关于“鸟巢”钢结构设计的若干思考

关于“鸟巢”钢结构设计的若干思考

  在造型上，国家体育场“鸟巢”的设计似乎得到了大多数人的首恳，“大剧院”时的争论主要是与传统环境的不协调，觉得造型还可以，但放的位置不是很恰当。“央视”大楼的造型似乎更多人不认可，甚至说什么“把中国当成怪异建筑的实验场。

   “鸟巢”由于它前卫的设计，大胆而夸张的造型而赢得了日益开放的中国人的认可。站在巨大的钢桁架组成的不规则的建筑面前，感觉有一种震撼的力量，想来想去，还是没有一个什么样的建筑能够比眼前的“鸟巢”更能代表现今的中国的激昂的情绪以及在世界上的位置。

   但从纯结构设计的角度，感觉在“鸟巢”钢结构的问题上还有很多值得思考的地方：

（1）“鸟巢”的钢结构是纯粹的钢结构，采用Q460高强钢厚板焊接，感决是很原始的钢结构的形式，很笨，没有先进性。同预应力结构、索结构、混合结构相比，很低级的结构形式，甚至没有1600年前的赵州桥或是古罗马的双层水道有创意。事实上在大型桥梁结构、大型厂房结构中应用的索结构、穹结构、复合结构更具有现代的结构设计理念。

（2）没有必要全部使用焊接。现场人工焊接质量很难控制、劳动条件差、工作量大，而高强螺栓连接质量控制容易，安装非常简便，20年前就在大型桥梁结构上得到广泛应用。至于外露面效果问题，完全可以通过装饰面板解决。

（3）半门型钢构柱应当采用体内预应力索的设计，由施加预应力的索承担主要应力，从而降低钢板的厚度，较少重量和用钢量。

（4）非主要桁架杆件完全没有必要采用等强度的钢板连接，可以采用非受力的装饰型的连接杆件，达到同样的装饰效果。现在的“鸟巢”钢结构是一个巨大的难以确定的超静定结构，很难精确地计算、控制各节点的实际应力状态，在温度、变形的作用下，各杆件的应力值会发生很大的变化。事实上，完全可以划分为若干个主要受力单元，简化超静定的次数，从而精确控制各杆件的计算与实际应力。

（5）考虑到北京多雨的天气，屋顶还是做成开合结构为好，采用一些新型的材料和工艺，制作开合屋面不是一件很难的事情，至少比发射“神六”飞船要容易的多。

   以上观点纯粹个人之短见，没有经过认真的计算与研究，只是思考，还望工程界的“三老四少”们能够宽凉。