設(shè)計理念超前的“鳥巢”早已是萬眾矚目的焦點，而在8月8日晚，隨著開幕式的舉行，鳥巢的光芒將徹底綻放。然而你是否知道，在光芒的背后，這個建筑史上的奇跡究竟凝聚了多少設(shè)計及施工人員的智慧。

Q460鋼抗震防裂

　　國家體育場“鳥巢”所使用的“Q460”鋼材，是國內(nèi)首次在建筑結(jié)構(gòu)上使用，是我國科研人員專門為鳥巢而研制生產(chǎn)的。 
　　Q460鋼是一種低合金高強(qiáng)度鋼，“Q”代表鋼材的強(qiáng)度，“460”表示受力強(qiáng)度達(dá)到460兆帕?xí)r才會徹底變形，460兆帕相當(dāng)于4540個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，普通鋼材受力強(qiáng)度只有235兆帕，比Q460小將近一半。鳥巢使用的Q460鋼厚度為110毫米，超過了國家標(biāo)準(zhǔn)的100毫米。整個工程共使用了400噸這樣的鋼材。 
　　由于鳥巢結(jié)構(gòu)的特殊性，如果使用普通鋼材，厚度至少要達(dá)到220毫米。這樣將會使整個建筑鋼結(jié)構(gòu)的總重量超過8萬噸，給加工、運輸以及焊接等工作帶來很大的麻煩。經(jīng)科研人員三次技術(shù)攻關(guān)所研制出的低合金高強(qiáng)度Q460鋼，具有良好的抗震能力，因為它在受到強(qiáng)大外力時能夠通過變形來吸收能量，從而防止鋼材的斷裂，而且它還具有良好的抗震性、抗低溫性、可焊性等特點。

頂升混凝土縮短工期

　　由于設(shè)計理念的先進(jìn)以至“超前”，鳥巢在施工中有很多難題是獨一無二的，在國際上沒有現(xiàn)成的參考答案，只有依靠自己的科技創(chuàng)新獨立解決。 
　　“鳥巢”的外罩由不規(guī)則的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件編織而成，里面的混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相互獨立，建筑師在混凝土看臺和鋼結(jié)構(gòu)外罩之間的空間里，設(shè)計了很多傾斜的混凝土柱子來支撐建筑。如何既保證這些混凝土柱子的結(jié)構(gòu)要求，又能不影響“鳥巢”的整體美觀是一個難題。 
　　國內(nèi)工程師幾經(jīng)論證，決定先像其他混凝土結(jié)構(gòu)一樣綁扎好鋼筋籠，然后再從上面一節(jié)一節(jié)套上方鋼管，鋼管連接好后再在鋼管里澆筑混凝土，形成與鋼管一體的混凝土柱。這樣一來看不到混凝土柱，既安全又美觀，卻加大了施工難度。 
　　邊長一米的方鋼管被連接成120多根長短不同、傾斜角度多樣的鋼柱，70％以上都是雙斜柱———一根柱子在垂直面上扭轉(zhuǎn)兩次。最高的鋼柱全長21米，橫跨體育場一至四層；最傾斜的鋼柱和地面的夾角達(dá)到59度，鋼柱的最大自轉(zhuǎn)角度超過45度…… 
　　起初，施工單位只能試著從上口往鋼管里澆筑，每天從早到晚只能澆筑四五米。工程人員經(jīng)過研究，提出了一個新方案:混凝土頂升、從鋼管底部注入混凝土，由底向上逐步填充。這是一個從來沒有人用過的方法，結(jié)果卻非常理想。頂升混凝土不僅進(jìn)度快，而且質(zhì)量好，不分層。完工時，比預(yù)定的工期縮短了兩個月零兩天。 
　　最終，這項工藝被命名為“超高矩形鋼管永久模板鋼筋混凝土斜扭柱施工工藝”，并向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請了發(fā)明專利。

碗形看臺奧妙多

　　“鳥巢”的看臺，是為了讓觀眾得到最好觀賽效果而特別設(shè)計的。 
　　大多數(shù)體育場館，并不十分講究看臺的設(shè)計。而“鳥巢”的看臺，卻被設(shè)計得像個邊緣高低起伏的“碗”，是環(huán)抱著賽場的收攏結(jié)構(gòu)，而且上下層看臺之間有一部分交錯。這樣一來，無論觀眾坐在“鳥巢”的哪個位置，和比賽場地中心點之間的視線距離都在140米左右。 
　　此外，8月的北京天氣炎熱，91000人坐在一個體育場里看比賽，如何增加其舒適度？ 
　　“鳥巢”的中方設(shè)計師們經(jīng)過多次論證，借用了流體力學(xué)設(shè)計中的一種計算機(jī)CFD模擬方法，對“鳥巢”的觀眾席進(jìn)行了熱舒適度、風(fēng)舒適度的模擬分析實驗。它可以精確模擬出“鳥巢”的鋼結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)，模擬出91000人同時觀賽時的自然通風(fēng)狀況，并計算出每個區(qū)域的觀眾能感受到的溫度和濕度氣流速度，在圖紙上用不同顏色標(biāo)示出來?，F(xiàn)在，“鳥巢”所有的通風(fēng)設(shè)施，都是按照這個模擬分析對外國設(shè)計師的圖紙進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化的結(jié)果。無論觀眾坐在上層看臺還是下層看臺、普通座位還是VIP席，都能享受到自然光和自然風(fēng)，達(dá)到較好的舒適度。