鸟巢的外网结构有规律吗？

鸟巢的外网结构有规律:大跨度的曲线结构，有大量的曲线箱形结构.

鸟巢是一个大跨度的曲线结构，有大量的曲线箱形结构，设计和安装均有很大挑战性，在施工过程中处处离不开科技支持。“鸟巢”采用了当今先进的建筑科技，全部工程共有二三十项技术难题，其中，钢结构是世界上独一无二的。“鸟巢”钢结构总重4.2万吨，最大跨度343米，而且结构相当复杂，其三维扭曲像麻花一样的加工，在建造后的沉降、变形、吊装等问题正在逐步解决，相关施工技术难题还被列为科技部重点攻关项目。

国家体育场坐落在奥林匹克公园中央区平缓的坡地上，场馆设计如同一个的容器，高地起伏变化的外观缓和了建筑的体量感，并赋予了戏剧性和具有震撼力的形体，国家体育场的形象完美纯净，外观即为建筑的结构，立面与结构达到了完美的统一。结构的组件相互支撑，形成了网络状的构架，它就像树枝编织的鸟巢。体育场的空间效果即具有前所未有的独创性，却又简洁而典雅，它为2008年奥运会树立了一座独特的历史性的标志性建筑。体育场就像一个巨大的容器，不论是近看还是远观，都将给人留下与众不同的、永不磨灭的形象，它完全符合国家体育场在功能和技术上的需求，又不同于一般体育场建筑中大跨度结构和数码屏幕为主体的设计手法。体育场的空间效果既具有前所未有的独创性，而又简洁、典雅。从这里，人们可以浏览包括通往看台的楼梯在内的整个区域动线。体育场大厅，是一个室内的城市空间，设有餐厅和商店，其作用就如同商业街廊或广场，吸引着人们留恋忘返。

【“鸟巢”的基本情况】

体育场外壳采用可作为填充物的气垫膜，使屋顶达到完全防水的要求，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要。比赛时，看台是可以通过多种方式进行变化的，可以满足不同时期不同观众量的要求，奥运期间的20，000个临时座席分布在体育场的最上端，且能保证每个人都能清楚的看到整个赛场。入口、出口及人群流动通过流线区域的合理划分和设计得了完美得到的解决。

【“鸟巢”的方案征集】

——全球征集方案，专家进行评审，公开征求社会意见，创造伟大的建筑作品

2002年10月25日，受北京市人民政府和第二十九届奥运会组委会授权，北京市规划委员会面向全球征集2008年奥运会主体育场——中国国家体育场的建筑概念设计方案。

国家体育场是第一个进入建筑设计程序的北京奥运场馆设施。据北京市规划委介绍，国家体育场建筑概念设计竞赛分为两个阶段：第一阶段为资格预审；第二阶段为正式竞赛。截止到2002年11月20日，竞赛办公室共收到44家著名设计单位提供的有效资格预审文件，经过严格的资格预审，最终确定了14家设计单位进入正式的方案竞赛，他们分别来自中国、美国、法国、意大利、德国、澳大利亚、日本、加拿大、瑞士、墨西哥等国家和地区。

奥运会不仅吸引着世界上最伟大的运动员创造最好的成绩，而且吸引着世界上最伟大的建筑师创造最伟大的作品，包括世界建筑设计最高奖——“普利茨克奖”得主在内的全球许多最具实力的设计团队和最有才华的设计师都参与了这次竞赛。2003年3月18日，最终参与竞赛的全球13家具有丰富经验的著名建筑设计公司及设计联合体，将他们理想中的中国国家体育场的壮丽构想送抵北京。13个设计方案中，境内方案2个、境外方案8个、中外合作方案3个。

在随后的方案评审中，由中国工程院院士关肇邺和荷兰建筑大师库哈斯等13名权威人士组成的评审委员会对参赛作品进行严格评审、反复比较、认真筛选，经过两轮无记名投票，选举出3个优秀方案，分别是由瑞士赫尔佐格和德梅隆设计公司与中国建筑设计研究院组成的联合体设计完成的“鸟巢”方案、由中国北京市建筑设计研究院独立设计的“浮空开启屋面”方案、由日本株式会社佐藤综合计划与中国清华大学建筑设计研究院合作设计的“天空体育场”方案。

在此基础上，评审委员会又以压倒多数票推选“鸟巢”方案为重点推荐实施方案。在讨论“鸟巢”方案时，共有8票赞成、2票反对、2票弃权、1票作废。在国际建筑竞赛中，一个方案能获得如此多的共识，应属少见。

为征求公众意见，竞赛组织单位又将全部13个设计方案在北京国际会议中心公开展出。展出历时6天，征得观众投票6000余张。其中被中外评委重点推荐的“鸟巢”方案获票3506张，“浮空开启屋面”获票3472张，“天空体育场”获票3454张，排名前三位。“鸟巢”名列第一，表现出观众与评委在相当程度上的认同。

经决策部门认真研究，“鸟巢”最终被确定为2008年北京奥运会主体育场——中国国家体育场的最终实施方案。

【“鸟巢”的外形结构】

基本材料

“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱，现已完成20根桁架柱整柱及2根下柱吊装。国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。

设计方案的改变

在保持“鸟巢”建筑风格不变的前提下，新设计方案对结构布局、构建截面形式、材料利用率等问题进行了较大幅度的调整与优化。原设计方案中的可开启屋顶被取消，屋顶开口扩大，并通过钢结构的优化大大减少了用钢量。大跨度屋盖支撑在24根桁架柱之上，柱距为37.96米。主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通。为了避免出现过于复杂的节点，少量主桁架在内环附近截断。钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主桁架与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。主看台部分采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。

Q460钢材的运用

说起Q460钢材，大多数人可能都不了解。“鸟巢”结构设计奇特新颖，而这次搭建它的钢结构的Q460也有很多独到之处：Q460是一种低合金高强度钢，它在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形，这个强度要比一般钢材大，因此生产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材；而这次使用的钢板厚度达到110毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460的最大厚度也只是100毫米。以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为了给“鸟巢”提供“合身”的Q460，从2004年9月开始，河南舞钢特种钢厂的科研人员开始了长达半年多的科技攻关，前后3次试制终于获得成功。如今，为“鸟巢”准备的Q460钢材已经开始批量生产。2008年，400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材，将撑起“鸟巢”的铁骨钢筋。在“鸟巢”里一共用了4.2万吨钢材。

特殊结构

此外，屋顶内环主桁架吊装和立面次结构安装已全面展开。“鸟巢”钢结构所使用的钢材厚度可达11厘米，以前从未在国内生产过。另外，在“鸟巢”顶部的网架结构外表面还将贴上一层半透明的膜。使用这种膜后，体育场内的光线不是直射进来的，而是通过漫反射，使光线更柔和，由此形成的漫射光还可解决场内草坪的维护问题，同时也有为座席遮风挡雨的功能。滑动式的可开启屋顶是体育场结构中必可少的一部分。当它合上时，体育场将成为一个室内的赛场。如同一个容器的盖子，不管屋顶是闭合还是开启，它都是建筑物的基本组成部分。除了一些特定的结构需要外，可开启屋顶的结构基本上也是一个网络状的架构，装上充气垫后，成为一个防水的壳体。“

鸟巢型结构是近几年提出的一种新颖美观的结构形式,主要可用于大跨度空间结构中。目前对这种新型结构的研究尚不多见,仅限于对鸟巢型网架和索穹顶结构的探索性研究,对其他结构形式的性能的研究仍为空白。因此对鸟巢型结构的深入研究及理论的完善显得尤为迫切。本文针对鸟巢型的索网结构进行了力学特性的分析研究。 目前已有研究的鸟巢型结构包括两种,即网架结构与索穹顶结构,本文为鸟巢型索网结构研究的首例。通过对以上三种结构在受力形式、用钢量、有效空间率、建筑美感和施工方法五个指标上对比分析及优化,结果显示索网结构形式是鸟巢型结构的较优形式。圆形鸟巢形索网是由统一长度、统一规格的悬索组成,本文中使用外环支撑点数和每条索两支承点间对应外环多边形的边数来描述鸟巢型索网的不同外部形态,通过对索网形态的对比分析,确定了符合实际工程要求的六种鸟巢型索网形式。 鸟巢型索网结构的静力特性分析中,本文主要采用了简化计算的方法,过程中运用连续性薄膜理论,把结构简化为薄膜进行受力分析,建立平衡微分方程,实现了求解结构内力和挠度的目的。同时使用有限元软件ANSYS对结构进行数值计算,计算结果与解析计算结果吻合较好。 鸟巢型索网结构的自由振动的特性分析中,求解结构自振频率与振型主要使用了两种方法,即基于能量法的计算方法和基于有限元分析的数值方法。计算得到鸟巢型索网结构自振频率的分布特征,振型的特点以及各因素对结构动力性能的影响,同时对BN245型到BN2410型的不同自振特性进行了对比与分析,为结构的选型提供了依据。 论文最后总结了上述的研究内容以及结论与成果,并指出了今后研究工作。本文对鸟巢型索网结构的研究,将有利于提高人们对这种新型结构的力学特性认识,有利于此结构的完善和使用,具有重要的学术意义和实用价值。

---