国家体育场钢结构设计优化方案国家体育场(又称“鸟巢”)是 2025 年北京第 29 届奥运会的主体育场，承担奥运会开、闭幕式与田径竞赛，固定座席可容纳 8 万人，活动座席可容纳 1.1 万人。国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为 332.3 米，短轴为 297.3 米，最高点高度为 68.5 米，最低点高度为 40.1 米，总建筑面积约为 25.8 万平方米。建筑的设计使用年限为 100 年，项目总投资为 31.3 亿元，其中建安成本为 22.67 亿元。瑞士赫尔佐格德梅隆设计公司、中国建筑设计讨论院与奥雅纳工程顾问公司组成的设计联合体承担国家体育场设计工作。 一、结构布置 国家体育场大跨度屋盖支撑在 24 根桁架柱之上，柱距为 37.958 米。取消可开启屋盖后，固定屋盖中间开洞长度增至 185.3 米，宽度增至 127.5 米。由于国家体育场大跨度钢结构大量采纳由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主结构与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特别建筑造型。主场看台部分采纳钢筋混凝土框架－剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。 主桁架围绕屋盖洞口环梁放射形布置，有 22 榀主桁架直通或接近直通，并在中部形成由分段直线构成的内环桁架。为了避开出现过于复杂的节点，4 榀主桁架在内环附近截断. 为了减小构件制作难度，降低加工成本，尽量减小现场施工的复杂性，对屋盖结构的几何构型进行了适当的简化。主桁架弦杆在相邻腹杆之间保持直线，代替空间弯扭曲线构件，避开出现过大的 P-Δ 效应。由于主桁架大部分采纳了规则的箱形截面，从而大大降低了构件加工的成本。 屋顶与立面次结构的主要作用是为主结构提供面外的侧向支撑、减小主结构构件的计算长度，为屋面膜结构、排水沟、下弦声学吊顶、屋面排水系统等提供支承条件，并形成结构抗侧力体系。 在修改初步设计中，屋面次结构布置主要考虑控制屋面膜结构板块面积的大小，次结构的数量明显少于原初步设计。通过调整立面次结构的疏密程度，达到有效减小外柱的计算长度的目的。 二、焊接薄壁箱形构件 国家体育场大跨度结构主要采纳由钢板焊接而成的箱形构件。为了满足建筑造型要求，构件的外形尺寸受到较大限制。有效减少用钢量，不但对节约工程投资、控制造价有非常直接的作用，同时对于减小地震与温度作用、增强结构的安全性也具有十分重大的意义。 为了减小用钢量，在设计焊接箱形截面构件时尽量采纳较小的壁厚。由于大截面薄壁箱形构件截面的宽厚比较大，在受压时很...
