯織到巢壁上。如材料有剩,它們就會用剩料來加固巢與籠上樹條的聯接,用它紮成帶“商標”的特別的結子。

瑪雷得出結論:鳥的築巢本領是遺傳的。

2樓:匿名使用者

三角形是穩定結構 槓桿原理

奧運會主場館"鳥巢"的結構是什麼?

3樓:暮年

“鳥巢”外形結構主要由巨大的門式鋼架組

成,共有24根桁架柱,現已完成20根桁架柱整柱及2根下柱吊裝。國家體育場建築頂面呈鞍形,長軸為332.3米,短軸為296.

4米,最高點高度為68.5米,最低點高度為42.8米。

在保持“鳥巢”建築風格不變的前提下,新設計方案對結構佈局、構建截面形式、材料利用率等問題進行了較大幅度的調整與優化。原設計方案中的可開啟屋頂被取消,屋頂開口擴大,並通過鋼結構的優化大大減少了用鋼量。大跨度屋蓋支撐在24根桁架柱之上,柱距為37.

96米。主桁架圍繞屋蓋中間的開口放射形佈置,有22榀主桁架直通或接近直通。為了避免出現過於複雜的節點,少量主桁架在內環附近截斷。

鋼結構大量採用由鋼板焊接而成的箱形構件,交叉佈置的主桁架與屋面及立面的次結構一起形成了“鳥巢”的特殊建築造型。主看臺部分採用鋼筋混凝土框架一剪力牆結構體系,與大跨度鋼結構完全脫開。 “鳥巢”是2023年北京奧運會主體育場。

由2023年普利茨克獎獲得者赫爾佐格、德梅隆與中國建築師合作完成的巨型體育場設計,形態如同孕育生命的“巢”,它更像一個搖籃, 寄託著人類對未來的希望。設計者們對這個國家體育場沒有做任何多餘的處理,只是坦率地把結構暴露在外,因而自然形成了建築的外觀。 說起q460鋼材,大多數人可能都不瞭解。

“鳥巢”結構設計奇特新穎,而這次搭建它的鋼結構的q460也有很多獨到之處:q460是一種低合金高強度鋼,它在受力強度達到460兆帕時才會發生塑性變形,這個強度要比一般鋼材大,因此生產難度很大。這是國內在建築結構上首次使用q460規格的鋼材;而這次使用的鋼板厚度達到110毫米,是以前絕無僅有的,在國家標準中,q460的最大厚度也只是100毫米。

以前這種鋼一般從盧森堡、韓國、日本進口。為了給“鳥巢”提供“合身”的q460,從2023年9月開始,河南舞陽特種鋼廠的科研人員開始了長達半年多的科技攻關,前後3次試製終於獲得成功。如今,為“鳥巢”準備的q460鋼材已經開始批量生產。

2023年,400噸自主創新、具有智慧財產權的國產q460鋼材,將撐起“鳥巢”的鐵骨鋼筋。 此外,屋頂內環主桁架吊裝和立面次結構安裝已全面。“鳥巢”鋼結構所使用的鋼材厚度可達11釐米,以前從未在國內生產過。

另外,在“鳥巢”頂部的網架結構外表面還將貼上一層半透明的膜。使用這種膜後,體育場內的光線不是直射進來的,而是通過漫反射,使光線更柔和,由此形成的漫射光還可解決場內草坪的維護問題,同時也有為座席遮風擋雨的功能。 許多看過“鳥巢”設計模型的人這樣形容:

那是一個用樹枝般的鋼網把一個可容10萬人的體育場編織成的一個溫馨鳥巢!用來孕育與呵護生命的“巢”,寄託著人類對未來的希望。 整個體育場結構的元件相互支撐,形成網格狀的構架,外**上去就仿若樹枝織成的鳥巢,其灰色礦質般的鋼網以透明的膜材料覆蓋,其中包含著一個土紅色的碗狀體育場看臺。

在這裡,中國傳統文化中鏤空的手法、陶瓷的紋路、紅色的燦爛與熱烈,與現代最先進的鋼結構設計完美地相融在一起。 整個建築通過巨型網狀結構聯絡,內部沒有一根立柱,看臺是一個完整的沒有任何遮擋的碗狀造型,如同一個巨大的容器,賦予體育場以不可思議的戲劇性和無與倫比的震撼力。這種均勻而連續的環形也將使觀眾獲得最佳的視野,帶動他們的興奮情緒,並激勵運動員向更快、更高、更強衝刺。

在這裡,人,真正被賦予中心的地位。 更為匠心獨具的是,“鳥巢”把整個體育場室外地形微微隆起,將很多附屬設施置於地形下面,這樣既避免了下挖土方所耗的巨大投資,而隆起的坡地在室外廣場的邊緣緩緩降落,依勢築成熱身場地的2000個露天座席,與周圍環境有機融合,並再次節省了投資。 評審委員會主席、中國工程院院士關肇鄴評價說,這個建築沒有任何多餘的處理,一切因其功能而產生形象,建築形式與結構細部自然統一。

評審委員會和許多其他建築界專家都認為,“鳥巢”將不僅為2023年奧運會樹立一座獨特的歷史性的標誌性建築,而且在世界建築發展史上也將具有開創性意義,將為21世紀的中國和世界建築發展提供歷史見證。 設計並搭建“鳥巢”不易,要讓“鳥巢”在未來的日子裡充滿生機與活力更為不易。據介紹,“鳥巢”設計之初和深化設計的過程中,一直貫穿著節儉辦奧運和可持續發展的理念,在滿足奧運使用功能的前提下,充分考慮永久設施和臨時設施的平衡。

按照要求,“鳥巢”共設10萬個座席,其中8萬個是永久性的,另外兩萬個是奧運會期間臨時增加的。 在此基礎上,設計中將“鳥巢”的功能與周圍地區日後定位乃至整個城市的中長遠發展規劃結合起來考慮。根據已確定的規劃方案,“鳥巢”所在的奧林匹克公園中心區賽後將成為一個集體育競賽、會議展覽、文化娛樂、商務和休閒購物於一體的市民公共活動中心。

作為北京奧運會主體育場,“鳥巢”將成為北京的標誌性建築之一,在相當長時期內,也將成為參觀旅遊的熱點地區。同時,“鳥巢”在設計建設中,還在場地和空間的多功能上下了很大功夫,以提高場館利用效率,除能夠承擔開幕、閉幕和體育比賽外,還將滿足健身、商務、展覽、演出等多種需求,為成功實施“後奧運開發”奠定堅實基礎。 作為北京奧運會主體育場的國家體育場將採用太陽能光伏發電系統。

綠色奧運、科技奧運、人文奧運是北京奧運的三大主題,此次尚德太陽能光伏發電系統落戶“鳥巢”,將清潔、環保的太陽能發電與國家體育場容為一體,不僅是對北京奧運會三大主題的極好體現,同時對於提倡使用綠色能源、有效控制和減輕北京及周邊地區大氣汙染,倡導綠色環保的生活方式將起到積極的推動作用和良好的示範效應。 太陽能光伏發電系統技術目前處於世界先進水平,該太陽能發電系統是由無錫尚德太陽能電力****自主研發並向國家體育場獨家提供,安裝在國家體育場的12個主通道上,總投資1000萬元人民幣,總容量130千瓦,對國家體育場電力**將起到良好的補充。 讓我們期待它的建成和使用!

參考資料:http://baike.

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