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如果说水立方（国家游泳中心）是仪态万方的水，那么鸟巢（国家体育场简称，下同）就是一团激情的火。从远处看鸟巢，让人感到她是一个孕育生命的载体，充满了生命力。按照工期计划，在2008年3月底全面建成之后，它将与水立方在北京市中轴线北端的两侧形成一圆一方、一动一静、一刚一柔、一火一冰的均衡对称，成为迎接奥运会的第一大标志性建筑。
2008年奥运会期间，鸟巢将承担开幕式、闭幕式、田径比赛、男子足球决赛等主要赛事活动。随着鸟巢整个工程完成日期的临近，日前，国家体育场有限责任公司（鸟巢）副总经理袁泉接受了本刊记者的专访。
绿色奥运、科技奥运、人文奥运，这三大奥运理念是北京市政府申办奥运会的时候向世界所做的承诺，已经体现在筹办奥运会的方方面面。“毫无例外在鸟巢建设上，也要实现三大理念。我们在国家体育场工程奥运设计大纲中就有落实三大理念的相关设计内容，在工程实施过程中又进一步提出了相关要求，要求我们在新理念、新材料、新技术、新施工方法等方面落实三大理念。”袁泉说，“科技创新是绿色奥运、人文奥运、科技奥运三大理念的动力和保障。”在鸟巢的建设中，无处不存在着科技创新。在实现科技奥运、绿色奥运、人文奥运中需要科技创新来实现。
科技创新诠释科技奥运
谈到在鸟巢建设中落实科技奥运，袁泉首先介绍了鸟巢的基本情况。国家体育场规划占地面积是20.4万平方米，建筑面积是25.8万平方米，观众坐席共9.1万个，其中永久坐席是8万个，临时坐席1.1万个，设计使用年限为100年。国家体育场造型呈双曲面马鞍形，东西向结构高度为69.2米，南北向结构高度为40.1米，钢结构最大跨度长轴333米，短轴297米，由24榀门式桁架围绕体育场内部碗状看台旋转而成，钢结构组件相互支撑，形成网格状构架，组成体育场整个的“鸟巢”造型。整个鸟巢是大跨度的钢结构，大量采用由钢板焊接而成的箱型结构。“看起来是杂乱无章，但实际上结构体系是很有规律的。”
袁泉表示，针对鸟巢钢结构工程技术含量高、挑战性强、施工难度大的特点，确立了7项科技攻关课题。鸟巢由于主体结构庞大，需要一种抗拉、抗压和抗弯强度大的特种钢材做结构柱，这种特殊钢材叫Q460-Z35，厚度达到110毫米，国内在民用钢结构建筑上还是第一次应用，为特殊研制。河南舞阳钢铁厂的科研人员经过2个月的攻关就拿出了样品，经北京市科委组织的专家鉴定，可以应用于鸟巢钢结构建筑上。这一技术填补了国内建筑钢结构设计规范的空白，达到了国际先进水平，为今后在大型建筑和国防工业领域的应用开辟了新路。
采用传统成型工艺创新及有针对性研制的多点无模成型技术在鸟巢钢构件加工中的应用，有效解决了鸟巢钢结构扭曲钢构件加工工艺和技术精度难题，成为鸟巢钢结构制作技术创新的一大亮点。针对鸟巢钢结构工程为全焊结构，焊接是施工主线的特点，同时又使用了Q460-Z35等国内从未生产过的高强钢等情况，参建单位采取内外结合、联合攻关等方法，组织完成焊接工艺评定206项，其成果覆盖了国家体育场焊接工程中的所有材质、板厚、焊接方法、焊接位置和焊接环境，为钢结构的施工焊接提供了准确的工艺参数，为确保钢结构施工质量和按期完工起到了重要作用。
节能环保体现绿色奥运
在鸟巢的建设和以后的运营中，如何体现绿色奥运呢？袁泉表示，要选择先进可行的环保技术和环保建材。在节省能源和资源、固体废弃物处理、保护热能和回收热能、利用太阳能、节水技术等方面实现绿色奥运。在施工和运营上，要对污染源有效地进行控制；在运营管理体系建立的基础上，要通过功能和性能的改变，降低功能成本，达到绿色环保的要求；在空气的处理上，通过相关的设计软件，使体育场内达到自然通风，充分利用自然通风来减少能源的使用。
为了充分利用太阳能源，袁泉说：“我们本来可以设计很多光热系统，由于鸟巢建筑造型的需要，不能设计很多光能板。我们设计了光电系统，把太阳能变成电能，用于安检系统的光源，共设计了130千瓦的太阳能光电系统。”
为了充分利用可再生能源，鸟巢设计的雨洪利用系统成为节约能源的亮点工程。“这一系统就是利用分布在鸟巢钢结构屋面和地面草坪等处的近千个雨水收集口将雨水收集起来，通过电脑控制的管道网络进入地下蓄水池，经过过滤净化后再次利用。包括体育场内、场外6个蓄水池的雨洪利用系统年处理雨水能力为5.8万吨。这些雨水将被用在跑道、道路清洗和园林浇灌等九大方面”。袁泉解释说，如果遇到大雨，鸟巢膜结构上的积水将沿着天沟，有序地排到隐藏在钢结构桁架中的120个大水槽里，这时再利用已经安装好的虹吸排水系统，让雨水通过40多根预先藏到钢梁里的雨水立管流进排水柱，再进入地下蓄水池过滤净化后再次利用。
另外，地源热泵冷热源系统也是鸟巢充分利用可再生能源的亮点。袁泉介绍，利用场地中间面积约为8000平方米的足球场草皮下的土壤资源，为国家体育场的冬季采暖和夏季制冷提供了空调系统的冷热源，节约了常规能源。该系统采用2台螺杆机，每台制冷量750kW、制热量940kW，补充了冬季供暖和夏季制冷的能源问题。
以人为本落实人文奥运
“在鸟巢的建设中，我们充分考虑了各类人员的需求，不仅包括普通观众、运动员、媒体记者，还有残疾人和有行动障碍人员的要求，总体上，既要符合中国人的习惯，还要相应符合国际上的情况。”袁泉表示。
针对特殊人群，鸟巢设置了助听器及比赛解说无线广播系统。对于运动员，入场的时候不能与观众进行交叉，要有独立通道，同时还要考虑运动员接受媒体的采访，并可方便地接受兴奋剂检测。奥运会要开好，媒体是关键。对于媒体，要有专用的通道，有很好的工作环境，网络信号、基础设施等办公条件都要考虑。袁泉特别强调说：“以卫生间为例，我们做了很多研究，国内国外在男女卫生间的比例上有不同的说法，一些标准不一致，要综合考虑设置男女卫生间的数量比例，还有蹲坑和站坑的比例。”
设想一下，2008年的8月，天气炎热，9.1万人坐在一个体育场里看比赛，怎么能增加其舒适度？“鸟巢”的设计师们经过多次论证，借用了流体力学设计中的一种计算机CFD模拟方法，对“鸟巢”的观众席进行了热舒适度、风舒适度的模拟分析实验。它可以精确模拟出“鸟巢”的钢结构和膜结构，模拟出9.1万人同时观赛时的场内自然通风状况，并计算出不同区域的观众能感受到的温度和湿度气流速度，在图纸上用不同颜色标示出来。现在，“鸟巢”所有的通风设施，都是按照这个模拟分析结果进行调整优化的结果。无论观众坐在上层看台还是下层看台、普通座位还是VIP席，都能享受到自然光和自然风，达到较好的舒适度。
另外，国家体育场的观众席等处充分利用自然通风和自然采光，尽量减少人工的机械通风和人工光源。为此，日前鸟巢顶部的膜结构工程开始施工。袁泉介绍，顶部将铺设11万平方米的ETFE（乙烯－四氟乙烯共聚物）膜和PTFE（聚四氟乙烯）膜，外层是用来挡雨的ETFE膜，ETFE膜下12米的位置，将铺设用于吸音和吊顶双层作用的PTFE膜。PTFE是吸声膜材，能起到声学吊顶的作用，配合钢结构屋顶上设置的一些吸声材料，以及场内布置的电声扩音系统，使“鸟巢”内部的语音清晰度指标达到0.6，这个数字完全能保证坐在任何角落的观众都能清晰地收听到场内广播。
“鸟巢”的看台，被设计得像个边缘高低起伏的“碗”，是环抱着赛场的收拢结构，而且上下层看台之间有一部分交错。这样一来，无论观众坐在“鸟巢”的哪个位置，和比赛场地中心点之间的视线距离都在140米左右，保证有最好的视线。
2008年奥运会期间，鸟巢将承担开幕式、闭幕式、田径比赛、男子足球决赛等主要赛事活动。随着鸟巢整个工程完成日期的临近，日前，国家体育场有限责任公司（鸟巢）副总经理袁泉接受了本刊记者的专访。
绿色奥运、科技奥运、人文奥运，这三大奥运理念是北京市政府申办奥运会的时候向世界所做的承诺，已经体现在筹办奥运会的方方面面。“毫无例外在鸟巢建设上，也要实现三大理念。我们在国家体育场工程奥运设计大纲中就有落实三大理念的相关设计内容，在工程实施过程中又进一步提出了相关要求，要求我们在新理念、新材料、新技术、新施工方法等方面落实三大理念。”袁泉说，“科技创新是绿色奥运、人文奥运、科技奥运三大理念的动力和保障。”在鸟巢的建设中，无处不存在着科技创新。在实现科技奥运、绿色奥运、人文奥运中需要科技创新来实现。
科技创新诠释科技奥运
谈到在鸟巢建设中落实科技奥运，袁泉首先介绍了鸟巢的基本情况。国家体育场规划占地面积是20.4万平方米，建筑面积是25.8万平方米，观众坐席共9.1万个，其中永久坐席是8万个，临时坐席1.1万个，设计使用年限为100年。国家体育场造型呈双曲面马鞍形，东西向结构高度为69.2米，南北向结构高度为40.1米，钢结构最大跨度长轴333米，短轴297米，由24榀门式桁架围绕体育场内部碗状看台旋转而成，钢结构组件相互支撑，形成网格状构架，组成体育场整个的“鸟巢”造型。整个鸟巢是大跨度的钢结构，大量采用由钢板焊接而成的箱型结构。“看起来是杂乱无章，但实际上结构体系是很有规律的。”
袁泉表示，针对鸟巢钢结构工程技术含量高、挑战性强、施工难度大的特点，确立了7项科技攻关课题。鸟巢由于主体结构庞大，需要一种抗拉、抗压和抗弯强度大的特种钢材做结构柱，这种特殊钢材叫Q460-Z35，厚度达到110毫米，国内在民用钢结构建筑上还是第一次应用，为特殊研制。河南舞阳钢铁厂的科研人员经过2个月的攻关就拿出了样品，经北京市科委组织的专家鉴定，可以应用于鸟巢钢结构建筑上。这一技术填补了国内建筑钢结构设计规范的空白，达到了国际先进水平，为今后在大型建筑和国防工业领域的应用开辟了新路。
采用传统成型工艺创新及有针对性研制的多点无模成型技术在鸟巢钢构件加工中的应用，有效解决了鸟巢钢结构扭曲钢构件加工工艺和技术精度难题，成为鸟巢钢结构制作技术创新的一大亮点。针对鸟巢钢结构工程为全焊结构，焊接是施工主线的特点，同时又使用了Q460-Z35等国内从未生产过的高强钢等情况，参建单位采取内外结合、联合攻关等方法，组织完成焊接工艺评定206项，其成果覆盖了国家体育场焊接工程中的所有材质、板厚、焊接方法、焊接位置和焊接环境，为钢结构的施工焊接提供了准确的工艺参数，为确保钢结构施工质量和按期完工起到了重要作用。
节能环保体现绿色奥运
在鸟巢的建设和以后的运营中，如何体现绿色奥运呢？袁泉表示，要选择先进可行的环保技术和环保建材。在节省能源和资源、固体废弃物处理、保护热能和回收热能、利用太阳能、节水技术等方面实现绿色奥运。在施工和运营上，要对污染源有效地进行控制；在运营管理体系建立的基础上，要通过功能和性能的改变，降低功能成本，达到绿色环保的要求；在空气的处理上，通过相关的设计软件，使体育场内达到自然通风，充分利用自然通风来减少能源的使用。
为了充分利用太阳能源，袁泉说：“我们本来可以设计很多光热系统，由于鸟巢建筑造型的需要，不能设计很多光能板。我们设计了光电系统，把太阳能变成电能，用于安检系统的光源，共设计了130千瓦的太阳能光电系统。”
为了充分利用可再生能源，鸟巢设计的雨洪利用系统成为节约能源的亮点工程。“这一系统就是利用分布在鸟巢钢结构屋面和地面草坪等处的近千个雨水收集口将雨水收集起来，通过电脑控制的管道网络进入地下蓄水池，经过过滤净化后再次利用。包括体育场内、场外6个蓄水池的雨洪利用系统年处理雨水能力为5.8万吨。这些雨水将被用在跑道、道路清洗和园林浇灌等九大方面”。袁泉解释说，如果遇到大雨，鸟巢膜结构上的积水将沿着天沟，有序地排到隐藏在钢结构桁架中的120个大水槽里，这时再利用已经安装好的虹吸排水系统，让雨水通过40多根预先藏到钢梁里的雨水立管流进排水柱，再进入地下蓄水池过滤净化后再次利用。
另外，地源热泵冷热源系统也是鸟巢充分利用可再生能源的亮点。袁泉介绍，利用场地中间面积约为8000平方米的足球场草皮下的土壤资源，为国家体育场的冬季采暖和夏季制冷提供了空调系统的冷热源，节约了常规能源。该系统采用2台螺杆机，每台制冷量750kW、制热量940kW，补充了冬季供暖和夏季制冷的能源问题。
以人为本落实人文奥运
“在鸟巢的建设中，我们充分考虑了各类人员的需求，不仅包括普通观众、运动员、媒体记者，还有残疾人和有行动障碍人员的要求，总体上，既要符合中国人的习惯，还要相应符合国际上的情况。”袁泉表示。
针对特殊人群，鸟巢设置了助听器及比赛解说无线广播系统。对于运动员，入场的时候不能与观众进行交叉，要有独立通道，同时还要考虑运动员接受媒体的采访，并可方便地接受兴奋剂检测。奥运会要开好，媒体是关键。对于媒体，要有专用的通道，有很好的工作环境，网络信号、基础设施等办公条件都要考虑。袁泉特别强调说：“以卫生间为例，我们做了很多研究，国内国外在男女卫生间的比例上有不同的说法，一些标准不一致，要综合考虑设置男女卫生间的数量比例，还有蹲坑和站坑的比例。”
设想一下，2008年的8月，天气炎热，9.1万人坐在一个体育场里看比赛，怎么能增加其舒适度？“鸟巢”的设计师们经过多次论证，借用了流体力学设计中的一种计算机CFD模拟方法，对“鸟巢”的观众席进行了热舒适度、风舒适度的模拟分析实验。它可以精确模拟出“鸟巢”的钢结构和膜结构，模拟出9.1万人同时观赛时的场内自然通风状况，并计算出不同区域的观众能感受到的温度和湿度气流速度，在图纸上用不同颜色标示出来。现在，“鸟巢”所有的通风设施，都是按照这个模拟分析结果进行调整优化的结果。无论观众坐在上层看台还是下层看台、普通座位还是VIP席，都能享受到自然光和自然风，达到较好的舒适度。
另外，国家体育场的观众席等处充分利用自然通风和自然采光，尽量减少人工的机械通风和人工光源。为此，日前鸟巢顶部的膜结构工程开始施工。袁泉介绍，顶部将铺设11万平方米的ETFE（乙烯－四氟乙烯共聚物）膜和PTFE（聚四氟乙烯）膜，外层是用来挡雨的ETFE膜，ETFE膜下12米的位置，将铺设用于吸音和吊顶双层作用的PTFE膜。PTFE是吸声膜材，能起到声学吊顶的作用，配合钢结构屋顶上设置的一些吸声材料，以及场内布置的电声扩音系统，使“鸟巢”内部的语音清晰度指标达到0.6，这个数字完全能保证坐在任何角落的观众都能清晰地收听到场内广播。
“鸟巢”的看台，被设计得像个边缘高低起伏的“碗”，是环抱着赛场的收拢结构，而且上下层看台之间有一部分交错。这样一来，无论观众坐在“鸟巢”的哪个位置，和比赛场地中心点之间的视线距离都在140米左右，保证有最好的视线。