体育馆封闭型顶棚采用钢筋砼结构好还是网架结构好
体育馆跨度大，采用钢筋砼结构比较笨重一般采用网架结构比较合适。
北京奥运场鸟巢的结构分析
图片:http://www.beijing2008.cn/cptvenues/venues/nst/index.shtml
北京年2008奥运会开幕式的体育场馆！
“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。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。
“鸟巢”是2008年北京奥运会主体育场。由2001年普利茨克奖获得者赫尔佐格、德梅隆与中国建筑师合作完成的巨型体育场设计，形态如同孕育生命的“巢”，它更像一个摇篮，
寄托着人类对未来的希望。设计者们对这个国家体育场没有做任何多余的处理，只是坦率地把结构暴露在外，因而自然形成了建筑的外观。
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，河南舞阳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。
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。
许多看过“鸟巢”设计模型的人这样形容：那是一个用树枝般的钢网把一个可容10万人的体育场编织成的一个温馨鸟巢！用来孕育与呵护生命的“巢”，寄托着人类对未来的希望。
整个体育场结构的组件相互支撑，形成网格状的构架，外观看上去就仿若树枝织成的鸟巢，其灰色矿质般的钢网以透明的膜材料覆盖，其中包含着一个土红色的碗状体育场看台。在这里，中国传统文化中镂空的手法、陶瓷的纹路、红色的灿烂与热烈，与现代最先进的钢结构设计完美地相融在一起。
整个建筑通过巨型网状结构联系，内部没有一根立柱，看台是一个完整的没有任何遮挡的碗状造型，如同一个巨大的容器，赋予体育场以不可思议的戏剧性和无与伦比的震撼力。这种均匀而连续的环形也将使观众获得最佳的视野，带动他们的兴奋情绪，并激励运动员向更快、更高、更强冲刺。在这里，人，真正被赋予中心的地位。
更为匠心独具的是，“鸟巢”把整个体育场室外地形微微隆起，将很多附属设施置于地形下面，这样既避免了下挖土方所耗的巨大投资，而隆起的坡地在室外广场的边缘缓缓降落，依势筑成热身场地的2000个露天座席，与周围环境有机融合，并再次节省了投资。
评审委员会主席、中国工程院院士关肇邺评价说，这个建筑没有任何多余的处理，一切因其功能而产生形象，建筑形式与结构细部自然统一。
评审委员会和许多其他建筑界专家都认为，“鸟巢”将不仅为2008年奥运会树立一座独特的历史性的标志性建筑，而且在世界建筑发展史上也将具有开创性意义，将为21世纪的中国和世界建筑发展提供历史见证。
设计并搭建“鸟巢”不易，要让“鸟巢”在未来的日子里充满生机与活力更为不易。据介绍，“鸟巢”设计之初和深化设计的过程中，一直贯穿着节俭办奥运和可持续发展的理念，在满足奥运使用功能的前提下，充分考虑永久设施和临时设施的平衡。按照要求，“鸟巢”共设10万个座席，其中8万个是永久性的，另外两万个是奥运会期间临时增加的。
在此基础上，设计中将“鸟巢”的功能与周围地区日后定位乃至整个城市的中长远发展规划结合起来考虑。根据已确定的规划方案，“鸟巢”所在的奥林匹克公园中心区赛后将成为一个集体育竞赛、会议展览、文化娱乐、商务和休闲购物于一体的市民公共活动中心。作为北京奥运会主体育场，“鸟巢”将成为北京的标志性建筑之一，在相当长时期内，也将成为参观旅游的热点地区。同时，“鸟巢”在设计建设中，还在场地和空间的多功能上下了很大功夫，以提高场馆利用效率，除能够承担开幕、闭幕和体育比赛外，还将满足健身、商务、展览、演出等多种需求，为成功实施“后奥运开发”奠定坚实基础。
作为北京奥运会主体育场的国家体育场将采用太阳能光伏发电系统。绿色奥运、科技奥运、人文奥运是北京奥运的三大主题，此次尚德太阳能光伏发电系统落户“鸟巢”，将清洁、环保的太阳能发电与国家体育场容为一体，不仅是对北京奥运会三大主题的极好体现，同时对于提倡使用绿色能源、有效控制和减轻北京及周边地区大气污染，倡导绿色环保的生活方式将起到积极的推动作用和良好的示范效应。 太阳能光伏发电系统技术目前处于世界先进水平，该太阳能发电系统是由无锡尚德太阳能电力有限公司自主研发并向国家体育场独家提供，安装在国家体育场的12个主通道上，总投资1000万元人民币，总容量130千瓦，对国家体育场电力供应将起到良好的补充。
奥运场馆鸟巢的安全措施使用了那些高科技
“鸟巢”的中方设计师们经过多次论证，借用了流体力学设计中的一种计算机CFD模拟方法，对“鸟巢”的观众席进行了热舒适度、风舒适度的模拟分析实验。它可以精确模拟出“鸟巢”的钢结构和膜结构，模拟出91000人同时观赛时的自然通风状况，并计算出每个区域的观众能感受到的温度和湿度气流速度，在图纸上用不同颜色标示出来。现在，“鸟巢”所有的通风设施，都是按照这个模拟分析对外国设计师的图纸进行调整优化的结果。无论观众坐在上层看台还是下层看台、普通座位还是VIP席，都能享受到自然光和自然风，达到较好的舒适度。
华南理工大学的设计人员跟国家队的李永波总教练以及林丹、张宁等队员交流，问他们，哪次大赛的场馆设计完全符合羽毛球运动要求，让人挑不出一点毛病的？大家都说，印象中还真没有。——这也难怪，目前世界上所有能举行大赛的高水平体育场馆，几乎没有哪个是为羽毛球比赛专门设计的。
没有可供借鉴的先例，只能靠中国人自己想办法。
经过多次论证，决定采用观众席席下送风的空调设计，也就是看台内增设空调送风管道，让凉风从观众的座椅下面吹出来。每两个座位下面，有三个直径各13厘米的送风口，整个体育馆中，这样的送风口共有1万多个。
采用这样的设计有两个好处:首先是降低了风速。风速大小与出风管道的横截面积是成反比的，把一个出风口“分解”成了1万多个出风口，风速当然就小了；其次是避免了空调风向对场上运动员的影响。一般体育馆空调的送风管道是在屋顶，风从上面吹下来，再吹向四面的观众席，冷气在由上面转向侧面的过程中会形成一个涡旋气流，影响到羽毛球的飞行线路，现在将出风口设计在观众席下，回风口设计在两层观众席之间，就避免了涡旋气流的产生。
席下送风，说起来容易，做起来却有点难。体育馆观众席的下方，实际上是观众集散大厅，洗手间、休息室和许多功能用房都设在那里，空调管道要从这些房间上面通过去。而北工大体育馆的独特外观要求建筑物不能太高，如果在屋顶加上管道，会让这些房间的使用空间变得更加矮小，何况这些房间功能不同，本身也需要不同的管道。为了避让开送风管道，同时让有限的空间得到最大的利用，中国设计师们反复修改，最终的设计方案与最初图纸相比，几乎所有房间的位置都挪了一遍。
不仅在空调上下功夫，连每一扇门的位置都经过精心考虑。在最初的图纸上，为了疏散方便，休息大厅的门和观众席的门都是两两相对的。后来有专家提出，比赛的时候如果两扇门同时打开，会形成穿堂风，影响场上比赛。设计师们马上作了修改，把门的位置错开了。
经过种种改进，现在，羽毛球馆内的风速可以控制在0.2米/秒以下，完全符合国际羽联的要求。除了保证运动员能发挥最佳的竞技水平，也能保证观众席的舒适度——观众席的温度在25℃至27℃之间，场内则是26℃到28℃。依靠自己的智慧，中国人成功解决了困扰国际羽坛多年的“老大难”问题。
鸟巢的钢结构：巨大的不规则网状结构是依据什么排列的？
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。“
2008北京鸟巢是干什么用的？
被称作“第四代体育馆”的“鸟巢”国家体育场是2008年北京奥运会的标志性建筑，她位于北京北四环边，包含在奥林匹克国家森林公园之中。占地面积20.4万平米，总建筑面积25.8万平米，拥有9.1万个固定座位，内设餐厅、运动员休息室、更衣室等。2008年奥运会期间，承担开幕式、闭幕式、田径比赛、男子足球决赛等赛事活动。该工程总投资4.5亿美元，是全球目前投资最大的建筑物，也是迄今为止世界上最具现代化和人性化的体育场馆。 “鸟巢”因其主体由一系列辐射式的钢结构旋转而成，外型酷似鸟巢而得名。其建筑顶面呈马鞍型，长轴为332.3米，短轴为297.3米。主体框架建成之后，在“鸟巢”顶部的网架结构外表面将贴上一层乳白色半透明聚四氟乙烯(ETFE)的充气塑膜，使用这种膜后，阳光不是直射，而是通过漫反射进入到体育场内，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，同时也起到为场内座位遮风挡雨的功能。正是“鸟巢”在建筑结构以及外部装饰上的独具匠心，使得她与国家游泳中心、北京首都国际机场、上海世界金融中心、国家大剧院、中央电视台等建筑入选2005年底美国《商业周刊》评选出的中国新十大建筑奇迹。 4月初，CMTM的记者走进了正在进行吊装的“鸟巢”施工工地。 “鸟巢”主体采用抗震墙结构与钢混凝土框架结合的体系，这种全新的结构体系具有高抗震、高安全、承载力强的特点。其外部结构是由24根巨大的钢结构立柱组成，立柱为三角形格构柱，上端大、下端小，其中最高的立柱在东西两个方向，高可达78米，最低的立柱在南北方向，高度为60米。钢结构所使用的钢材厚度达11厘米，工程设计总用钢量为5万吨。整个工程形状独特，所采用的重型钢结构中有大量曲线结构，因此在钢材质量、钢结构的设计、加工以及安装都存在着很大挑战。据专家称：“鸟巢”是目前国内外体育场馆中用钢量最多、规模最大、施工难度最大、拥有多项世界顶级施工技术难题的大型钢结构工程。 “鸟巢”工程由北京城建集团总承包，北京城建与浙江精工组建的城建精工、中信国华为次承包商，他们各负责一半的“鸟巢”工程。 玛姆特重型设备运输安装有限公司承担了城建精工部分的钢结构吊装，吊装总量为2.5万吨，平均每两天吊装115吨。该公司关新宇经理向我们介绍：“玛姆特是2005年8月正式进入“鸟巢”施工工地的。公司配备了一台800吨德玛格CC4800履带起重机、一台600吨德玛格CC2800和一台300吨德玛格CC1800起重机进行吊装，其中300吨起重机是刚刚进场的，现在起重机还在组装中，800吨起重机主要是用来进行这些立柱的吊装，特别是立柱上部的吊装对接工作，上下部分对接上之后，工人开始进行焊接。” 由于“鸟巢”工地有大量的建筑材料、各种运输车辆以及中小吨位辅助吊装起重机，使得施工现场场地非常狭小，起重机站位受到限制，不能近距离地接近钢结构安装位置，加大了起重机作业半径，在这样的情况下要将重达800吨的立柱整体钢结构精确安装到位也是一大难题。针对工程特点、结构形式、构件重量及现场场地情况，为降低构件的拼装难度，保证节点焊接质量，施工设计方决定对立柱分段吊装。首先将钢结构在地上像搭积木一样拼起来，在工地进行现场焊接，这样形成的结构叫装配式结构件，接下来将这些焊接完的装配式结构件进行吊装和焊接。尽管这样，外型奇特、结构复杂的立柱上部的吊装和与下部的对接工作对起重机和吊装公司也是一个巨大的考验，如何选择吊装时的吊点和支撑点都需要经过精确的吊装计算。 “鸟巢”上部的横梁吊装也是工程中的难点之一，这些横梁面积最大可达25m×20m，最小重量为100吨，最大重量可达136吨。在“鸟巢”内部，我们看到围着内场立了许多高大的钢梁，关经理向我们解释说：“这些是临时支撑，分外环、中环、内环，它们是用来临时支撑“鸟巢”钢结构横梁的，横梁与立柱全部焊接完成之后，所有这些临时支撑都将拆除”。交谈之中，我们看到一个横梁被起重机吊在空中，准备就位。由于横梁面积大，就位位置高，工程人员在横梁上还牵了两根绳子，由地上的工作人员拉着绳子来协助起重机将横梁吊装到位。“鸟巢”的屋顶站着的两名工程指挥人员，正用手势与地面的起重机指挥人员进行交流，确定横梁的精确位置。 而在“鸟巢”另一半，中国核工业中原建设公司工程机械公司承担着中信国华部分的钢结构吊装工程，那里也是一番热火朝天的景象。一台黄色的利勃海尔起重机正在进行外部立柱上半部分吊装。 “我们采用的是一台800吨利勃海尔LR1800履带起重机和一台600吨起重机进行吊装。由于最高的立柱可达78米，工作半径为22～24米，800吨起重机的超起配重最大达到350吨。我们承担吊装的这一部分主体钢结构安装完毕后，将与玛姆特承担的那一部分钢结构实现对接，这样“鸟巢”的外部钢结构就全部完成，接下来将是内部的小部件钢结构吊装工程。”在采访中，中核中原公司吊装运输部张鑫经理向我们介绍说。 钢结构构件体型大，单体重量重，节点复杂，在风沙较大、气温偏低的北京冬、春季进行构件起吊、直立、就位、高空稳定及安装精度控制均难度极大。在问及吊装工程中的难点时，关经理和张经理都认为：“由于吊装物吨位重，迎风面积大，吊装过程中风载荷也会很大，几百吨的吊装物在风中来回摇晃，起重机还要负载行走，这对起重机的安全作业是很大考验，而吊装时又不允许钢结构碰到任何东西，因此只有在风速不超过12米/秒时才可以作业。” 按照工程计划，中核中原工程公司和玛姆特公司各自负责的“鸟巢”主体钢结构7月20日实现对接，这个钢铁铸成的艺术品已初具雏形。从设备进场到大型钢结构主体吊装结束，只用了不到一年的时间，现代化的吊装技术和吊装设备为吊装工程顺利完成提供了有利的技术保障