冬奥会场馆专题
北京将成为世界上第一个同时举办夏季奥运会和冬季奥运会的“双奥城市”。 2022年冬奥会场馆建设的一大特点是最大限度地利用2008年夏季奥运会的遗产。 那些熟悉的老场地、老地方都被重新设计、改造、升级。 与此同时，场馆领域也涌现出一批能够兼顾夏季运动和冬季运动的“变形金刚”。 这些场馆，凝聚着建设者的汗水和智慧，体现了我国精益求精的传统工匠精神，彰显了我国举办体育赛事的决心！ 我们将为您一一揭开谜底。
国家体育场-鸟巢
2008年，奥运圣火首次在中国点燃，北京“鸟巢”聚焦了世界的目光。 2021年10月28日，国家体育场“鸟巢”改造工程正式竣工。 2022年，它将承办北京冬奥会和冬残奥会的开闭幕式。 届时，“鸟巢”将成为世界上第一个“双奥体育场”。
©中国建筑设计研究院
设计评审✦
2002年10月25日，经北京市人民政府和第29届奥运会组委会授权，北京市规划委员会向全球征集2008年奥运会主体育场中国国家体育场建筑概念设计方案。
2002年10月29日至11月20日，竞赛办公室共收到44家知名设计单位的有效资格预审文件。 经过严格的资格预审，确定14家设计单位进入正式竞赛。
为了征求公众意见，竞赛主办方将公开展示所有经过预审的设计方案。 6天后，观众票数前三名分别是：《鸟巢》3506票、《浮动屋顶》3472票、《天空体育场》3454票。 “鸟巢”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。
©李兴刚[1]
中外联合设计✦
“鸟巢”的设计单位是由瑞士赫尔佐格和德梅隆公司与中国建筑设计研究院组成的设计联合体。 最终施工图由中国建筑设计研究院完成。 建设单位为国家体育场有限公司，承包商为北京城建集团。 由于“鸟巢”的结构非常复杂，需要参数化设计在图纸上精确绘制数以万计的异形空间面，给出准确的施工尺寸，然后计算这些异形构件组成的空间结构。 方法。 设计公司采用了当时非常先进的三维设计软件CATIA、有限元分析软件ANSYS等，最终通过“高科技”的手段，将“鸟巢”从概念设计转变为精确的设计图纸。 该项目于2003年12月24日开工建设，2008年6月27日竣工。
工程难度前所未有✦
“鸟巢”——中国国家体育场（北京2008年奥运会主体育场），位于北京市成府路南侧，奥林匹克公园中心区以南，是第29届奥运会的主体育场。 2008年北京奥运会，并负责奥运会的开幕式和闭幕式。 与田径比赛。 总建筑面积约8万人固定座位和1.1万个活动座位（赛后拆除）。 建设项目设计使用寿命100年，抗震设防烈度8度，抗震设防等级为乙类，人防等级为6级。
高度复杂的钢结构
“鸟巢”的钢结构被称为巨型大跨度钢桁架交叉旋转编织结构。 钢结构顶面呈马鞍形，长轴332.3m，短轴296.4m。 最高点距地面68.5m，最低点距地面40.1m。 屋顶中部开口结构长185.3m，宽185.3m。 是127.5m。 大跨屋盖由24根桁架柱支撑，柱距为37.958m。 大跨度屋盖结构采用十字平面桁架体系。 主桁架围绕屋顶开口的圈梁呈放射状布置。 有22个主桁架是直的或近乎直的。 为了避免节点过于复杂，4个主桁架在环梁处被切断。 。 由于主桁架与内环相切，部分主桁架略微弯曲出平面。 24根桁架柱、主桁架+立面下部结构共同构成抗侧力系统。
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主看台采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，与钢结构完全分离。 分为上、中、下三级。 中看台和下看台之间有一个包厢层。 大跨度钢结构采用大量钢板焊接而成的箱形构件。 构件截面巨大，存在大量的空间弯曲和扭转构件。 许多方面超出了现有技术规范的覆盖范围，其设计、加工、制造和安装复杂。 史无前例且极具挑战性。 设计中采用了大量新技术、新材料、新工艺，并开展了大量研究工作和技术创新，填补了多项国内空白，多项成果达到达到国际先进水平。
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弯扭构件空间坐标表示方法
“鸟巢”屋面结构的立面和肩部构件随着屋面曲率的变化而弯曲扭转，从而保证了立面上箱形构件的光滑度。 针对国家体育场屋盖结构的几何构型，提出了一种适用于复杂空间弯扭构件的节点坐标表示方法。 该方法与传统的图纸表达方法一致，满足钢结构详细设计、现场安装定位和检验要求。
采用国产优质高强度高性能钢板
在“鸟巢”的钢结构设计中，为了控制成本、缩短订单周期，全部采用国产钢材。 厚钢板采用国产钢材制成。 由于钢材的板厚效应较小，可以有效减少结构用钢量，提高结构的安全性，有效发挥国内新钢种的技术优势，对控制结构变形起到很好的作用。使用钢材的量。 受力最大的桁架内柱采用高强度Q460钢材，最大厚度为110mm。 对钢材厚度方向的抗拉强度与屈服强度之比、延伸率、冲击韧性、断面收缩率等提出了严格的要求。 同时严格控制碳当量，进行严格的焊接工艺评价，确保良好的焊接性。 这是迄今为止国内建筑工程中使用的强度等级最高的厚钢板。 该钢板的性能要求大大超出了国内外现有相关技术标准的范围。 本项目采用Q460钢材，该钢材是邯郸钢铁集团舞阳钢铁有限公司专门研发生产的。
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其他突破性成就
针对北京气候类型为典型的温带大陆性气候、季节气温变化较大的客观条件，提出了大跨结构温度场的计算方法。 “鸟巢”钢结构设计对大跨结构的施工过程进行了详细的施工模拟分析。 还研究了弯扭构件的设计方法，首次提出了风振系数计算方法，并在ANSYS软件平台上开发了大跨度结构设计与优化功能。 在箱形截面桁架节点设计方法、焊接薄壁箱形构件设计方法、桁架柱复杂节点设计方法、异型柱脚设计方法等研究方面取得了开创性成果。
“鸟巢”钢结构设计取得的诸多成果，不仅应对了前所未有的挑战，解决了自身的设计问题，在保证结构安全的同时减少了钢材的使用量，实现了“鸟巢”的设计，同时为我国大型复杂钢结构领域的规格、设计、材料、加工、安装等提供了解决方案，起到了重要的推动作用。
膜结构技术✦
“鸟巢”的屋顶由钢结构和膜结构组成。 膜结构由两部分组成。 上层为嵌入主体钢结构上钢梁之间的透明ETFE膜结构，下层为悬挂在主体钢结构下钢梁下的半透PTFE膜结构吊顶。 其中，上层ETFE单层拉伸膜4.2万平方米，下层PTFE膜吸声吊顶5.3万平方米。
“鸟巢”单层ETFE膜结构的使用规模目前位居世界前列。 同时，ETFE与主体钢结构联合使用、ETFE与PTFE膜结构联合使用，在国际上尚无先例。 “鸟巢”是现代体育场馆和膜结构建筑设计和实施过程中取得的成果和经验，将成为我国今后类似工程的宝贵参考。
©李兴刚[1]
设计方法✦
“鸟巢”设计中独特的理念以及三维建筑空间和形式语言带来的巨大挑战和复杂性，决定了它必须采用当代最先进、国际先进的设计工具和方法。过去，才能成功完成它。 这个世界级大型项目的设计工作。
CATIA V5 R13作为理想的新工具被引入“鸟巢”的设计中。 此前，国内尚无在建筑行业使用CATIA的先例。 “鸟巢”的CATIA建模工作是由建筑师和结构工程师在高配置计算机上艰苦高效的工作完成的。 CATIA软件在我国建设项目中的首次应用，成功解决了复杂空间、结构、弯扭构件和特殊节点的建模问题，建立了“鸟巢”关键的高精度三维设计平台，从而打造“鸟巢”新模式。 “从纸上的想象和想法到真正矗立在地面上的建筑，已经创造了基本的条件和前提。
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此外，还运用了多种计算机模拟技术——包括性能化消防设计和人群安全疏散模拟、现场热/风舒适度模拟、现场声学模拟、周边区域交通疏散模拟等，并建立了科学高效的协同设计平台。
绿色奥运工程✦
雨水利用
“鸟巢”雨水利用分为雨水收集、处理和回用三个主要部分。 收集处理后的雨水用于比赛场馆草坪灌溉、空调水冷却、冲厕、绿化、消防等9项用途。 与市政优质再生水一起构成国家体育场再生水系统。 国家体育场采用全球规模最大、技术最先进的雨水利用系统，对建筑雨水进行深度处理和回用。 年雨水回收量可达到年均总降水量的66%，年回收总量近6.7万立方米。 。
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地源热泵
“鸟巢”暖通空调系统设计中，采用地埋管地源热泵系统作为主导冷热源系统的补充。 利用体育场、足球场草坪下的土壤资源，设计高效、节能、环保的地源热泵冷热源系统。
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施工技术✦
“鸟巢”建设困难重重。 钢结构工程、混凝土结构工程、膜结构工程、内外装饰工程、防水工程、机电设备工程、施工控制等都有各自的特点和难点。 大量采用新材料、新材料。 100年耐久性指标、4.2万吨异型钢构件加工安装、6万平方米/1.4万吨大型建筑屋面临时支撑系统整体卸荷等技术、新工艺、新方法跨鞍形空间钢结构、Q460超强超厚钢板焊接、4.5万、5.3万大面积膜结构安装等多项关键施工技术均为世界级难题。 施工、技术、验收均采用国家最高标准，并符合相关国际高新技术标准。
“鸟巢”的建设由国家体育场工程总承包商北京城建集团、中心建设及各参建单位联合专业科研单位实施。 经过四年多的艰苦努力鸟巢用了多少吨钢材，不仅圆满完成了艰巨的建设任务，还在多个领域取得了一系列突破性成果。 经权威鉴定和评审，其新技术工程应用整体水平达到国际先进水平。 荣获多项国际国内科技和质量管理最高奖项，以及国家专利和自主知识产权。 国家或市政建设法。 其中，“鸟巢”的设计理念和造型所带来的空间形结构构件的准备、空间定位和复杂施工，无疑是施工挑战最大、成果最丰硕的领域。
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“鸟巢”钢结构批量生产，由三个厂家完成。 其中，江苏沪宁、江南造船厂采用传统造船工艺，而浙江精工则采用自有的多点造型机床，通过机床上下呈格子状的两排可调钢柱，将钢板锻造成曲面。 在质量标准要求的前提下，将传统工艺与现代发明的机械生产有机结合和推广，形成了具有中国特色的生产方法，这也体现了中国企业、工程师和工人的智慧。
装修升级✦
国家体育场场馆改造围绕“简单、安全、精彩”的比赛要求，遵循“节俭办奥运”的理念，突出绿色、智能、人性化特色，以无障碍设施系统为重点，景观照明系统、观众服务设施系统和其他设施设备系统等四大领域共37个分项进行了完善，满足冬奥会开闭幕式和场馆可持续发展需求。 场馆外基地东北侧将增设无障碍坡道，全场更新18部无障碍电梯。 景观照明系统改造后，场馆通过运行模式控制可达到30%的节能效果。 同时可以根据不同时期的需求呈现更加多元化的灯光效果，打造出标志性的城市夜景名片。
现场修复工作
虹吸排水系统及电伴热改造
空调风机盘管升级
温水直饮水系统工程
完善观众服务卫生间和场馆无障碍设施服务体系
©中建八局微信
比赛结束后使用✦
2008年北京夏季奥运会后，成为市民参与体育活动、享受体育娱乐的大型专业场所，成为标志性体育建筑和奥运遗产。 被誉为“第四代体育场的伟大建筑作品”。 2021年10月28日，“鸟巢”改造工程竣工，这也标志着负责北京2022年冬奥会的8个竞赛场馆、16个非竞赛场馆和31个配套基础设施建设任务全面完成。 期待2022年北京冬奥会！
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后记
“鸟巢”并不是设计的出发点和理由，而是设计在内部因素驱动下自然发展的结果。 “鸟巢”的设计理念、美学理念和建筑手法体现了环环相扣的“回归自然”； 鸟巢设计和实施过程中的重大关键技术研究和创新成果，是对其设计理念的有力支撑，不仅是使“鸟巢”成为现实的必要条件，也是对“鸟巢”的重要改进和历史案例。中国的高端设计和施工技术极大地推动了国家各个相关领域的技术进步。
——摘自李兴刚《第一个见证者：时代的诞生、观念、技术与决策》
参考
[1] 李兴刚. 第一个见证者_“鸟巢”的诞生、理念、技术与时代决断[D]. 天津：天津大学鸟巢用了多少吨钢材，2011。
[2] 范忠，刘显明，范学伟，等。 国家体育场大跨度钢结构设计与研究[J]. 建筑结构学报，2007，28（2）：16。
[3] 中国建筑第八工程局． “鸟巢”改造，中建八工集团“打造”升级冬奥场馆！
[4] 北京新闻广播． 国家体育场“鸟巢”改造工程今日竣工！ “双奥城市”标志性场馆首次集体亮灯。
