世界上跨度最大的钢结构建筑 世界上最大的透明顶棚
世界最大的环保型体育场
面积最大的ETFE张拉式膜结构建筑
工程名称:国家体育场
工程地址:北京市奥运村
建筑高度:68.5 m(3层)
幕墙面积:38,500 m2
幕墙类型:张拉膜结构
建筑设计院:赫尔佐格和德梅隆设计事物所;中国建筑设计研究院;
澳大利亚奥雅纳工程顾问公司
建筑设计师:Thomas Polster;秋涧冰
工程材料:ETFE膜
建筑奖项
♦ 国家优质工程奖(鲁班奖)
♦ 全球十大建筑(英媒体评全球十大建筑 北京鸟巢在列排名第六)
♦ 2009年度英国皇家建筑师协会卢别特金建筑奖
♦ 中国建筑钢结构金奖
♦ 目前世界上最具创新、也是最奇特的18座体育场馆之一
♦ 北京当代十大建筑之一
工程掠影:2008奥运会标志性建筑——“鸟巢”
国家体育场俗称“鸟巢”,被誉为“第四代体育馆”,位于北京城市中轴线北端的东侧,北京奥林匹克公园中心区内,是2008年北京第29届奥林匹克运动会的主体育场。奥运会期间将承担开幕式、闭幕式、田径比赛、男子足球决赛等赛事活动,容纳观众10万人,其中临时坐席2万座。奥运会后,可容纳观众8万人,可承担大型体育比赛、各类常规赛事以及非竞赛项目,并将成为北京市提供市民广泛参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所,成为全国具有标志性的体育娱乐建筑。
国家体育场由瑞士赫尔佐格和德梅隆设计事务所、奥雅纳工程顾问公司及中国建筑设计研究院设计联合体共同设计。业主单位是由北京市国有资产经营有限责任公司和中信集团联合体共同组建的国家体育场有限责任公司。
建筑总面积25.8万m2,用地面积20.4万m2。建筑主体长轴332.3m,短轴297.3m,最高点高度为68.5m,最低点高度40.1m。屋盖开洞长度为185.3m,宽度为127.5m。整个体育场主体结构由弯曲并扭曲的箱形钢梁呈辐射状围绕土红色碗状坐席区斜向旋转交错而成。顶面呈鞍形,钢梁之间以透明膜材覆盖。立面、顶面、吊顶面及内部的灰色钢梁,规律地构成看似凌乱的斜向扭曲网格,透过顶面的膜材,内部立体交错的钢构架朦胧可见。远远望去,仿若树枝织成的巨型鸟巢。
工程特点:
世界上跨度最大的钢结构
“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。
世界上最大的透明顶棚
该设计方案空间结构科学简洁,建筑设计新颖,结构独特,建筑和结构完整统一,完美结合,建成后将成为国内外独树一帜的标志性建筑。
国家体育场膜结构由屋面围护结构、声学吊顶和内环立面围护膜结构三部分组成。屋盖上弦采用单层张拉膜系统作为屋面防风雨及遮阳维护结构,选用带有釉点的透明ETFE膜材料,布置在较平坦的屋面及立面与屋面交界的肩部区域。屋盖下弦的声学吊顶采用白色半透明PTFE张拉膜系统,作为看台区域的降噪层和遮阳层,悬挂在主构架下弦杆及次结构之下,并从上层看台的后部向下延伸,起到屏风的作用。屋面开口的内构架(内环面)立面采用防水性能较好的PTFE膜封闭。
屋面单层ETFE张拉膜结构由1038个膜单元组成,总面积约38500m2。在屋面上,沿着由钢梁交织构成的框格单元内侧设有排水天沟,ETFE膜单元张拉后固定在天沟边沿上。ETFE膜材与PTFE膜材有着本质的不同,PTFE膜材是由纤维织物构成的弹性材料,适合于张拉成形;而ETFE膜材是高分子化学材料,属弹塑性材料,弹性工作范围有限,更适合于制成充气膜系统。因而要求ETFE膜单元的支撑结构的精度很高。此外,屋面ETFE膜单元的形状很复杂,尤其在肩区部位,膜单元及其支撑构件均需做成复杂的双曲面造型。设计、制造、运输及安装施工难度都很大,极具挑战性。此项目的成功建设,必将成为世界膜结构领域的又一创举。