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)首先,虽然建筑方案是老外的,但施工图都是由中国的甲级建筑设计单位和国家注册结构工程师做的结构设计。还有符合抗震规范的工程地质勘察报告。 并且进行了最高层次的由建设部组织的超限高层建筑抗震设防专项审查。
2)抗震设计第一步是明确抗震设防要求,也就是建筑所在地区的抗震设防烈度和地震动参数,这个在《中国地震动参数区划图》上有,具体的城市抗震设防烈度国家建筑抗震设计规范里也有规定。比如汶川的抗震设防烈度就是7度,昆明的抗震设防烈度是8度,一般7度抗震设防烈度,地震基本加速度为0.1g,8度抗震为地震基本加速度0.2g. 鸟巢和国家大剧院因为特别重要,进行了专门的地震安全性评估,比北京的其他建筑又提高了地震动参数。
3)确定了较高的抗震设防标准,《建筑工程抗震设防分类标准》根据建筑重要性、使用人数的不同把建筑分为甲乙丙丁四类,如三级甲等医院因为地震时要救人,定为甲级,其设防烈度和抗震措施要提高一度,设计采用的地震动参数要经过专门的地震安全性评价确定;
中小学教学楼因为学生多,自救能力弱,定为乙类,其设计采用的地震作用按照当地的抗震设防烈度,但抗震措施要提高一度,所以按照规范规定,这次汶川的中小学应当都采取8度的抗震措施,不应该突然倒塌。
一般建筑如住房设防类别为丙类,其设计采用的地震作用按照当地的抗震设防烈度,抗震措施也不提高。丁类的一般是仓库等,抗震要求更低。
鸟巢和国家大剧院都是甲类建筑。
4)开始设计,设计阶段首先给鸟巢和国家大剧院确定了合理的结构体系。
设计人员会根据房屋使用功能合理布置房屋的结构体系,一般低层建筑用现浇混凝土框架结构抗震效果很好;高层建筑或大型建筑要用框架-剪力墙结构才能满足抗震要求;再高的大楼一般要做成筒中筒结构或直接做成钢结构。
鸟巢和国家大剧院主体结构部分都是钢结构,特别抗震。
5)抗震的力学验算和抗震措施的采用,房屋的抗震作用体现为结构对地震振动和地震加速度的抵抗能力,房屋除了结构要能通过地震力的验算外,在建筑上还要采取不少抗震措施,如圈梁和构造柱的布置、看台等附着物的加固等,国家规范对此也有详细规定。 鸟巢和国家大剧院都从严进行。
6)综合审查鸟巢和国家大剧院,一个合格的设计一般包括建筑、结构、给排水、电气几个专业的说明和图纸,还看其他专业和抗震设计是不是符合,如有的地震易变形部位给排水管应当柔性连接。
建筑的结构设计是一回事,施工是另一回事。设计能不能变实物,关键要挑选施工单位了,加强监督。
对鸟巢和国家大剧院
1)建筑施工的每一个环节都至关重要的,不仅工人必须有技术训练的要求,还需要有严格步步验收的制度。因为混凝土都是所谓隐蔽工程,钢筋扎得对不对,型号数量错不错,只要混凝土一浇上,什么都看不见了。
2)施工中还有许许多多细节,是绝对不能疏忽的。
好在鸟巢和国家大剧院最不缺的就是钱,所以用最好的施工、最好的材料,实现了最高的抗震标准。
国家体育场(“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李兴刚等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。
“鸟巢”以巨大的钢网围合、覆盖着9.1万人的体育场;观光楼梯自然地成为结构的延伸;立柱消失了,均匀受力的网如树枝般没有明确的指向,让人感到每一个座位都是平等的,置身其中如同回到森林;把阳光滤成漫射状的充气膜,使体育场告别了日照阴影;整个地形隆起4米,内部作附属设施,避免了下挖土方所耗的巨大投资。工程总造价22.67亿元。
鸟巢是一个大跨度的曲线结构,有大量的曲线箱形结构,设计和安装均有很大挑战性,在施工过程中处处离不开科技支持。“鸟巢”采用了当今先进的建筑科技,全部工程共有二三十项技术难题,其中,钢结构是世界上独一无二的。“鸟巢”钢结构总重4.2万吨,最大跨度343米,而且结构相当复杂,其三维扭曲像麻花一样的加工,在建造后的沉降、变形、吊装等问题正在逐步解决,相关施工技术难题还被列为科技部重点攻关项目。“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。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。为了有效控制构件的最大壁厚,减小焊接工作量,使连接构造比较合理,在设计中采用了高强度的Q460钢材。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。
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。
鸟巢设计中充分体现了人文关怀,碗状座席环抱着赛场的收拢结构,上下层之间错落有致,无论观众坐在哪个位置,和赛场中心点之间的视线距离都在140米左右。 “鸟巢”的下层膜采用的吸声膜材料、钢结构构件上设置的吸声材料,以及场内使用的电声扩音系统,这三层“特殊装置”使“巢”内的语音清晰度指标指数达到0.6——这个数字保证了坐在任何位置的观众都能清晰地收听到广播。 “鸟巢”的相关设计师们还运用流体力学设计,模拟出91000个人同时观赛的自然通风状况,让所有观众都能享有同样的自然光和自然通风。 “鸟巢”的观众席里,还为残障人士设置了200多个轮椅座席。这些轮椅座席比普通座席稍高,保证残障人士和普通观众有一样的视野。赛时,场内还将提供供助听器并设置无线广播系统,为有听力和视力障碍的人提供个性化的服务。
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。