奥运鸟巢 鸟巢，为奥运安家

2018年8月，第29届奥运会开闭幕式、田径、足球比赛在国家体育场——鸟巢举行。仿生设计和鸟巢形状的国家体育场为2008年奥运会树立了独特的历史地标建筑。它也像一个巨大的容器，无论从近处看还是从远处看，都给人留下了深刻而独特的印象。

鸟巢位于北京奥林匹克公园，就在北京中轴线的北面。建筑面积25.8万平方米，用地面积20.4万平方米，拥有座位9.1万个，其中临时座位1.1万个。整个鸟巢屋顶呈马鞍形，长轴南北向333米，短轴东西向299米，最高点东西向。2007年11月，《泰晤士报》评选出全球在建十大“建筑奇迹”，鸟巢排名第一——鸟巢在建筑史上留下了重要的印记。

国家体育场有限公司主要负责鸟巢的投资、融资、建设、管理、运营、维护和移交。当时我是国家体育场有限公司(鸟巢)的副总经理，亲自参与了整个鸟巢的建设。在这里，我想分享一些鸟巢设计和施工期间的经验。

1.鸟巢和其他建筑有什么区别？

鸟巢仿生设计，贴近自然。这个体育场，形状像鸟巢，习惯被称为“鸟巢”。这种对自然的模仿得到了人们的认可和喜爱，也让人对自然界的鸟巢产生了好奇。筑巢是鸟类的天性，巢就像一个家，给鸟类尤其是幼鸟带来稳定和安全；鸟类在筑巢方面表现出非凡的技能和创造力。有些鸟巢形状奇特，结构复杂而坚固，它们的“建筑艺术”让我们的建筑师羡慕不已。猛禽的巢，如苍鹭、鹳等，习惯于白天活动，极其坚固，能经受几百年的风雨，甚至传给“后代”。这些大鸟的巢以大而坚固而取胜，而小鸟的巢以其功能结构和使用材料的多样性而闻名。戴菊英是俄罗斯北部森林中最小的鸟。它用衣服和苔藓做窝，窝里衬着柔软的皮毛，从外面看像个酒杯。窝重20克左右，保暖性极佳。戴菊英可以离开窝一个半小时，不用担心里面的蛋凉了。下雨时，巢可以吸收60多克的水，但巢绝对是干的。巢太稳了，再强的风也没办法。戴菊英的巢之所以稳定，不仅得益于其三层复杂的结构和精心挑选的保温材料，还得益于其由蜘蛛丝制成的结构，这种材料具有惊人的坚固性和弹性。此外，树枝下还挂着鸟巢，建筑结构比较复杂。感兴趣的朋友可以通过查询相关信息或实地考察，了解更多关于鸟巢的奇观。可以说是大自然的杰作。

3.鸟巢钢结构施工、安装、搭建难度大吗？如何保证这个巨大的“全钢”结构的坚固性、安全性和可靠性？

目前我们看到的关于鸟巢外观最直接的印象就是节点多且复杂，最多13个。我们知道钢结构在焊接时会变形，由于焊接会在钢板中产生残余应力，不利于焊接的安全性和质量。因此，多筋焊接很难控制接头中产生的附加二次应力，同时也很难保证焊接不变形。这需要我们的设计师和焊接工程师对每个接头进行焊接工艺研究，如果需要，还要经过多次专家演示，最终得到保证焊接质量的方法。这项技术已达到国际先进水平。

一般建筑中的钢筋混凝土柱是直的，所以它们承受的应力最好。但鸟巢的很多混凝土框架柱都是为了建筑的需要而倾斜的，有些柱子从一楼直接连到四楼。我称之为跨层柱。按照传统的模板技术，很难保证柱的表面光滑，从而满足建筑外观。为了达到柱表面清洁平整的效果，施工中设计了一种方法:采用钢板制作永久外模，内部根据钢筋混凝土结构布置钢筋，解决了十层柱的模板问题，保证了外观质量和工期。

鸟巢钢结构弯曲扭杆的加工制造难度很大。为此，钢结构加工厂开发了多点计算机控制液压成型系统，其中各点坐标由计算机控制，弯曲扭板由液压装置形成。

鸟巢的大型钢结构对温度非常敏感，因此温度的计算和控制尤为重要。设计中做了很多计算假设和分析，严格控制了屋面主要钢结构在合拢和卸载时的温度，将温度对结构安全的不利影响降到最低。

此外，如何计算鸟巢特殊形状上的风荷载也需要研究。中外设计工程师通过风洞试验模拟鸟巢在风荷载作用下的形状系数和风振系数，用于钢结构和屋盖膜结构的设计，以保证结构的安全性。

4.鸟巢“屋顶”安装膜材料有什么优势？

鸟巢的立面没有镶嵌任何材料，建筑主要表现鸟巢的编织图案，同时也主要是为了让体育场成为一个自然的环境，但是里面的很多功能房间都是用玻璃幕墙围起来的，都是封闭的。整个屋顶呈马鞍形，ETFE薄膜铺设在屋顶的钢筋之间。ETFE膜是一种透光率97%的无机材料，基本透明，类似玻璃，主要防屋顶雨雪。在钢结构的下弦，也就是礼堂的“棚”顶，安装了聚四氟乙烯膜，功能很多。一是作为顶棚，光线通过两层膜结构以漫射的形式进入体育场，大大减少了物体的光线投射，使体育场具有良好的灯光效果。另外具有吸音功能，配合电声的声音设计，达到现场声音清晰的水平。

薄膜结构

5.鸟巢如何体现“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”三大理念？

在建设初期，也就是设计初期，要充分考虑三个概念的落实。

“绿色奥运”首先体现在可再生能源的利用上。鸟巢周边12道防盗门安装太阳能光伏板，利用太阳能补充照明，总发电量130 kW足球场地下设置地源热泵系统，可补充中央空调节冷热源系统，地下100米深度换水，冬暖夏凉。这种自然能源的应用也符合可持续发展的要求。水资源的利用也是一个关键问题。我们设计安装了目前国内最大的单体建筑雨水利用系统。通过六个水库，有组织地收集屋顶、庭院和景观上的雨水，通过水处理系统，水质高于中水指标。主要用于灌溉、补水、冲厕、冷却塔补水等。年处理水量5.8万吨。

彩虹利用系统

体育场礼堂的温度、湿度和风速是保证奥运会更好举办的重要方面。通过模拟温度、湿度、风速对人体的影响，改进出入口位置，设置自然通风设施，使体育场尽可能自然通风，使体育场人员感到舒适。在绿色照明技术方面，采用节能、环保、可回收的灯具和智能控制系统，最大限度地降低能耗。鸟巢的弱电系统和电气系统决定了鸟巢的功能等级。要保证节能环保和可靠性。已经开展了几个技术研究项目，包括不同气候环境下大气对照明的影响。通过实际测试和数据分析，得到了所需的大气吸收系数，填补了相关国家标准的空空白。

在“科技奥运”方面，9.1万观众的疏散是一个不容忽视的问题。因此设计公司委托英国专业公司做模拟安全疏散分析，通过分析调整出入口和主要疏散通道。例如，通过安全分析，将通向5-6层的大楼梯调整为具有转角，并增加疏散桥以满足紧急情况下的疏散。在最早的概念设计中，体育场需要有一个可移动的盖子，重量超过7000吨。为了节省奥运，减轻重量，在施工过程中优化设计，取消了罩子。屋顶的膜结构可以覆盖整个礼堂侧面，也就是礼堂不会被淋湿。

说到“人文奥运”，设计大纲要求普及奥林匹克精神，弘扬中华民族优秀传统文化，充分考虑各类人员的要求，建立适宜的人文环境。

首先，整个鸟巢看台的设计是重叠的，上看台和中看台是悬臂式的，也就是设计成碗状的折叠看台，保证看台到球场中心的距离不超过140米，所有观众视野好，刺激了观众和运动员之间热烈的互动气氛。以人为本，满足各类人群的需求。比如专门为运动员设计的使用设施，包括更衣室、淋浴房、暖场等，都是流线型的，体现实用性和方便性；裁判、体育官员、贵宾和媒体使用的房间和设施也进行了详细设计。比如对于媒体来说，保证有专用频道和良好的工作环境，兼顾网络信号、设施等办公条件。在关爱残疾人、老人、残疾人方面，我们设计的残疾人座椅数量超过奥运标准0.2%的要求，轮椅座椅的位置不低于普通座椅的高度，保证轮椅观众和普通观众视线一致；引入第三空卫生间的概念，充分考虑卫生间的无障碍设施。

细节上也存在一些问题，比如在基地景观上设置休息椅、景观树、景观灯，银行设置自动柜员机等。在休息大厅休息时，设置的信息平台可以让你及时看到比赛。其他的细微之处，比如直饮水系统，适当的水压，都体现了人文关怀。

6.奥运会后，鸟巢的使用是如何规划的，会起到什么作用？

奥运会结束后，鸟巢可以承办特别重大的体育比赛、各类定期赛事和非竞赛性赛事，成为北京市民参加体育活动、享受体育娱乐的大型专业场所。鸟巢在建设初期预留了大量的运营区域，运营覆盖面很广，分为品牌运营和盈利运营。品牌运营，如大型文体活动。盈利运营包括:定期场地租赁(超市、酒店、餐厅)、冠名权、包厢、广告收入等。这两种不同性质的活动是相辅相成的。高质量、多场次的大型活动将极大提升体育场鸟巢的品牌，含金量高的品牌效应将全面提升租金收入、冠名权、广告、包厢价格等。