A. 鸟巢用了多少吨钢
被称作“第四代体育馆”的“鸟巢”国家体育场是2008年北京奥运会的标志性建筑,她位于北京北四环边,包含在奥林匹克国家森林公园之中。占地面积20.4万平米,总建筑面积25.8万平米,拥有9.1万个固定座位,内设餐厅、运动员休息室、更衣室等。2008年奥运会期间,承担开幕式、闭幕式、田径比赛、男子足球决赛等赛事活动。该工程总投资4.5亿美元,是全球目前投资最大的建筑物,也是迄今为止世界上最具现代化和人性化的体育场馆。
“鸟巢”因其主体由一系列辐射式的钢结构旋转而成,外型酷似鸟巢而得名。其建筑顶面呈马鞍型,长轴为332.3米,短轴为297.3米。主体框架建成之后,在“鸟巢”顶部的网架结构外表面将贴上一层乳白色半透明聚四氟乙烯(ETFE)的充气塑膜,使用这种膜后,阳光不是直射,而是通过漫反射进入到体育场内,使光线更柔和,由此形成的漫射光还可解决场内草坪的维护问题,同时也起到为场内座位遮风挡雨的功能。正是“鸟巢”在建筑结构以及外部装饰上的独具匠心,使得她与国家游泳中心、北京首都国际机场、上海世界金融中心、国家大剧院、中央电视台等建筑入选2005年底美国《商业周刊》评选出的中国新十大建筑奇迹。
4月初,CMTM的记者走进了正在进行吊装的“鸟巢”施工工地。
“鸟巢”主体采用抗震墙结构与钢混凝土框架结合的体系,这种全新的结构体系具有高抗震、高安全、承载力强的特点。其外部结构是由24根巨大的钢结构立柱组成,立柱为三角形格构柱,上端大、下端小,其中最高的立柱在东西两个方向,高可达78米,最低的立柱在南北方向,高度为60米。钢结构所使用的钢材厚度达11厘米,工程设计总用钢量为5万吨。整个工程形状独特,所采用的重型钢结构中有大量曲线结构,因此在钢材质量、钢结构的设计、加工以及安装都存在着很大挑战。据专家称:“鸟巢”是目前国内外体育场馆中用钢量最多、规模最大、施工难度最大、拥有多项世界顶级施工技术难题的大型钢结构工程。
“鸟巢”工程由北京城建集团总承包,北京城建与浙江精工组建的城建精工、中信国华为次承包商,他们各负责一半的“鸟巢”工程。
玛姆特重型设备运输安装有限公司承担了城建精工部分的钢结构吊装,吊装总量为2.5万吨,平均每两天吊装115吨。该公司关新宇经理向我们介绍:“玛姆特是2005年8月正式进入“鸟巢”施工工地的。公司配备了一台800吨德玛格CC4800履带起重机、一台600吨德玛格CC2800和一台300吨德玛格CC1800起重机进行吊装,其中300吨起重机是刚刚进场的,现在起重机还在组装中,800吨起重机主要是用来进行这些立柱的吊装,特别是立柱上部的吊装对接工作,上下部分对接上之后,工人开始进行焊接。”
由于“鸟巢”工地有大量的建筑材料、各种运输车辆以及中小吨位辅助吊装起重机,使得施工现场场地非常狭小,起重机站位受到限制,不能近距离地接近钢结构安装位置,加大了起重机作业半径,在这样的情况下要将重达800吨的立柱整体钢结构精确安装到位也是一大难题。针对工程特点、结构形式、构件重量及现场场地情况,为降低构件的拼装难度,保证节点焊接质量,施工设计方决定对立柱分段吊装。首先将钢结构在地上像搭积木一样拼起来,在工地进行现场焊接,这样形成的结构叫装配式结构件,接下来将这些焊接完的装配式结构件进行吊装和焊接。尽管这样,外型奇特、结构复杂的立柱上部的吊装和与下部的对接工作对起重机和吊装公司也是一个巨大的考验,如何选择吊装时的吊点和支撑点都需要经过精确的吊装计算。
“鸟巢”上部的横梁吊装也是工程中的难点之一,这些横梁面积最大可达25m×20m,最小重量为100吨,最大重量可达136吨。在“鸟巢”内部,我们看到围着内场立了许多高大的钢梁,关经理向我们解释说:“这些是临时支撑,分外环、中环、内环,它们是用来临时支撑“鸟巢”钢结构横梁的,横梁与立柱全部焊接完成之后,所有这些临时支撑都将拆除”。交谈之中,我们看到一个横梁被起重机吊在空中,准备就位。由于横梁面积大,就位位置高,工程人员在横梁上还牵了两根绳子,由地上的工作人员拉着绳子来协助起重机将横梁吊装到位。“鸟巢”的屋顶站着的两名工程指挥人员,正用手势与地面的起重机指挥人员进行交流,确定横梁的精确位置。
而在“鸟巢”另一半,中国核工业中原建设公司工程机械公司承担着中信国华部分的钢结构吊装工程,那里也是一番热火朝天的景象。一台黄色的利勃海尔起重机正在进行外部立柱上半部分吊装。
“我们采用的是一台800吨利勃海尔LR1800履带起重机和一台600吨起重机进行吊装。由于最高的立柱可达78米,工作半径为22~24米,800吨起重机的超起配重最大达到350吨。我们承担吊装的这一部分主体钢结构安装完毕后,将与玛姆特承担的那一部分钢结构实现对接,这样“鸟巢”的外部钢结构就全部完成,接下来将是内部的小部件钢结构吊装工程。”在采访中,中核中原公司吊装运输部张鑫经理向我们介绍说。
钢结构构件体型大,单体重量重,节点复杂,在风沙较大、气温偏低的北京冬、春季进行构件起吊、直立、就位、高空稳定及安装精度控制均难度极大。在问及吊装工程中的难点时,关经理和张经理都认为:“由于吊装物吨位重,迎风面积大,吊装过程中风载荷也会很大,几百吨的吊装物在风中来回摇晃,起重机还要负载行走,这对起重机的安全作业是很大考验,而吊装时又不允许钢结构碰到任何东西,因此只有在风速不超过12米/秒时才可以作业。”
按照工程计划,中核中原工程公司和玛姆特公司各自负责的“鸟巢”主体钢结构7月20日实现对接,这个钢铁铸成的艺术品已初具雏形。从设备进场到大型钢结构主体吊装结束,只用了不到一年的时间,现代化的吊装技术和吊装设备为吊装工程顺利完成提供了有利的技术保障。
B. 鸟巢体育馆使用了多少吨钢材
8万吨钢材,每平方米大约要用400到400多公斤的钢材.
C. 鸟巢用的是什么钢材呀~那么结实
是Q460说起“Q460”钢材,大多数人可能都不了解。但就是这种不为人知的钢材,成为北京奥运会主体育场“鸟巢”钢结构的主要用材。为“鸟巢”量身定做的Q460,在国内从未生产,更没有应用在建筑结构上。我国科研人员经过攻关,终于研制出Q460来。
2008年奥运会主体育场“鸟巢”结构设计奇特新颖,而这次搭建它钢结构的Q460也有很多独到之处:这是国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材;而这次使用的钢板厚度达到110毫米,是以前绝无仅有的,在国家标准中,Q460的最大厚度也只是100毫米……
那么,Q460到底是一种怎样的钢材?为什么以前国内建筑没有使用过?在种类繁多的钢材中,“鸟巢”为什么单单选中它作钢结构的材料?它的科研过程又怎样的?带着诸多问题,记者来到为“鸟巢”研发生产Q460的河南舞阳钢铁公司一探究竟。
什么是Q460
舞阳钢铁公司位于河南省舞钢市,前临水库,背靠大山,风景宜人。如果事前不了解的话,很难把大名鼎鼎的“鸟巢”的建筑结构用钢和这样一个山清水秀的地方联系在一起。
舞阳钢铁公司科技部主任工程师韦明介绍说,在建筑用钢方面,舞阳钢铁厂在国内处于领先地位,起草过行业标准和国家标准。奥运工程的建设者希望能实现用钢国产化,舞钢也希望通过奥运用钢来提高产品的档次和质量等级,所以双方都有携手的意愿,并最终达成了这次合作。
舞钢科技部的李玉谦工程师解释说,Q460是一种低合金高强度钢。Q代表钢材的强度,460代表460兆帕,兆是10的6次方,帕是压强单位帕斯卡。Q460就是钢材受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形,也就是当外力泄掉后,钢材只能保持受力的形状而无法回复原形,这个强度要比一般钢材大。
这次“鸟巢”使用的Q460厚达110毫米,以前在国内从来没有过,生产难度很大。以前我国在工程机械方面使用Q460的比较多,比如制造挖掘机等,而在建筑结构用钢上还没有使用过Q460这个级别的钢材。这是因为,在设计时主要考虑到强度比较低的钢材延伸率高,能像弹簧一样在受到强大外力比如地震时,通过变形吸收地震的能量、防止断裂,更有利于提高抗震性能。
既然如此,那么 “鸟巢”为何青睐Q460
任何事情都有两面性。
李玉谦说,钢材在要求强度大的同时,用低合金冶炼也很重要,这主要是考虑钢材的可焊性。高合金的钢材虽然强度大,但可焊性差,并且在低温下对压力的承受力不如低合金钢材。
“鸟巢”的跨度很大,如果使用低强度的钢材,将使钢材的断面增大,在受力比较复杂的情况下,会带来一系列的问题。比如,110毫米厚的高强度钢材,如果换成低强度钢材,厚度至少要达到220毫米,而钢板越厚,焊接越难。而且,钢材在焊接的部位很容易出现问题,尤其是断面增大之后,在焊接过程中容易产生缺陷。
除了焊接不便,低强度钢材体积和负重大是另外一个不足之处。韦明介绍说,钢材出厂后并不是直接使用到建筑上,而是要焊成方形柱或矩形柱来使用,如果用低强度的钢,需要把柱子焊的很大,大尺寸的钢结构不利于加工制作,如果用高强度钢,柱子就可以焊得很小,重量和占地面积都要小,更加方便加工制作。
鉴于这些情况,“鸟巢”的建设者们最终选择了高强度的Q460。那么以前只在机械结构上使用过的Q460,能否承担建筑结构的重任?
韦明说,建筑结构用钢和工程机械用钢不尽相同。建筑结构用钢应该具有几个特点:首先它要具有良好的抗震性;另外还要求具有防止钢材焊接后一层层裂开的性能;还有就是好的抗低温性能,因为钢材在低温情况下会变脆,温度越低、钢材越碎,越容易断裂,具有很好的抗低温性的钢材就不容易发生脆化;因为“鸟巢”的钢结构最后要进行焊接,所以还要求钢材具有良好的可焊性。
既然Q460增添了这些功能,而且钢材厚度和使用范围都是前所未有的,人们不禁想了解这专为“鸟巢”定制的钢材的研发过程。
Q460是怎样炼成的
为了给“鸟巢”提供“合身”的Q460,从2004年9月开始,舞钢的科研人员开始了长达半年多的攻关之路,前后3次试制方获成功。由于以前就有很好科研基础,所以李玉谦认为,这次攻关比较顺利。
2004年9月,第一次试制开始进行。首次试制的结果是除了强度不尽如人意外,其他各项指标全都合格。
如何提高强度,成了摆在科研人员面前的一道关。
科研人员通过改进工艺,在保证低碳当量的基础上,适当的增加了微合金元素的含量。良好的焊接性能要求钢材碳当量低,而微合金元素的增加在增加钢材强度的同时,也会增加钢材的碳当量。但好在增加的碳当量很少,所以不会影响钢材的可焊性。
改进工艺后,2005年的3、4月间,科研人员进行了第二次试制。这次试制,强度和其他指标达到了要求,但冲击韧性实验的结果却不能令人满意。
冲击韧性实验是用一块样品钢板,打开一个小缺口,放置在低温的环境下,用摆锤撞击钢板,看它能够吸收多少能量。做这个实验的目的是试验钢材在低温的环境能够承受多大外力的打击。如果钢材在低温的环境下没有问题,高温就更没问题。这次实验Q460,是在零下40摄氏度的环境下进行的冲击韧性并不理想。
2005年的5月份,第三次试制实验开始,主攻方向是解决低温冲击韧性的问题。研究人员采取的办法是改进工艺、细化晶粒。
晶粒是钢材的组织或者成分,晶粒越细,钢材的韧性越好。细化的手段一个是降低轧制温度,另一个是增加压下量。
降低轧制温度对细化晶粒非常有益。比如,原先晶粒是一个球状,经过轧制,钢板变长,晶粒也会随之相应变长并且表面积增大,在适宜的温度条件下,晶粒表面会再结晶,形成许多新的晶粒,这样就将晶粒细化了。
而增加压下量可以使晶粒进一步细化。压下量就是将钢坯压薄时压下的尺寸,比如钢坯开始的厚度是100毫米,用机器将它压到80毫米,那压下量就是20毫米。通过增加压下量这个参数,在其他条件不变的情况下,可以使晶粒的表面积更大,这样可以形成更多的结晶,使晶粒更加细化。
通过改进工艺,终于使Q460达到了“鸟巢”的使用要求。2005年7月,为“鸟巢”准备的Q460开始批量生产,为奥运工程服务。
现在,“鸟巢”已经完成混凝土施工,开始进行钢结构施工。它使用的几百吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材,将为它撑起骄傲的铁骨钢筋。当2008年北京奥运会举办时,“鸟巢”向全世界展示的不仅是宝贵的奥运建筑遗产,还有中国人民的创新成果。
D. 建筑鸟巢所用多少钢材吨数
奥运圣火在鸟巢熊熊燃烧。鸟巢,无疑是8月8日以后世界上出现频率最高、关注度最高的建筑物。
关于鸟巢的新闻,人们已经知道了很多,却总是百读不烦;关于鸟巢的故事,人们曾经听说了不少,却依然百听不厌。因为,鸟巢内外所有的一切,都浓缩了一个民族乃至同一个世界的昨日的梦想、今天的传奇、明天的经典。科技:中国制造撑起鸟巢
无论从哪个角度看,从2003年底起动工举建的鸟巢,都堪称是世界建筑史上的一个经典。更令中国人自豪的是,这个用4.2万吨钢铁编织成的“鸟巢”,每一块钢都是中国的钢铁工人自主创新研发和生产出来的,是中国制造撑起了鸟巢。
在鸟巢所用的4万多吨钢材中,有680吨最为特殊,它们是用来连接各个钢架的高强度用钢,通俗说就是“焊点”用钢。2005年3月,鸟巢计划采用的钢板具体参数第一次公布,宝钢、首钢、鞍钢、武钢和舞钢等国内7家钢铁巨头负责人立刻陷入沉默,谁都知道这些参数意味着什么。这是一种低合金高强度钢,国内在建筑结构上从未使用过该型号钢材;而且钢板厚度达到110毫米,足足超出国家标准10毫米;更何况还有抗低温、易焊接、抗震性能强的要求,几个指标互相匹配,每一个指标都是国标最高级别!最终,河南舞阳钢厂签下了“军令状”:“‘鸟巢’要用的所有特种钢材我们都能生产,什么时候要什么时候供货。” 不到一年,舞钢自主研发这种钢板就出现在了鸟巢的工地上。
事实上,整个奥运会场馆的建设极大地促进了中国民族工业在许多领域内的创新和突破。而鸟巢,只是一个中国制造的代表作,从它的身上可以清楚地看到中国人依靠自己的力量让梦想成为现实的伟大力量。
人文:北迁百米保护文物
在“鸟巢”、水立方两大现代建筑之间,耸立着一座红墙碧瓦的古庙,二者相映生辉,成为当代奥运场馆建设史上的绝妙一笔。
这个古庙,是始建于明代的娘娘庙,庙内曾供奉碧霞元君。鸟巢建设之初,娘娘庙与运动场建设用地产生冲突,但是,为了确保文物的安全,规划中的鸟巢硬是向北移了100米。
就是这个看似微不足道的100米,却使得娘娘庙成为奥运主会场周边一道亮丽的风景,历史与现代遥相呼应。
北京奥运场馆开始建设时起,北京就制订了严格的文物保护计划,严格规定北京市在奥运场馆建设中不允许拆除现有文化名胜和文物场所,设计方案要根据文物保护的要求进行合理调整,并根据文物保护单位的级别,经相应的文物行政部门同意后,报城乡建设规划部门批准。
就是这样,在中国北京,在这座奥运之城,人们看到了一座古庙和现代感十足的国家体育场的和谐共辉,瞬间可读懂“人文奥运”实实在在的含义。
绿色:七成供水来自回收
鸟巢,是一个钢铁的巨人,但同时也有用水编织出的温柔:有绿树青草环绕的浪漫,有人工湖荡漾出的缠绵。
不过,这样一种用水制造出的美感,却没有浪费多少北京宝贵的水资源,因为这里的用水70%都是由回收水代替的。
国家体育场总承包部副总工程师杨庆德介绍说,鸟巢70%的供水都要由回收水代替,其中23%来自雨水。这主要依赖于鸟巢的雨洪利用系统。在鸟巢的顶部装有专门的雨水回收系统,雨水会通过专门的管道排放到鸟巢周边地下的6个蓄水池中,再经过系统先进的过滤处理工艺,这些被收集起来的雨水最终就变成了可以用来绿化、冲厕、消防甚至是冲洗跑道的回收水。按照测算,这套回收系统一年总共可以处理产生5.8万立方米的回收水,每小时能够最高处理100吨雨水,产生80吨回收水。
“鸟巢”需在84 小时内换装
8月9日0时04分,美轮美奂的奥运会开幕式进入最高潮,奥运冠军李宁以“空中飞人”的姿势点燃“鸟巢”里的主火炬。全球数十亿观众通过电视收看到了这一举世瞩目的精彩镜头。不过也就在此瞬间,有一群人顾不上欣赏这激动人心的时刻,650名施工人员,受命进入“鸟巢”内表演的主舞台“地坑”下面,开始拆除刚才还在进行精彩表演的相关设施。
这是一场与时间赛跑的“鸟巢”速度,国家体育场“鸟巢”要在84小时内完成从开幕式向其他功能运行的所有转换工作。根据奥运会的赛程安排,“鸟巢”要在开幕式结束后的9日凌晨至12日中午12时,共计84个小时的时间内,拆除开幕式地面设备,同时安装和调试好闭幕式设备,铺设好草坪,完成田径跑道的清洗和画线……
转场期间,整个装卸量高达1.1万吨,其中仅需要安装的草坪就达4600多吨,另外还有不少是开闭幕式的装备……这一次,组委会则只给了短短的84个小时,其中给铺设草坪的时间仅有24个小时,而雅典奥运会时同样的工序用了66个小时。
8月10日下午3时半,记者来到了“鸟巢”四层的开幕式指挥部。指挥部里的十多台电视监控器显示着“鸟巢”各个部位的情况,体育场内3台200吨的大吊车,正在体育场正中间,将一个庞大的装置吊进“地坑”里面,这是闭幕式中心舞台的装备。已清理出来的跑道上,十几个工人正用清洁机逐行进行清理,已清理出来的100米直道将是包括“飞人”刘翔在内的短跑和跨栏明星们掀起激情的地方。从这里看到的“鸟巢”,就像一架设定好程序的计算机,繁忙、紧张,但却有序地各负其责、协同作战。
4000多名工程技术人员、工人师傅和解放军战士,投入到这场84小时默默无闻的攻坚战役中。北京奥运会开闭幕式技术总监于建平说,按目前的进度,12日中午前完成“鸟巢”内的转场任务,已成定局。
E. 鸟巢是用什么建的是用什么钢材
一、国家体育场(鸟巢)位于北京奥林匹克公园中心区南部,为2008年北京奥运会的主体育场。工程总占地面积21公顷,场内观众坐席约为91000个。举行了奥运会、残奥会开闭幕式、田径比赛及足球比赛决赛。奥运会后成为北京市民参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所,并成为地标性的体育建筑和奥运遗产。
二、国家体育场的基本建设:
1、基本材料:
“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成,共有24根桁架柱,现已完成20根桁架柱整柱及2根下柱吊装。国家体育场建筑顶面呈鞍形,长轴为332.3米,短轴为296.4米,最高点高度为68.5米,最低点高度为42.8米。
2、Q460钢材的运用:
“鸟巢”结构设计奇特新颖,而这次搭建它的钢结构的Q460也有很多独到之处:Q460是一种低合金高强度钢,它在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形,这个强度要比一般钢材大,因此生产难度很大。这是中国国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材;而这次使用的钢板厚度达到110毫米,是以前绝无仅有的,在中国的国家标准中,Q460的最大厚度也只是100毫米。
3、特殊结构:
屋顶内环主桁架吊装和立面次结构安装已全面展开。“鸟巢”钢结构所使用的钢材厚度可达11厘米,以前从未在中国国内生产过。另外,在“鸟巢”顶部的网架结构外表面还将贴上一层半透明的膜。使用这种膜后,体育场内的光线不是直射进来的,而是通过漫反射,使光线更柔和,由此形成的漫射光还可解决场内草坪的维护问题,同时也有为座席遮风挡雨的功能。
F. 鸟巢一共用了多少吨钢铁
鸟巢”总用钢量约为11万吨。外部钢结构用钢4.2万吨,其中主结构用钢约2.3万吨。“鸟巢”整个膜结构总面积约为10万平方米。
G. 鸟巢使用了多少吨钢材
建鸟巢使用的钢结构总用量为.2万吨。“鸟巢”使用的钢材材质绝大部分为Q345D和Q345GJD钢材,局部受力大部位采用了Q460钢材。
“鸟巢”的外形结构主要由门式钢架组成,共有24根桁架柱,建筑顶面长轴为332.3米,短轴为296.4米,最高点高度为68.5米,最低点高度为42.8米。大跨度的屋盖支撑在24根桁架柱之上,柱距为37.96米。主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置,只有22榀主桁架直通或接近直通。
整个建筑,抛弃了传统意义的支撑立柱,而大量采用由钢板焊接而成的箱形构件,这种结构凝炼了中国传统的建筑技术结晶,在结构布局、构建截面形式、材料利用率等方面均进行了较大幅度的调整与优化。
国家体育场(鸟巢)的钢结构最大跨度达到333米,相当于200个成年人手拉手的长度。达4.2万吨的钢结构需摆脱外力的支撑,靠自己站立起来,工程浩大自不必说,其材料的选择慎之又慎。
筑造“鸟巢”使用的钢材材质绝大部分为Q345D和Q345GJD钢材,局部受力大的部位采用了Q460钢材。Q460钢材是专为“鸟巢”量身打造的一种低合金高强度钢。
“Q”代表钢材的强度,“460”表示受力强度达到460兆帕时才会彻底变形,460兆帕相当于4540个标准大气压,普通钢材受力强度只有235兆帕,比Q460小将近一半。在国家标准中,Q460的最大厚度是100毫米,而“鸟巢”这次使用的钢板厚度史无前例地达到110毫米。“鸟巢”钢结构中共使用了400吨Q460钢。
H. 北京鸟巢建造一共用了多少吨钢材
11万吨。“鸟巢”总用钢量约为11万吨。外部钢结构用钢4.2万吨,其中主结构用钢约2.3万吨。“鸟巢”整个膜结构总面积约为10万平方米。