“鳥巢”的背后：為CATIA與ANSYS喝彩

    首次在建筑工程中應(yīng)用基于CATIA空苣Ｐ偷娜維設(shè)計方法，成功地解決了復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)、扭曲構(gòu)件與特殊節(jié)點建模問題。在ANSYS軟件平臺上開發(fā)了大跨度結(jié)構(gòu)讀者設(shè)計與優(yōu)化功能模塊，滿足鳥巢復(fù)雜大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計需求。

國家體育場以科技創(chuàng)新實現(xiàn)“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”三大理念的一個小細(xì)節(jié)，自設(shè)計開始，國家體育場在落實三大理念方面呈現(xiàn)出一系列亮點。

    在落實“綠色奧運”方面，國家體育場采用了國際先進的雨洪利用系統(tǒng)，體育場設(shè)計采用的該系統(tǒng)為目前世界范圍內(nèi)建筑雨水深度處理回用規(guī)模-大、技術(shù)最先進的雨洪利用系統(tǒng)。建有六個儲水池總?cè)莘e12000立方米，年處理能力5.8萬噸，處理后中水用于比賽場地草坪灌溉、空調(diào)水冷卻、沖廁、綠化、消防等9類用途。利用了先進能源利用技術(shù)：地源熱泵，利用場地中間面積約為8000平方米的足球場草皮下的土壤資源，為國家體育場的冬季采暖和夏季制冷提供了空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源。此外，還有先進的空氣處理技術(shù)、微氣候研究，綠色照明技術(shù)、能源系統(tǒng)及高效智能管理技術(shù)，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的總發(fā)電容量為130千瓦。

    國家體育場以建設(shè)中對科技的需求為出發(fā)點，提高體育場建設(shè)科技創(chuàng)新能力，積累高科技應(yīng)用于體育場的經(jīng)驗，使科技創(chuàng)新成為u三大理念”的動力和保障。在設(shè)計和施工過程中，針對建設(shè)過程中的若干“瓶頸”和焦點問題，重點安排一批科研l(wèi)關(guān)項目和課題，解決設(shè)計和建設(shè)中的難題。在各專業(yè)設(shè)計上重點應(yīng)用較成熟并具有科技含量的技術(shù)，體現(xiàn)一流的體育場館建設(shè)和運營的科技水平。如首次在建筑工程中應(yīng)用基于CATIA空間模型的三維設(shè)計方法，成功地解決了復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)、扭曲構(gòu)件與特殊節(jié)點建模問題。在ANSYS軟件平臺上開發(fā)了大跨度結(jié)構(gòu)讀者設(shè)計與優(yōu)化功能模塊，滿足鳥巢復(fù)雜大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計需求。提出鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方法研究：大跨度結(jié)構(gòu)溫度場計算方法。在新材料新技術(shù)方面應(yīng)用了ETFE和PTFE膜結(jié)構(gòu)。此外，科技方面還表現(xiàn)在消防性能化設(shè)計和安全疏散模擬分析、聲學(xué)環(huán)境的研究、虹吸雨水排水系統(tǒng)、熱環(huán)境舒適度的研究等。

    值得一提的是國家體育場在落實科技奧運上體現(xiàn)出來3施工亮點：施工中應(yīng)用了灌注樁基礎(chǔ)工程施工技術(shù)研究，國家體育場工程整個坐落在2700根基礎(chǔ)樁上，樁基受力復(fù)雜，在研究的基礎(chǔ)上，確定了樁、3、承臺共同作用的設(shè)計方案。取得了單樁承載力特征值等參數(shù)，為工程樁設(shè)計優(yōu)化和施工質(zhì)量控制提供了充分依據(jù)，保證了工程質(zhì)量，節(jié)省工程造價20%%以上?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性100年技術(shù)研究，解決了超長、大體積混凝土結(jié)構(gòu)抗裂等技術(shù)難題。該項成果通過專家鑒定，達到國際先進水平。異型混x土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及應(yīng)用研究，針對工程斜柱、斜梁及不規(guī)則邊梁等異型結(jié)構(gòu)等多項研究，研發(fā)了斜柱、斜梁專用模架體系，超高混凝土斜柱泵送頂升等技術(shù)，成功解決了施工難題。此外，非預(yù)應(yīng)力薄壁預(yù)制清水混凝土看臺板施工，空間彎扭箱型截面構(gòu)件及多向微扭空間節(jié)點的研究，鋼結(jié)構(gòu)x溫焊接試驗研究應(yīng)用，高強鋼Q460厚板焊接性試驗、焊接工藝技術(shù)研究，鋼結(jié)構(gòu)溫度影響及合攏技術(shù)的研究應(yīng)用，巨型馬鞍型空間鋼結(jié)構(gòu)的支撐卸載x術(shù)研究，大型鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量控制與管理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā)等都是在施工中呈現(xiàn)出的一系列亮點。國家體育場工程部分施工項目國內(nèi)尚無相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，或者現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不能滿足工程施工及質(zhì)量驗收需求，為此制訂了包括《國家體育場鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》、《國家體育場預(yù)制清水x凝土看臺質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》等7個企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并完成專家論證和市建委備案。