浅析“鸟巢”钢结构技术揭秘
鸟巢结构解析1101101-05张佳
国家体育馆——鸟巢之结构分析说明1101101-05 张佳一、结构概况结构名称：国家体育场设计师：赫尔佐格、德梅隆与李兴刚二、结构简介：从形式上讲：钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构。
从材料上讲：看台地下1层为混凝土结构，地上7层为钢筋混凝土框架，体育馆的外部为钢结构，体育馆屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构。
从结构体系上讲：体育馆的混凝土看台为剪力墙结构。
（是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构）看台钢筋混凝土结构—————————混凝土结构剪力墙结构————————外部框架钢结构点的焊接。
结构分析:鸟巢主结构的布置图构成整体结构的主桁架立面展开图。
在鸟巢的主桁架的结构设计中，多采用了三角形稳定结构支撑。
鸟巢顶部主结构平面图每个大跨度的主桁架通过之间的契合，搭建并通过与立面此结构、顶面次结构形成大跨度的空间结构体系。
鸟巢顶部平面结构鸟巢构建时所搭建的临时支撑Array框架三、归纳总结：专家评价：中国工程院院士关肇邺评价说，这个建筑没有任何多余的处理，一切因其功能而产生形象，建筑形式与结构细部自然统一。
基本情况：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。
屋顶：滑动式的可开启屋顶是体育场结构中必可少的一部分。
当它合上时，体育场将成为一个室内的赛场。
如同一个容器的盖子，不管屋顶是闭合还是开启，它都是建筑物的基本组成部分。
除了一些特定的结构需要外，可开启屋顶的结构基本上也是一个网络状的架构，装上充气垫后，成为一个防水的壳体。
鸟巢结构分析
鸟巢顶部主 结构平面图
每个大跨度 得主桁架通过 之间得契合,搭 建并通过与立 面此结构、顶 面次结构形成 大跨度得空间 结构体系。
鸟巢顶 部平面 结构
鸟巢构建 时所搭建得 临时支撑框 架
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
混凝土结构 —————————
剪力墙结构
——————— —
外部框架
钢结构
外部钢结构节 点得焊接。
整个建筑通过巨型网状结构联系,由结构得组件相互支撑, 内部没有一根立柱。
结构分析:
鸟巢主结构得布置图
构成整体 结构得主桁 架立面展开 图。
在鸟巢得
主桁架得结 构设计中, 多采用了三 角形稳定结 构支撑。
鸟巢结构分析
结构:
从形式上讲: 钢结构形成整体得巨型空间马鞍形钢 桁架编织式“鸟巢”结构。
从材料上讲: 瞧台地下1层为混凝土结构,地上7层 为钢筋混凝土框架 ,体育馆得外部为钢 结构,体育馆屋顶钢结构上覆盖了双层 膜结构。
从结构体系上讲: 体育馆得混凝土瞧台为剪力墙结 构。(就是用钢筋混凝土墙板来代替框架 结构中得梁柱,能承担各类荷载引起得 内力,并能有效控制结构得水平力,这 种用钢筋混凝土墙板来承受竖向与水平 力得结构称为剪力墙结构 )
国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程焊接技术3篇
国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程焊接技术3篇国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程焊接技术1国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程焊接技术国家体育场(鸟巢)是北京市历史悠久、文化底蕴深厚的建筑之一。
作为2008年北京奥运会的主场馆，其耗资巨大，占地面积达21公顷，其中2/3为草坪，1/3为建筑面积。
该建筑采用了高强度的钢结构，为围护结构和支撑结构提供了坚实的支撑和保障。
本文将对国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程的焊接技术进行详细介绍。
一、焊接技术选型焊接技术是国家体育场(鸟巢)钢结构安装的关键，主要分为手工焊接、电弧自动焊接和气焊等种类。
此次施工主要以自动焊接为主，手工焊接和气焊仅作为补充使用。
1.电弧自动焊接电弧自动焊技术是目前比较成熟的焊接技术之一，对于大型钢结构的焊接尤为适用。
这种焊接工艺其主要特点是效率高、速度快、工艺控制精度高，焊缝质量好等优点。
此次国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程采用电弧自动焊接的主要原因是但是，在焊接过程中，要严格控制温度，防止焊接过程中发生钢材热变形，产生偏差，影响钢结构的稳定性。
2.气焊气焊是一种利用氧、乙炔、氯化钙和氢氧化钠等化学制剂对金属物质进行焊接的技术。
由于国家体育场(鸟巢)中吊屋面中还存在一些复杂的拱形结构，由于其特殊性，所需的钢材比较大，需经过多次裁剪、组装后才能完成拱形结构的焊接。
而气焊技术可以在这种特殊结构下再次运用。
它所需的设备简单，使用方便，工艺可控性高等优点，不仅提高了效率，而且确保了级别，保证了最终焊接质量。
二、焊接工程质量控制在钢结构焊接施工过程中，其焊接质量的稳定性是非常重要的。
为了确保国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程焊接的质量，施工人员需对其施工提出详细的要求和标准。
1.焊接工艺的控制焊接前，应进行焊接试样，确保试样强度满足要求。
在焊接过程中，应严格控制焊接速度、温度以及强度等参数，并关注焊接过程中是否出现裂缝、气泡等不稳定因素，以确保焊接成品的稳定性。
简析国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程质量管理及焊接技术
焊接１＝艺无成熟经验可借鉴。Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５
万方数据
厚板焊接技术应用研究（焊接性研究），目的是为Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５钢材焊接丁艺的合理选择与评定提供科学的依据．以指导钢结构工程Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５的焊接施上，这项工作存在极大的风险和难度。
１４０
ｍｍ铸钢共有１９个规格，设计用钢
２
２００８年第７期
屋盖主结构的杆件均为箱型构件．其中，主桁架断面商度为１２ｍ，上坛杆截面
为１２００ｍｍ×１２００ｍｍ～１０００ｍｍ×ｌ０００
ｍｍ．下弦朴截面为１
０００ｍｍｘｌ２００ｍｍ
＾，８００ｍｍ×８００ｍｍ．腹杆截面基本为６００
ｍ×６００ｍｍ．土桁架沿洞口斜角交叉布
２００８年第７期
３
万方数据
３几项典型焊接应用技术
３．１
Ｑ４６０Ｅ焊接性试验
焊接性是指钢材（材料）在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定运营要求的能力。
（１）国产Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５钢在预热１５０℃情况下采用焊条电弧焊。其插销冷裂纹试验的临界断裂应力为６２０ＭＰａ。该材料对冷裂纹不敏感．从该材料的力学性能试验结果叮知．屈服应力为
置。桁架柱为ｉ角形格构柱．每根格构柱
由两根１２００ｍｍ×１２００ｍｍ箱型外柱和
图ｌ国家体育场钢结构剖面施上示意图及内景
量为４．２万吨．实际用钢５．３万吨。
鸟巢工程存在大量复杂的焊接节点．板件的厚度较大。板件之间的相巨约束显
著．大量焊缝集中，焊接应力较大，柱脚结构复杂．内部筋板多数要求全焊透焊接，焊缝纵横交错．施工场地狭窄．控制焊接
国家体育场“鸟巢”钢结构安装Ｔ程从２００５年１０月开始到２００６年１１月结束．历时１２个月。
鸟巢的抗震原理是啥
鸟巢的抗震原理是啥
好的,我将详细讲解北京国家体育场鸟巢的抗震设计原理:
1. 鸟巢的主体结构采用了独特的钢结构网壳设计,这种网壳结构具有良好的整体抗震性能。
2. 钢结构网壳可类比蜘蛛网,其网状体系具有较强的整体稳定性和冗余度,能够
有效抵御地震的多向作用。
3. 网壳结构采用模块化设计和建造,每个模块之间用钢节点连接,既保证整体工
作也允许微小移动,增强变形能力。
4. 钢结构材料具有良好的抗拉性能,而钢结构网壳抗震主要依靠结构整体抗拉能力。
5. 网壳的钢管截面采用椭圆形管段,这种截面形态抗扭强度优异,有利于增强抗
震稳定性。
6. 鸟巢的钢结构采用了轻型高强钢材,这种高强韧钢材料进一步提升了抗震性能。
7. 结构基础采用了大直径桩基础,保证了悬臂结构的整体稳定性。
8. 设置了层层震隔装置,包括橡胶支座、制震器等,以过滤地震能量。
9. 采用了先进的有限元分析方法,对各种情况进行计算模拟,优化了抗震结构方案。
10. 经过高强度的“抗震表演测试”,验证了鸟巢设计的抗震效果。
综上所述,这些都是鸟巢优异抗震性能的设计原理和手段。
国家体育场钢结构安装工程焊接技术
国家体育场钢结构安装工程焊接技术国家体育场（鸟巢）是中国北京市的一座标志性建筑，也是2024年北京奥运会的主体育场。
其巨大而复杂的钢结构安装工程是这座建筑的核心部分之一，也是该工程中最具挑战性的任务之一、在这篇文章中，我将详细介绍国家体育场钢结构安装工程的焊接技术。
焊接是一种将金属材料加热至熔化状态并通过添加熔化的填充金属来实现材料连接的方法。
在国家体育场的钢结构安装工程中，焊接是连接各个钢构件的主要技术。
由于国家体育场的设计结构独特复杂，涉及到各种形状和尺寸的钢构件，因此焊接工艺需要经过精确的计算和专业的技术才能够保证连接的强度和稳定性。
首先，焊接工程需要对每一个钢构件进行详细的分析和计算，包括材料的强度、形状和尺寸等因素。
根据这些计算，焊接工艺需要确定焊接材料的选择和焊接方法。
钢构件的厚度、形状和焊缝的位置等因素会影响焊接方法的选择，例如手工电弧焊、埋弧焊或气体保护焊等。
这些不同的焊接方法都需要经过专业的焊工进行操作。
其次，焊接工程需要合理安排焊接顺序和工艺参数。
在国家体育场的钢结构安装过程中，焊接一般是在钢构件安装完毕后进行的，因此焊接顺序需要与安装工序相结合，确保焊接的稳定性和质量。
同时，焊接时需要控制焊接电流、电压和焊接速度等工艺参数，以确保焊缝的强度和稳定性。
第三，焊接工程需要严格控制焊缝的检测和质量控制。
焊接过程中容易产生焊缝缺陷，如气孔、夹渣和裂纹等。
因此，焊接工程需要进行焊缝的无损检测，以确保焊缝的质量和可靠性。
常用的焊缝无损检测方法包括超声波检测、射线检测和磁粉检测等。
最后，焊接工程需要进行焊缝的防护和表面处理。
焊接后的焊缝需要进行防腐处理，以避免氧化和腐蚀。
常用的防护方法包括喷涂防锈漆、热浸镀锌和热喷涂等。
此外，焊接后的焊缝需要进行表面处理，使其与周围的钢构件具有一致的外观。
总之，国家体育场（鸟巢）钢结构安装工程的焊接技术是一个复杂而重要的工程。
通过精确的焊接计算和专业的焊接技术，可以确保钢构件的连接强度和稳定性。
“鸟巢”钢结构防护技术
涂层类型 涂层品种 涂层道数 干膜厚度/um
无机富锌底漆
1
75
环氧封闭漆
1
25
环氧云铁中间漆
1
100
氟碳金属漆
1
25
哑光氟碳清漆
1
25
3. 涂装施工工艺
具体施工步骤：
1） 在经过处理并达到规定要求的钢结构表面上，采用高压无气法
喷涂无机富锌底漆一道，控制干膜厚度在75~80 um之间；由于醇溶
国家体育场工程钢结构防腐技术
目录
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1.“鸟巢”简介
国家体育场——鸟巢为北京2008年奥运会主会场。主次结构相互交 错形成“鸟巢”建筑外形。其建筑顶面呈马鞍形。
2003年12月24日开工建设，2008年3月完工，总造价22.67亿元。作为 国家标志性建筑，2008年奥运会主体育场，国家体育场结构特点十分显 著。主体结构设计使用年限100年，耐火等级为一级，抗震设防烈度8度， 地下工程防水等级1级。
低污染的乡间、有供暖的室内、中性的大 气环境 城市工业大气环境 高盐度的工业区和沿海区域
C5-I （很高，工业环境）
C5-M （很高，1500
具有高湿度、强腐蚀环境的工业地区
海洋环境、海上平台及高盐分的海岸地区
2. 钢结构防腐要求
根据大气腐蚀环境的划分和防腐年限的划分：
质量控制与检测。
原 料 检 查
外 观 检 查
漆 膜 厚 度 测定
附 着 力 测 定
4. 施工环境要求
本配套体系涂装施工时，有关施工环境要求如下：
涂装的适宜温度为0～60℃，相对湿度不大于85％，被涂钢板表 面温度应高于露点3℃以上。当相对湿度不小于85％时，钢板表面温
三环节揭密鸟巢内部组织设计及构成
三环节揭密鸟巢内部组织设计及构成揭秘1钢结构作为世界上最大的钢结构工程，“鸟巢”外部钢结构用量为4.2万吨，整个工程，总用钢量达到了11万吨，并且全部为国产。
“将来，国家体育场每年用于为钢结构除锈的钱，就是很大一笔开支”，一些专家担心，建成后的“鸟巢”，最主要的特色将变成其赛后最大的负担。
对此，国家体育场有限责任公司副总经理杨蔚鹰说，表面银灰色的钢结构，涂上了一层强力防锈漆，钢结构不仅不会生锈，而且银灰色还不怕脏，凭借雨水就有很强的自洁功能。
中国自主创新的Q460钢材，撑起了“鸟巢”的钢筋铁骨，能够抵抗8级地震。
为保钢结构牢固和人员安全，杨蔚鹰说，鸟巢上有240个电子感应装备，实时监控着钢结构的受力情况。
她说，这些电子感应设备分布在“鸟巢”钢结构的关键节点上，其中232个用来监测钢结构的受力情况，8个监测钢结构是否发生了变形。
一旦发生应力变化或者变形，都会报警，并且将有专业的技术人员进行排除。
揭秘2膜结构如果有冰雹或者较大的沙尘暴天气，膜结构很可能会损坏，就必须随时更换。
不同于“水立方”全部被膜所包裹，“鸟巢”的膜结构位于屋面弯曲的位置，铺设了两层薄膜，为观众“挡风遮雨”又隔音，还使充满阳刚之气的“鸟巢”更多一分温婉。
这些膜维护起来虽简单，但却要时时操心。
“鸟巢”膜结构工程师介绍，北京这样的天气，膜结构一般每年需要人工冲刷两次，但雨水多时，膜结构可自洁。
因为厚度仅有0.25毫米，上层面积3.85万平方米的ETFE防雨膜，更容易受到恶劣天气的损伤。
他说，如有冰雹或沙尘暴天气，膜结构很可能会损坏，就必须随时更换。
“目前为止，膜结构出现了两次破损，一次是前段时间开幕式试验烟花，把几片膜烧出了几个洞；另一次是工程建设对膜造成的破坏。
”不过，都被及时更换。
揭秘3草坪赛时，草坪被搬到“鸟巢”用于比赛；没比赛的时候，它们将被搬回来广营基地晒太阳。
“鸟巢”的草坪有两个“家”，一个在国家体育场内，一个在五环边儿上。
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浅析“鸟巢”钢结构技术揭秘
前不久，北京市科学技术奖励大会召开，北京市15项科技成果获得科学技术一等奖，国家体育场（鸟巢）钢结构工程关键施工技术与应用位列其中。
鸟巢钢结构施工技术创造了我国钢结构施工史上的奇迹，其钢结构施工难度是当今世界难度最高、最复杂建筑之一。
鸟巢钢结构是怎样建成的呢？北京城建集团工程总承包部总工程师李久林揭开了鸟巢钢结构施工技术研究与应用的诸多秘密。
鸟巢的前期技术研究
李久林介绍说，鸟巢独特的建筑造型是由4.2万吨钢结构构件有序编织而成。
钢结构工程是由24榀门式钢架围绕着体育场内部混凝土碗状看台区旋转而成，其中22榀是通过桁架对接拉通或基本拉通。
钢结构编织顺序是先进行钢柱角安装，随后进行24榀门式钢架安装、屋面主结构安装、次结构安装、合龙、卸载等过程，整个钢结构安装历时13个月。
施工技术决定工程成败的关键，对城建集团施工技术人员来讲，是一个巨大的挑战。
北京城建集团对鸟巢钢结构施工技术立项研究：为实现鸟巢独特造型，其肩部1.4万吨钢构件采用无固定线形的空间箱型弯扭构件。
设计师仅提供控制点坐标，施工单位需要自行开发三维建模及展平放样软件。
同时，大断面箱型弯扭构件加工制作技术在国内外尚无先例。
工程结构跨度大、体型复杂，整体安装方案优化选择难度大，1.4万吨钢屋盖支
撑卸载在全世界钢结构史上也是史无前例的。
如何保证造型复杂、体型庞大的鸟巢钢结构的安装精度和建筑效果，需要研究相应的测控技术。
钢结构施工中的技术创新
鸟巢钢结构施工多项技术，在国内属首次遇到，如箱型弯扭构件制作技术研究与应用、钢结构综合安装技术研究与应用、钢结构合龙施工技术研究与应用、钢结构支撑卸载技术研究与应用、焊接综合技术研究与应用、施工测量测控技术研究与应用等六项最难施工技术，国内一无先例，二无规范可循，完全要靠北京城建集团集社会智慧，最大限度地挖掘和调动现场技术人员积极性进行技术研究与创新。
鸟巢钢结构弯扭构件比较多，要把10到110毫米厚的钢板拧成麻花状，其难度可想而知。
技术人员先后研究了弯扭构件的空间几何特性，开发出满足设计要求的箱型构件的三维建模及展平放样软件、研究弯扭构件的成型原理，最终研究出箱型弯扭构件制作综合技术。
李久林说：这些技术都要细化到每个细节方案，每一个大项就要有数百个小项，千余个细节，包括技术理论研究、技术应用、材质放样、构件胎架和设备、构件加工制作、质量检测等等。
在综合安装技术研究与应用方面，国家体育场主钢结构总用钢量4.2万吨，钢结构构件体型大、单体重量重，构件翻身、吊装难度大。
例如桁架柱最大外形尺寸达
25×20×68.5米，每延米最重达10吨，采取何种技术吊装完成如此体型庞大、对接口数量多、构件异形、构件翻身和吊装难度巨大的工程，国内外均无成功经验可借鉴。
北京城建集团技术人员通过工况分析计算，结合工程实践，总结出一套包括重心确定、吊耳设计、稳固措施及接口偏差调整措施等内容的异型复杂钢构件综合安装技术。
在高空安装方面，经过反复研究，最终确定采用高空散装方案，而合龙和卸载则是检验搭建能否成功的关键两步。
李久林介绍道：国家体育场钢结构工程结构跨度大，传力体系复杂。
有关部门协调并经过国家气象、规划等部门的研究论证，确定合拢温度为19度正负4度。
在合龙温度确定下来后，经过反复择优比选并通过设计复核，主桁架、立面结构及顶面次结构的合龙线确定为四条合龙线。
采取了先进行主桁架的合龙，再进行立面结构的合龙顺序。
随后又确定合龙方式和合龙口做法、合龙温度监测等。
为确切掌握整个屋盖钢结构的温度场分布情况，测试点的布设尽量分布于整个屋盖区域。
温度监测点设了60个，即顶面36个，立面24个。
历经2006年8月25至26日、8月28至29日、8月30至31日三个夜晚，顺利完成国家体育场钢结构工程合龙工作。
600延米合龙焊缝自检探伤和第三方探伤一次合格率100%%，所有合龙口焊缝质量满足规范和设计要求。
接下来就是安装支撑体系及卸载技术研究与应用。
由于鸟巢钢结构屋盖面积大，支撑点分布广，最优的卸载方式是78个支撑整体同时同步卸载。
卸载中，城建集团技术人员结合78个支撑点，分成外、中、内三圈。
最终，卸载工人从最外圈的所有千斤顶上撤下钢垫片，鸟巢钢结构完全靠自身站立起来了，这一刻令全国人民为之激动。
卸载结果完全满足结构设计要求和相关验收标准。
最终实测卸载最大变形平均值为271毫米，比设计允许值286毫米还要少15毫米。
在鸟巢钢结构施工技术创新中，钢结构施工测量测控技术研究及应用、焊接综合技术研究与应用成果卓著。
北京城建集团在测量控制手段上应用全站仪、数字水准仪以及结合GPS控制测量手段等建立高精度三维工程控制网，应用基于智能化全站仪及相关工业三维测量系统等集成式精密空间
放样测设技术。
应用三维激光扫描测量技术对钢结构构件拼装、安装的空间形态进行实时或准实时的精确检测和完整记录。
国家体育场工程为全焊接钢结构，总用钢量4.2万吨，焊缝总长度30万米，焊缝折算总长度280万米。
针对国家体育场钢结构工程焊接特点，北京城建集团课题组人员围绕厚板焊接技术、低温焊接技术、焊接残余应力控制及仰焊技术等方面进行了研究。
在厚板焊接技术上，研究人员率先进行低温焊接技术研
究，通过低温焊接试验研究低温焊接工作的可行性，经过工程应用研究总结出一套低温焊接管理制度。
2006年11月30日，国家体育场工程钢结构全部焊接完成，30万米长焊缝成形良好，自检及第三方探伤合格率达到百分之百，符合国家规范及设计文件的有关要求。
北京城建集团在鸟巢钢结构施工中的技术研究与应用，填补了我国钢结构技术多项空白，开创了钢结构技术之先河，为我国钢结构施工发展做出巨大贡献。