中國人的夢—鳥巢



都有好一段時間沒有為大家介紹北京的建築,今日就為大家帶來北京國家體育場—俗稱鳥巢。這個場館無疑代表了2008年北京奧運之外,還代表了中國人的夢。中國自1996年一直嘗試申辦奧運,至2008年才能如願以賞。

鳥巢除了包含了中國人的夢之外,還包含了無數工程人員的汗水,因為它絕對是建築史上的創舉。鳥巢是由瑞士著名建築師Herzog & de Meuron設計, Herzog & de Meuron曾在2000年奪得建築界最高榮譽-Pritzker Prize, 亦曾負責德國世界杯主場館-Allianz stadium。

鳥巢的結構分兩部份,共91,000個永久座位是用混凝土支撐(在奧運期間座位加至110,000個) ,而屋頂則由14,000噸鋼鐵交差組織而成, 這樣使整個屋頂不用柱和樑作支撐, 這亦是世界上最大的跨度的單一鋼結構。設計理念是每一個結構部件互相緊扣在一些互相支持, 正如中國人互相緊扣起來支持奧運。鳥巢原先方案是有一個可以開合的屋頂在中央, 但為了減少屋頂的載重和結構部件之間的接合點取消了這開合式屋頂,改為全露天場館。


除減少屋頂的載重外,最大的好處其實是在消防系統上的簡化。因為全室內場館的話,雖要設立大量的抽煙喉管和抽煙系統,為避免火災時濃煙積聚而造成傷亡。另外,鋼結構最大的弱點是受熱情況下會變軟,造成倒塌的危險。所以,一般鋼結構都會在外層塗上隔熱油或噴上混凝土,如果全室內的話, 危險性更高。從圖上看,他們應該在結構上設有自動噴淋系統, 令火災時降低結構受熱的程度。

為進一步減少屋頂的載重, 他們特意選用ETFE作為屋頂的材料, 因為ETFE只是玻璃的1%重量,以上各樣的處理減少3億元的建造費亦節省2,000噸鋼鐵。


鳥巢的結構分兩部份,坐位是由混凝土支撐, 而梯級形坐位部份是由預制件方式組合上去, 情況好像Lego一樣一塊一塊組織上去, 令工程進度得以加快。

現在的坐位是成35度往上斜,奧組委曾擔心斜度太高容易造成危險,但如果坐位是成30度的話便會令整個場館向外擴大14m, 令山頂位的觀眾更難看清賽事,亦大幅增加建築成本和時間, 所以最後保留原來方案。


整個屋頂看起來是雜亂無章,但其實有把結構部件分成主、中、次三個層次,要建造整個屋頂,先打樁然後建起垂直的主要部件, 跟著是建造一個臨時支架, 用來承抬鳥巢內環的結構部份。下一步是連接垂直主部件和內環框架,之後是加上其他橫向部件。建造過程最難是移除臨時支架,因為當支架移除後,整個內環部份會向下垂。如果左右、前後兩邊下垂程度不一的話,可以令屋頂失平衡導致倒塌。所以,工程師在臨時支架與內環之間加了一個油壓支架,來調節屋頂下垂的程度。單是移除臨時支架這步驟便用了48小時。


不過,ETFE的好處是又輕又隔熱, 而陽光可以通過但熱量通不過, 但ETFE的耐火性很低, 只要打火機的熱量便可以燒穿ETFE, 不過就不會把火焰繼續漫延,但開幕禮有這麼多的煙花便馬上燒穿整個屋頂?


開幕禮時的煙花的角度是特別調較過, 而煙花的高度是比較高, 務求令煙火在空氣中已完全熄滅才降在ETFE之上。

但大家會發現一幕是, 煙花沿著內環短距離發放, 這不是會把ETFE燒穿的嗎?為求這效果,內環使用的是PTFE。PTFE的耐火性比較高而且可以用作大型投影的屏幕,所以李寧點聖火的一刻便有大型動畫作背景。


另外,如何避免聖火的熱力令鋼鐵的硬度減少呢? 儘管這些鋼是特別為鳥巢研制出來的高純度鋼, 但在連續16日有火燃點的情況下, 一樣難逃宿命,如何是好呢? 方法其實很簡單, 火炬的位置在屋頂之上,結構是獨立的而且是用混凝土建造, 這樣便可以避免聖火的熱力影響結構的安全。



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