國(guó)家體育場(chǎng)——“鳥(niǎo)巢”

        國(guó)家體育場(chǎng)位于北京奧林匹克公園中心區(qū)南部，為2008年第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的主體育場(chǎng)。工程占地總面積21公頃，建筑面積258000m2。場(chǎng)內(nèi)觀眾坐席約為91000個(gè)，其中臨時(shí)坐席約11000個(gè)。奧運(yùn)會(huì)期間，國(guó)家體育場(chǎng)將舉行奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)開(kāi)閉幕式、田徑比賽及足球比賽決賽。會(huì)后將成為北京市民廣泛參與體育活動(dòng)及享受體育娛樂(lè)的大型專業(yè)場(chǎng)所，并成為具有地標(biāo)性的體育建筑和奧運(yùn)遺產(chǎn)。
        國(guó)家體育場(chǎng)主體建筑呈空間馬鞍橢圓形，如同巨大的容器。高低起伏波動(dòng)的基座緩和了容器的容積，而且給了它戲劇化的弧形外觀。各個(gè)結(jié)構(gòu)元素之間相互支撐，匯聚成網(wǎng)格狀——就如同一個(gè)由樹(shù)枝編織成的“鳥(niǎo)巢”，“鳥(niǎo)巢”這一名稱也因此而來(lái)。在這里，中國(guó)傳統(tǒng)文化中鏤空的手法、陶瓷的紋路、紅色的燦爛與熱烈，與現(xiàn)代最先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完美地相融在一起?！傍B(niǎo)巢”南北長(zhǎng)333米、東西寬294米，高69米。主體鋼結(jié)構(gòu)形成整體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥(niǎo)巢”結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量為4.2萬(wàn)噸，混凝土看臺(tái)分為上、中、下三層，看臺(tái)結(jié)構(gòu)為地下1層、地上7層的鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土看臺(tái)上部完全脫開(kāi)，互不相連，形式上呈相互圍合，基礎(chǔ)則坐在一個(gè)相連的基礎(chǔ)底板上。國(guó)家體育場(chǎng)屋頂鋼結(jié)構(gòu)上覆蓋了雙層膜結(jié)構(gòu)，即固定于鋼結(jié)構(gòu)上弦之間的透明的上層ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物，具有耐腐蝕特性和自潔性），保證場(chǎng)館的溫度和采光，和固定于鋼結(jié)構(gòu)下弦之下及內(nèi)環(huán)側(cè)壁的半透明的下層PTFE（聚四氟乙烯不粘涂料，具有極低的摩擦系數(shù)、良好的耐磨性以及極好的化學(xué)穩(wěn)定性）聲學(xué)吊頂。
        在防雷措施方面，“鳥(niǎo)巢”的防雷設(shè)計(jì)采用的是最傳統(tǒng)的防雷技術(shù)。充分利用建筑結(jié)構(gòu)自身的有利條件，將鳥(niǎo)巢的金屬屋面、鋼結(jié)構(gòu)中的鋼構(gòu)件、鋼筋混凝土中的鋼筋等通過(guò)焊接等方式進(jìn)行有效連接，整個(gè)“鳥(niǎo)巢”的“鋼筋鐵骨”部分構(gòu)成了一個(gè)理想的“籠式避雷網(wǎng)”。為防止雷擊時(shí)對(duì)人體的傷害，在場(chǎng)館內(nèi)人能觸摸到的部位，比如鋼柱等，都相應(yīng)作了等電位連接；“鳥(niǎo)巢””內(nèi)幾乎所有的設(shè)備都與“籠式避雷網(wǎng)”有可靠連接，保證雷電來(lái)臨瞬間產(chǎn)生的巨大電流能通過(guò)“籠式避雷網(wǎng)”導(dǎo)人地下，以此最大限度地保證場(chǎng)館自身、儀器設(shè)備和人身的安全。
        在抗震措施方面，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年。“鳥(niǎo)巢”所用鋼材強(qiáng)度是普通鋼的兩倍，是由我國(guó)自主創(chuàng)新研發(fā)的特種鋼材，集堅(jiān)固與柔韌于一體，從而保證了“鳥(niǎo)巢”在承受最大460兆帕的外力后，依然可以恢復(fù)到原有形狀。托起“鳥(niǎo)巢”最關(guān)鍵的是“肩部”結(jié)構(gòu)，這一部分所用的鋼材—— “Q460”鋼板厚度達(dá)到L10毫米，具有良好的抗震性、抗低溫性和可焊性等特點(diǎn)。為滿足抗震要求，鋼構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)部位還特別作了加厚處理，桿件的聯(lián)結(jié)方式一律為焊接，以增加結(jié)構(gòu)整體的剛度和強(qiáng)度?！傍B(niǎo)巢”凌空的屋頂氣勢(shì)不凡，支撐它的24根巨大鋼柱腳更是壯觀雄偉。為保證建造在8度抗震設(shè)防的高烈度地震區(qū)的“鳥(niǎo)巢”能站穩(wěn)腳跟，科研設(shè)計(jì)人員克服“鳥(niǎo)巢”柱腳集合尺寸大且構(gòu)造復(fù)雜、我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的計(jì)算假定與設(shè)計(jì)方法難以適用等情況，為這些鋼柱腳增加了底座和鉚釘，將柱腳牢牢鉚在了混凝土中。柱腳下的承臺(tái)厚度高達(dá)4～6米，24根巨大鋼柱分別與24個(gè)巨大的鋼筋混凝土墩子牢固地連在一起，共同擎起巨大的“鳥(niǎo)巢”。
        “鳥(niǎo)巢”充分體現(xiàn)了綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)的三大主題，將光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用在體育場(chǎng)的12個(gè)主通道上，總投資1000萬(wàn)元人民幣，總?cè)萘?30千瓦，對(duì)國(guó)家體育場(chǎng)電力供應(yīng)將起到良好的補(bǔ)充作用。同時(shí)對(duì)于提倡使用綠色能源、有效控制和減輕北京及周邊地區(qū)大氣污染，倡導(dǎo)綠色環(huán)保的生活方式起到積極的推動(dòng)作用和良好的示范效應(yīng)。
        “鳥(niǎo)巢”是被譽(yù)為“第四代體育館”的偉大建筑作品，奧運(yùn)會(huì)期間見(jiàn)證的不僅僅是人類21世紀(jì)在建筑與人居環(huán)境領(lǐng)域的不懈追求，也見(jiàn)證著中國(guó)這個(gè)東方文明古國(guó)不斷走向開(kāi)放的歷史進(jìn)程。

        國(guó)家游泳中心——“水立方”

        國(guó)家游泳中心又稱為“水立方”，位于北京奧林匹克公園內(nèi)，是北京為2008年夏季奧運(yùn)會(huì)修建的主游泳館，也是2008年北京奧運(yùn)會(huì)標(biāo)志性建筑物之一。它的設(shè)計(jì)方案，是經(jīng)全球設(shè)計(jì)競(jìng)賽產(chǎn)生的“水的立方”（[H2O]3）方案。“水立方”于2003年12月24開(kāi)工，在2008年1月28日竣工。與國(guó)家體育場(chǎng)(“鳥(niǎo)巢”)分列于北京城市中軸線北端的兩側(cè)，共同形成相對(duì)完整的北京歷史文化名城形象。
        “水立方”建筑面積79532m2，擁有固定座位數(shù)6000個(gè)，臨時(shí)座位數(shù)11000個(gè)，奧運(yùn)會(huì)期間和殘奧會(huì)期間將承辦游泳、跳水、花樣游泳的比賽項(xiàng)目。
“水立方”設(shè)計(jì)中不僅利用水的裝飾作用，同時(shí)還利用其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，在整個(gè)建筑內(nèi)外層包裹了ETFE膜（乙烯—四氟乙烯共聚物），具有有效的熱學(xué)性能和透光性，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，冬季保溫、夏季散熱，而且還會(huì)避免建筑結(jié)構(gòu)受到游泳中心內(nèi)部環(huán)境的侵蝕。水立方的內(nèi)外立面膜結(jié)構(gòu)共由3065個(gè)氣枕組成（其中最小的1～2平方米，最大的達(dá)到70平方米），覆蓋面積達(dá)到10萬(wàn)平方米，展開(kāi)面積達(dá)到26萬(wàn)平方米，是世界上規(guī)模最大的膜結(jié)構(gòu)工程，也是唯一一個(gè)完全由膜結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行全封閉的大型公共建筑。
        “水立方”的墻面和屋頂都分內(nèi)外三層，設(shè)計(jì)人員利用三維坐標(biāo)設(shè)計(jì)了3萬(wàn)多個(gè)鋼質(zhì)構(gòu)件，這3萬(wàn)多個(gè)鋼質(zhì)構(gòu)件在位置上沒(méi)有一個(gè)是相同的。游泳中心內(nèi)的泳池應(yīng)用了許多創(chuàng)新式的設(shè)計(jì)，如把室外空氣引入池水表面，帶孔的終點(diǎn)池岸，視覺(jué)和聲音發(fā)出信號(hào)等。還有一些高科技設(shè)備，如確定運(yùn)動(dòng)員相對(duì)位置的光學(xué)裝置、多角度三維圖像放映系統(tǒng)等，這些裝置將幫助觀眾更好地觀看比賽。
        在場(chǎng)館設(shè)計(jì)過(guò)程中還充分考慮了環(huán)保的需要。為了減少二氧化碳的產(chǎn)生，在設(shè)計(jì)中減少了電的使用。利用太陽(yáng)能電池提供電力。大幅度地使用了新型材料，使空調(diào)和照明負(fù)荷降低了20%～30%。另外，游泳中心消耗掉的水分將有80%從屋頂收集并循環(huán)使用，這樣可以減弱對(duì)于供水的依賴和減少排放到下水道中的污水。系統(tǒng)對(duì)廢熱進(jìn)行回收，熱回收冷凍機(jī)的應(yīng)用一年將節(jié)省60萬(wàn)度電。
        國(guó)家游泳中心的建設(shè)還應(yīng)用了其他節(jié)能環(huán)保技術(shù)，如采用內(nèi)外墻保溫，減少能量的損失；采用高效節(jié)能光源與照明控制技術(shù)等。這些新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新材料的采用，為我國(guó)今后建筑節(jié)能建設(shè)起到了良好的示范作用，還可進(jìn)一步帶動(dòng)和促進(jìn)我國(guó)建筑節(jié)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。為確?！八⒎健钡乃|(zhì)達(dá)到國(guó)際泳聯(lián)最新衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，泳池的水采用砂濾臭氧活性炭?jī)羲に嚕坑贸粞跸?。臭氧消毒不僅能有效去除池水異味，而且可消除池水對(duì)人體的刺激。
        此外，泳池?fù)Q水還將全程采用自動(dòng)控制技術(shù)，提高凈水系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低凈水藥劑和電力的消耗，可以節(jié)約泳池補(bǔ)水量50%以上。此外，泳池和水上游樂(lè)池將采用防滲混凝土以防滲漏。除了泳池用水，“水立方”的其他用水也十分節(jié)約。洗浴等廢水，將經(jīng)過(guò)生物接觸氧化、過(guò)濾，再用活性炭吸附并消毒后，用于場(chǎng)館內(nèi)便器沖洗、車庫(kù)地面的沖洗以及室外綠化灌溉。僅此一項(xiàng)就可每年節(jié)約用水44530噸。此外，為了減少水的蒸發(fā)量，“水立方”的室外綠地將在夜間進(jìn)行灌溉，采用以色列的微灌噴頭，可以節(jié)約用水5%。
        奧運(yùn)會(huì)后，國(guó)家游泳中心將對(duì)市民開(kāi)放，內(nèi)有游泳、跳水、嬉水樂(lè)園和冰上娛樂(lè)等設(shè)施。