三大標志建筑抗震全靠自身“硬”

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　　“鳥巢”是目前世界上橫跨面積最長的體育場：“水立方”長寬各177米，沒使用一根鋼索、混凝土圓柱或建筑橫梁。這樣大跨度的建筑物，抗震難度無疑非常大，采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)幾乎不可能。因此，“鳥巢”、 “水立方”和五棵松體育館的設計者在結(jié)構(gòu)選型上都選擇了鋼結(jié)構(gòu)。因為鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的強度、韌性和延性，抗震性能好。震害調(diào)查表明，鋼結(jié)構(gòu)較少出現(xiàn)倒塌破壞情況。

　　三大場館在抗震方面都是采用了傳統(tǒng)的“硬抗”技術(shù)，即通過增強建筑物自身的強度，來抵抗地震的沖擊。

　　“鳥巢”所用鋼材強度是普通鋼的兩倍，是由我國自主創(chuàng)新研發(fā)的特種鋼材，集剛強、柔韌于一體，從而保證了“鳥巢”在承受最大460兆帕的外力后，依然可以恢復到原有形狀，也就是說能抵抗當年唐山大地震那樣的地震波。托起“鳥巢”最關(guān)鍵的是 “肩部”結(jié)構(gòu)，這一部分所用的鋼材——“Q460”在國內(nèi)建筑上使用尚屬首次?！癚460”鋼材以前在國內(nèi)從未生產(chǎn)過，而這次使用的鋼板厚度達到110毫米，也是史無前例的。在國家標準中，“Q460”的最大厚度只是100毫米。不僅在鋼材厚度和使用范圍都是前所未有的，而且它具有良好的抗震性、抗低溫性、可焊性等特點。為滿足抗震要求，鋼構(gòu)件的節(jié)點部位特別作了加厚處理，桿件的聯(lián)結(jié)方式一律為焊接，以增加結(jié)構(gòu)整體的剛度和強度。

　　“鳥巢”凌空的屋頂氣勢不凡，支撐它的24根巨大鋼柱腳更是壯觀雄偉。為保證建造在8度抗震設防的高烈度地震區(qū)的“鳥巢”能站穩(wěn)腳跟，科研設計人員克服“鳥巢”柱腳集合尺寸大且構(gòu)造復雜、我國現(xiàn)行規(guī)范的計算假定與設計方法難以適用等情況，為這些鋼柱腳增加了底座和鉚釘，將柱腳牢牢鉚在了混凝土中。 柱腳下的承臺厚度高達4~6米，24根巨大鋼柱分別與24個巨大的鋼筋混凝土墩子牢固地連在一起，共同擎起巨大的“鳥巢”。

　　與“高大健壯”的“鳥巢”相比，晶瑩剔透的“水立方”，看起來似乎有點“柔弱”，人們不禁會問，它結(jié)實嗎？能抵抗8級地震嗎？

　　其實，“水立方”是典型的外柔內(nèi)剛。外部只看到充氣薄膜，好像弱不禁風，而支撐這些薄膜的是堅實的鋼結(jié)構(gòu)，里面觀眾看臺和室內(nèi)建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 “水立方”的墻壁和天花板由1.2萬個承重節(jié)點連接起來的網(wǎng)狀細鋼管組成，這些節(jié)點均勻地分擔著建筑物的重量，使其堅固得足以經(jīng)受住最強的地震?！八⒎健钡牡叵虏糠质卿摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，在澆筑混凝土的時候，在每根鋼柱的位置都設置了預埋件（上部為鋼塊），鋼結(jié)構(gòu)的鋼柱與這些預埋件牢固地焊接在一起，使得地上部分的鋼結(jié)構(gòu)與地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成一個牢固的整體。正是靠著優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式和良好的整體性，“水立方”才擁有了“過硬的身體”，達到了8度抗震的標準。

　　五棵松體育館采用的也是傳統(tǒng)的“硬抗”技術(shù)。據(jù)北京市建筑設計研究院參與設計的工程師介紹，五棵松體育館首輪設計方案結(jié)構(gòu)非常復雜，屬復雜超限高層建筑，抗震設計難度很大。后進行了較大的調(diào)整，主要是對場館進行了“瘦身”，調(diào)整后的結(jié)構(gòu)體系與首輪初步設計相比其復雜程度已大大降低，結(jié)構(gòu)體系更趨合理，已不再屬于復雜超限高層建筑，防震也相對好做一些。

　　設計中按多遇地震、設防地震和罕遇地震三個標準分別進行了驗算，保證關(guān)鍵部位的構(gòu)件（周邊20根鋼柱、看臺挑梁、側(cè)向鋼支撐和屋頂?shù)龋┰谠O防地震作用下處于彈性狀態(tài)，罕遇地震作用下滿足變形要求的設防目標。對主要承重柱的配筋構(gòu)造參照特一級的要求予以加強。

　　體育館主體結(jié)構(gòu)在二層以下采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于增強結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能。在二層以上至屋頂桁架的下弦這一高度范圍內(nèi)沿建筑周邊布置柱間支撐，通過支撐加強柱子之間的連接，形成現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻-鋼支撐結(jié)構(gòu)體系。