2018年8月，第29屆奧運(yùn)會(huì)開閉幕式、田徑、足球比賽在國家體育場(chǎng)——鳥巢舉行。仿生設(shè)計(jì)和鳥巢形狀的國家體育場(chǎng)為2008年奧運(yùn)會(huì)樹立了獨(dú)特的歷史地標(biāo)建筑。它也像一個(gè)巨大的容器，無論從近處看還是從遠(yuǎn)處看，都給人留下了深刻而獨(dú)特的印象。

鳥巢位于北京奧林匹克公園，就在北京中軸線的北面。建筑面積25.8萬平方米，用地面積20.4萬平方米，擁有座位9.1萬個(gè)，其中臨時(shí)座位1.1萬個(gè)。整個(gè)鳥巢屋頂呈馬鞍形，長(zhǎng)軸南北向333米，短軸東西向299米，最高點(diǎn)東西向。2007年11月，《泰晤士報(bào)》評(píng)選出全球在建十大“建筑奇跡”，鳥巢排名第一——鳥巢在建筑史上留下了重要的印記。

國家體育場(chǎng)有限公司主要負(fù)責(zé)鳥巢的投資、融資、建設(shè)、管理、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)和移交。當(dāng)時(shí)我是國家體育場(chǎng)有限公司(鳥巢)的副總經(jīng)理，親自參與了整個(gè)鳥巢的建設(shè)。在這里，我想分享一些鳥巢設(shè)計(jì)和施工期間的經(jīng)驗(yàn)。

1.鳥巢和其他建筑有什么區(qū)別？

鳥巢仿生設(shè)計(jì)，貼近自然。這個(gè)體育場(chǎng)，形狀像鳥巢，習(xí)慣被稱為“鳥巢”。這種對(duì)自然的模仿得到了人們的認(rèn)可和喜愛，也讓人對(duì)自然界的鳥巢產(chǎn)生了好奇。筑巢是鳥類的天性，巢就像一個(gè)家，給鳥類尤其是幼鳥帶來穩(wěn)定和安全；鳥類在筑巢方面表現(xiàn)出非凡的技能和創(chuàng)造力。有些鳥巢形狀奇特，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而堅(jiān)固，它們的“建筑藝術(shù)”讓我們的建筑師羨慕不已。猛禽的巢，如蒼鷺、鸛等，習(xí)慣于白天活動(dòng)，極其堅(jiān)固，能經(jīng)受幾百年的風(fēng)雨，甚至傳給“后代”。這些大鳥的巢以大而堅(jiān)固而取勝，而小鳥的巢以其功能結(jié)構(gòu)和使用材料的多樣性而聞名。戴菊英是俄羅斯北部森林中最小的鳥。它用衣服和苔蘚做窩，窩里襯著柔軟的皮毛，從外面看像個(gè)酒杯。窩重20克左右，保暖性極佳。戴菊英可以離開窩一個(gè)半小時(shí)，不用擔(dān)心里面的蛋涼了。下雨時(shí)，巢可以吸收60多克的水，但巢絕對(duì)是干的。巢太穩(wěn)了，再強(qiáng)的風(fēng)也沒辦法。戴菊英的巢之所以穩(wěn)定，不僅得益于其三層復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和精心挑選的保溫材料，還得益于其由蜘蛛絲制成的結(jié)構(gòu)，這種材料具有驚人的堅(jiān)固性和彈性。此外，樹枝下還掛著鳥巢，建筑結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。感興趣的朋友可以通過查詢相關(guān)信息或?qū)嵉乜疾?，了解更多關(guān)于鳥巢的奇觀?？梢哉f是大自然的杰作。

3.鳥巢鋼結(jié)構(gòu)施工、安裝、搭建難度大嗎？如何保證這個(gè)巨大的“全鋼”結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性、安全性和可靠性？

目前我們看到的關(guān)于鳥巢外觀最直接的印象就是節(jié)點(diǎn)多且復(fù)雜，最多13個(gè)。我們知道鋼結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)會(huì)變形，由于焊接會(huì)在鋼板中產(chǎn)生殘余應(yīng)力，不利于焊接的安全性和質(zhì)量。因此，多筋焊接很難控制接頭中產(chǎn)生的附加二次應(yīng)力，同時(shí)也很難保證焊接不變形。這需要我們的設(shè)計(jì)師和焊接工程師對(duì)每個(gè)接頭進(jìn)行焊接工藝研究，如果需要，還要經(jīng)過多次專家演示，最終得到保證焊接質(zhì)量的方法。這項(xiàng)技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。

一般建筑中的鋼筋混凝土柱是直的，所以它們承受的應(yīng)力最好。但鳥巢的很多混凝土框架柱都是為了建筑的需要而傾斜的，有些柱子從一樓直接連到四樓。我稱之為跨層柱。按照傳統(tǒng)的模板技術(shù)，很難保證柱的表面光滑，從而滿足建筑外觀。為了達(dá)到柱表面清潔平整的效果，施工中設(shè)計(jì)了一種方法:采用鋼板制作永久外模，內(nèi)部根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)布置鋼筋，解決了十層柱的模板問題，保證了外觀質(zhì)量和工期。

鳥巢鋼結(jié)構(gòu)彎曲扭桿的加工制造難度很大。為此，鋼結(jié)構(gòu)加工廠開發(fā)了多點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制液壓成型系統(tǒng)，其中各點(diǎn)坐標(biāo)由計(jì)算機(jī)控制，彎曲扭板由液壓裝置形成。

鳥巢的大型鋼結(jié)構(gòu)對(duì)溫度非常敏感，因此溫度的計(jì)算和控制尤為重要。設(shè)計(jì)中做了很多計(jì)算假設(shè)和分析，嚴(yán)格控制了屋面主要鋼結(jié)構(gòu)在合攏和卸載時(shí)的溫度，將溫度對(duì)結(jié)構(gòu)安全的不利影響降到最低。

此外，如何計(jì)算鳥巢特殊形狀上的風(fēng)荷載也需要研究。中外設(shè)計(jì)工程師通過風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M鳥巢在風(fēng)荷載作用下的形狀系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)，用于鋼結(jié)構(gòu)和屋蓋膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以保證結(jié)構(gòu)的安全性。

4.鳥巢“屋頂”安裝膜材料有什么優(yōu)勢(shì)？

鳥巢的立面沒有鑲嵌任何材料，建筑主要表現(xiàn)鳥巢的編織圖案，同時(shí)也主要是為了讓體育場(chǎng)成為一個(gè)自然的環(huán)境，但是里面的很多功能房間都是用玻璃幕墻圍起來的，都是封閉的。整個(gè)屋頂呈馬鞍形，ETFE薄膜鋪設(shè)在屋頂?shù)匿摻钪g。ETFE膜是一種透光率97%的無機(jī)材料，基本透明，類似玻璃，主要防屋頂雨雪。在鋼結(jié)構(gòu)的下弦，也就是禮堂的“棚”頂，安裝了聚四氟乙烯膜，功能很多。一是作為頂棚，光線通過兩層膜結(jié)構(gòu)以漫射的形式進(jìn)入體育場(chǎng)，大大減少了物體的光線投射，使體育場(chǎng)具有良好的燈光效果。另外具有吸音功能，配合電聲的聲音設(shè)計(jì)，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)聲音清晰的水平。

薄膜結(jié)構(gòu)

5.鳥巢如何體現(xiàn)“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”三大理念？

在建設(shè)初期，也就是設(shè)計(jì)初期，要充分考慮三個(gè)概念的落實(shí)。

“綠色奧運(yùn)”首先體現(xiàn)在可再生能源的利用上。鳥巢周邊12道防盜門安裝太陽能光伏板，利用太陽能補(bǔ)充照明，總發(fā)電量130 kW足球場(chǎng)地下設(shè)置地源熱泵系統(tǒng)，可補(bǔ)充中央空調(diào)節(jié)冷熱源系統(tǒng)，地下100米深度換水，冬暖夏涼。這種自然能源的應(yīng)用也符合可持續(xù)發(fā)展的要求。水資源的利用也是一個(gè)關(guān)鍵問題。我們?cè)O(shè)計(jì)安裝了目前國內(nèi)最大的單體建筑雨水利用系統(tǒng)。通過六個(gè)水庫，有組織地收集屋頂、庭院和景觀上的雨水，通過水處理系統(tǒng)，水質(zhì)高于中水指標(biāo)。主要用于灌溉、補(bǔ)水、沖廁、冷卻塔補(bǔ)水等。年處理水量5.8萬噸。

彩虹利用系統(tǒng)

體育場(chǎng)禮堂的溫度、濕度和風(fēng)速是保證奧運(yùn)會(huì)更好舉辦的重要方面。通過模擬溫度、濕度、風(fēng)速對(duì)人體的影響，改進(jìn)出入口位置，設(shè)置自然通風(fēng)設(shè)施，使體育場(chǎng)盡可能自然通風(fēng)，使體育場(chǎng)人員感到舒適。在綠色照明技術(shù)方面，采用節(jié)能、環(huán)保、可回收的燈具和智能控制系統(tǒng)，最大限度地降低能耗。鳥巢的弱電系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)決定了鳥巢的功能等級(jí)。要保證節(jié)能環(huán)保和可靠性。已經(jīng)開展了幾個(gè)技術(shù)研究項(xiàng)目，包括不同氣候環(huán)境下大氣對(duì)照明的影響。通過實(shí)際測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，得到了所需的大氣吸收系數(shù)，填補(bǔ)了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的空空白。

在“科技奧運(yùn)”方面，9.1萬觀眾的疏散是一個(gè)不容忽視的問題。因此設(shè)計(jì)公司委托英國專業(yè)公司做模擬安全疏散分析，通過分析調(diào)整出入口和主要疏散通道。例如，通過安全分析，將通向5-6層的大樓梯調(diào)整為具有轉(zhuǎn)角，并增加疏散橋以滿足緊急情況下的疏散。在最早的概念設(shè)計(jì)中，體育場(chǎng)需要有一個(gè)可移動(dòng)的蓋子，重量超過7000噸。為了節(jié)省奧運(yùn)，減輕重量，在施工過程中優(yōu)化設(shè)計(jì)，取消了罩子。屋頂?shù)哪そY(jié)構(gòu)可以覆蓋整個(gè)禮堂側(cè)面，也就是禮堂不會(huì)被淋濕。

說到“人文奧運(yùn)”，設(shè)計(jì)大綱要求普及奧林匹克精神，弘揚(yáng)中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，充分考慮各類人員的要求，建立適宜的人文環(huán)境。

首先，整個(gè)鳥巢看臺(tái)的設(shè)計(jì)是重疊的，上看臺(tái)和中看臺(tái)是懸臂式的，也就是設(shè)計(jì)成碗狀的折疊看臺(tái)，保證看臺(tái)到球場(chǎng)中心的距離不超過140米，所有觀眾視野好，刺激了觀眾和運(yùn)動(dòng)員之間熱烈的互動(dòng)氣氛。以人為本，滿足各類人群的需求。比如專門為運(yùn)動(dòng)員設(shè)計(jì)的使用設(shè)施，包括更衣室、淋浴房、暖場(chǎng)等，都是流線型的，體現(xiàn)實(shí)用性和方便性；裁判、體育官員、貴賓和媒體使用的房間和設(shè)施也進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。比如對(duì)于媒體來說，保證有專用頻道和良好的工作環(huán)境，兼顧網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、設(shè)施等辦公條件。在關(guān)愛殘疾人、老人、殘疾人方面，我們?cè)O(shè)計(jì)的殘疾人座椅數(shù)量超過奧運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)0.2%的要求，輪椅座椅的位置不低于普通座椅的高度，保證輪椅觀眾和普通觀眾視線一致；引入第三空衛(wèi)生間的概念，充分考慮衛(wèi)生間的無障礙設(shè)施。

細(xì)節(jié)上也存在一些問題，比如在基地景觀上設(shè)置休息椅、景觀樹、景觀燈，銀行設(shè)置自動(dòng)柜員機(jī)等。在休息大廳休息時(shí)，設(shè)置的信息平臺(tái)可以讓你及時(shí)看到比賽。其他的細(xì)微之處，比如直飲水系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)乃畨?，都體現(xiàn)了人文關(guān)懷。

6.奧運(yùn)會(huì)后，鳥巢的使用是如何規(guī)劃的，會(huì)起到什么作用？

奧運(yùn)會(huì)結(jié)束后，鳥巢可以承辦特別重大的體育比賽、各類定期賽事和非競(jìng)賽性賽事，成為北京市民參加體育活動(dòng)、享受體育娛樂的大型專業(yè)場(chǎng)所。鳥巢在建設(shè)初期預(yù)留了大量的運(yùn)營(yíng)區(qū)域，運(yùn)營(yíng)覆蓋面很廣，分為品牌運(yùn)營(yíng)和盈利運(yùn)營(yíng)。品牌運(yùn)營(yíng)，如大型文體活動(dòng)。盈利運(yùn)營(yíng)包括:定期場(chǎng)地租賃(超市、酒店、餐廳)、冠名權(quán)、包廂、廣告收入等。這兩種不同性質(zhì)的活動(dòng)是相輔相成的。高質(zhì)量、多場(chǎng)次的大型活動(dòng)將極大提升體育場(chǎng)鳥巢的品牌，含金量高的品牌效應(yīng)將全面提升租金收入、冠名權(quán)、廣告、包廂價(jià)格等。