国家体育场的结构
基地和体育场的几何形状融为一体，就像根和树一样。行人走在平缓的格子石走道上，延续了体育场的结构质感。步道之间的空间为体育场客人提供服务设施:下沉式花园、石头铺设的广场、竹林、矿物山景观，以及通向基座内部的开口。从地面上缓缓升起的城市，几乎不知不觉地形成了体育场的底座。体育场的入口稍微抬高了一些，所以你可以看到整个奥林匹克公园的全景。
屋顶
球场的空间效果新颖激进，但又简单朴素。球场外观是纯结构，立面和结构是统一的。结构元素相互支撑，汇聚成网格，就像编织一样，将建筑的立面、楼梯、碗形看台、屋顶融为一体。就像鸟类会在用树枝编织的鸟巢之间加入一些柔软的填充物，为了让屋顶防水，体育场结构之间的缝隙也会用透光膜填充。由于所有的设施——餐厅、客房、商店、卫生间都是自己控制的单元，所以完全封闭建筑立面是非常没有必要的。这就使得球场自然通风，这是球场环保设计最重要的一个方面。
箱子
舒适豪华的装修，优质周到的配套服务，清晰良好的观看视野，是国家体育场包厢质量的保证。不仅提供了亲临现场观赛的最佳场地，更为社会企业和各界名人搭建了一个交流、公关、答谢客户的社交平台，为企业提供了一个展示实力和尊贵地位的难得机会。国家体育场包厢位于体育场四楼。赛后箱数140。
出现
基本材料
“鸟巢”外部结构主要由巨大的门式钢架组成，共24根桁架柱，已吊装20根桁架柱和2根下柱。国家体育场顶面呈马鞍形，长轴332.3米，短轴296.4米，最高点高度68.5米，最低点高度42.8米..
设计方案在保持“鸟巢”建筑风格不变的前提下，对结构布局、建筑截面形式、材料利用率等问题进行了较大的调整和优化。取消了原设计方案中的可开启式屋顶，加大了屋顶的开口，并通过优化钢结构大大降低了用钢量。大跨度屋顶支撑在24根桁架柱上，间距37.96米。主桁架呈放射状布置在屋顶中部的开口周围，22根主桁架是直的或接近直的。为了避免过于复杂的节点，少数主桁架在内环附近被截断。大量的钢结构是由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主桁架与屋顶和立面的子结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。主看台采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全分离。
Q460钢的应用
“鸟巢”的结构设计奇特新颖，而这次建造它的钢结构Q460有很多独到之处:Q460是一种低合金高强度钢，只有在应力强度达到460 MPa时才会发生塑性变形，大于普通钢材，因此生产难度很大。这是Q460钢在我国首次用于建筑结构。此次使用的钢板厚度为110 mm，这在以往是绝无仅有的。在中国国家标准中，Q460的最大厚度仅为100 mm..过去，这种钢材一般从卢森堡、韩国和日本进口。为了给“鸟巢”提供一个“合适”的Q460，从2004年9月起，河南舞阳特钢的科研人员开始了半年多的科技攻关，三次试制终于成功。2008年，400吨具有自主创新和知识产权的国产Q460钢撑起了“鸟巢”钢筋。
特殊结构
此外，屋顶内环主桁架吊装和立面下部结构安装已全面展开。“鸟巢”钢结构所用钢材厚度可达11 cm，这是国内从未生产过的。此外，“鸟巢”顶部网格结构的外表面还会粘贴一层半透明的薄膜。使用这种膜后，体育场内的光线不是直射的，而是漫反射的，使得光线更加柔和。漫射光还可以解决球场草坪的维护问题，还具有遮挡座位风雨的作用。
“鸟巢”稍微抬高了整个体育场的室外地形，在地形下放置了很多附属设施，既避免了挖坑所消耗的巨额投资，又在室外广场边缘缓慢落地，根据情况在热身场地搭建2000个露天座位，与周边环境有机融合，再次节省投资。
站立
被设计成一个容纳庞大人群的容器，无论从远处看还是从近处看，都给人留下了独特而不可磨灭的印象。在体育场内，这种统一的碗状结构会引起观众的兴奋，使运动员发挥出超越水平。营造一致的外观，座椅的干扰控制在最低，声学吊顶覆盖结构，让观众和会场上的活动成为关注的焦点。在这里，人群形成了建筑。
主火炬塔
历届奥运会主火炬台、点火仪式、点火器都是最终揭晓的绝密。其中，主火炬平台的造型设计与点火方式密切相关。2008年北京奥运会进入50天倒计时阶段，正式开工建设，引发各种猜测。
2008年8月8日，北京奥运会开幕式结束，许海峰手持火炬入场，随后许海峰将火炬传递给第二棒火炬手，第二棒火炬手再传递给第三棒火炬手李、第四棒火炬手詹旭刚、第五棒火炬手张军、第六棒火炬手张军、第七棒火炬手陈。开幕式进入了又一个高潮。2008年8月9日零时，李宁在空中绕场一周，点燃主火炬塔。
主火炬塔是一个巨大的祥云，位于遗址东北角上方。李宁点燃了火焰的导火索，火焰沿着旋转的通道点燃了火炬塔。火炬塔就是用这种普通的方式点燃的。在设计和施工中有许多特点和困难:
部件尺寸大，重量重。
桁架柱作为屋顶结构的主要承重构件，最大截面25m×20m，高度67m，最大重量500吨。但主桁架高度为12m，双跨桁架最大跨度为145.577+112.788m，非跨桁架最大跨度为102.95438+0m，桁架柱和主桁架体积大，重量重。
节点复杂性
由于本工程所有构件均为箱形截面构件，无论是主体结构之间，还是主次结构之间，都存在多个构件空间交叉的现象。此外，子结构复杂多变，规律性较少，导致主体结构节点构造相当复杂，节点类型多样，制作安装精度要求高。
紧张的工期
工程量大，但安装周期相当短。工程于2003年2月24日开工，65438+，2007年底前竣工，2008年3月底竣工。工期紧，与土建重叠，平面场地紧张。
大量焊接
本工程现场连接分多段焊接吊装，现场焊缝长度较长。此外，厚板焊接、高强度钢焊接、铸钢件焊接等。大多涉及，导致现场焊接工作量相当大，难度高，仰焊较多。
冬季雨季施工
本工程主体结构吊装时间需要跨越冬、春节，冬、雨季施工难度大。
工程组织困难。
主体结构吊装时，土建施工未完成，大面积进行现场组装，出现多方施工交叉作业现象。此外，场地狭窄，施工场地布置、构件运输、大型吊车行走路线都受到很大限制。同时，本工程结构复杂，吊装节段相互关联，必须按一定顺序组装吊装，否则会出现窝工现象。各施工方需要合理协调，统筹管理，项目组织难度大。
成员翻身吊装困难。
为降低组装难度，本工程桁架柱将采用水平拼接方式，主桁架将采用水平拼接方式(内环主桁架垂直拼接除外)，因此需要在组装完成后，吊装前进行翻转。由于构件尺寸大，重量大，翻身时吊点的设置和吊耳的选择比较困难，特别是桁架柱翻身时，翻身吊装时吊耳的受力是变化的，要考虑三维受力。同时，翻转过程中的稳定性难以控制。由于桁架柱和主桁架的截面开口为箱形截面，所以在分段吊装时存在多个管口对接的问题。对于箱形截面，保证多个接管的对接精度是非常困难的。吊装时，需要调整分段构件的角度和方位，但对于大而重的构件，调整角度和吊装难度相当大。
高空组件的稳定性很难。
由于本工程采用的是散装法(即分段吊装法)，高空构件的风荷载比较大，在各段未连成整体或结构未形成整体前稳定性较差，尤其是桁架柱上段和分段主桁架的稳定性较差。因此，合理的吊装顺序(尽可能分段吊装)和侧向稳定措施(如拔锚、缆风绳等。)必须采用。
焊接很难。
本工程既有薄板焊接又有厚板焊接，既有平焊、立焊又有仰焊，既有高强钢焊接又有铸钢件焊接，焊接工作量较大。薄板焊接变形大，厚板焊接熔敷量大，对温度控制和劳动强度要求高。但高空焊接和冬雨季焊接的防风雨、低温措施，使焊接难度加大。
很难控制安装精度。
在施工过程中，结构本身会因自重和温度变化而变形，支撑胎架也会在荷载作用下变形。此外，结构形状复杂，均为箱形截面构件，位置性和方向性强。安装精度受现场环境、温度变化等多方面影响，安装精度极难控制，施工难度大。施工时必须采取必要的措施，如何调整和消除安装误差，如何提前测量和监控，使变形在受控状态下完成，以保证整体造型和施工质量。
质量和施工要求
无论是本工程的外观质量，如外形尺寸、焊缝外观，还是内在质量，如焊缝质量等级、焊接残余应力消除等。，要求相当高，但现场施工条件差。同时，对于大跨度空间结构，温度变形和温度应力较大，设计和确定分块合拢温度比较困难。
人文建设
施工中“以人为本”，对施工中的每一个方案都进行认真的分析和审查，提倡工业化的组装作业，从降低劳动强度和工艺中的每一个步骤提出应采取的措施，中心思想是“以人为本”；提供最好的生活条件，比如住宿，饮食。防雷措施
“鸟巢”的防雷设计采用了最传统的防雷技术。充分利用建筑结构的优势，将鸟巢的金属屋顶、钢结构中的钢构件、钢筋混凝土中的钢筋通过焊接有效连接起来，整个“鸟巢”的“钢筋铁骨”构成了理想的“笼式避雷网”。为了防止人体被雷电伤害，在场馆内人们能接触到的部位，如钢柱等，都做了等电位联结。“鸟巢”内几乎所有的设备都与“笼式避雷网”可靠连接，确保闪电瞬间产生的巨大电流能够通过“笼式避雷网”导入地下，最大限度地保证场馆本身、设备和人员的安全。
防震措施
鸟巢所用钢材的强度是普通钢材的两倍。它是我国自主创新研发的特殊钢，兼具刚性和柔性，从而保证鸟巢在承受最大460 MPa的外力后仍能恢复原状，也就是说能抵抗类似唐山大地震的地震波。支撑鸟巢的关键是“肩”的结构。本部分使用的钢材——“Q460”钢板厚度为110 mm，具有良好的抗震、耐低温和可焊性。为了满足抗震要求，钢构件的连接处特别加厚，构件的连接方式全部为焊接，增加整个结构的刚度和强度。鸟巢高耸的屋顶用24根巨大的钢柱脚支撑着它。为了确保建在8度抗震设防的高烈度地震区的鸟巢能够站稳脚跟，科研人员和设计人员克服了鸟巢柱脚尺寸大、结构复杂，我国现行规范中的计算假设和设计方法难以适用的情况。他们给这些钢柱脚增加了底座和铆钉，并将它们牢牢地钉在混凝土中。柱脚下的承台厚度高达400 ~ 600米，24根巨大的钢柱分别与24个巨大的钢筋混凝土墩牢牢相连，共同托举着巨大的细钞。绿色设计
《国家体育场设计大纲》要求，“国家体育场的设计应充分体现可持续发展的思想，采用世界先进可行的环保技术和建筑材料，最大限度地利用自然通风和自然采光，在节约能源和资源、固体废物处理、电磁辐射和光污染防护、应用消耗臭氧层物质(ODS)替代产品等方面符合奥运环保导则的要求，部分要求达到国际先进水平，树立环保典范。”通过环境管理体系的建立和实施，提高国家体育场的建筑功能和性能，永久贯彻绿色奥运的理念。
国家体育场建设中采用了先进的节能设计和环保措施，如良好的自然通风和自然采光、雨水综合回收、利用可再生地热能、应用太阳能光伏发电技术等。鸟巢的原貌是不完全密封的鸟巢，这是考虑到既能让观众享受到自然的空气和光线，又能尽量减少人工机械通风和人工光源带来的能耗。鸟巢使用的光源都是各种高效节能环保光源。步行广场等户外照明也尽可能采用太阳能发电照明系统。鸟巢足球场下面是地源热泵系统312井。它吸收土壤中所含的热量，通过埋地换热管为冬季的鸟巢提供热量；在夏天，它可以通过吸收土壤中储存的冷能为鸟巢提供冷却，从而节省大量电力资源。“鸟巢”顶部安装了特殊的雨水回收系统，收集的雨水最终成为可用于绿化、冲厕所、消防甚至冲洗跑道的回收水。许多先进的绿色环保措施使国家体育场成为名副其实的大型绿色建筑。
据介绍，节俭办奥运、可持续发展的理念在“鸟巢”设计之初和深化设计过程中一直贯穿始终。在满足奥运功能的前提下，充分考虑永久设施和临时设施的平衡。根据要求，鸟巢有65438+万个座位，其中8万个是永久的，另外2万个是奥运会期间临时增加的。
在此基础上，将“鸟巢”的功能与周边地区的未来定位乃至整个城市的中长期发展规划相结合。根据确定的规划方案，“鸟巢”所在的奥林匹克公园中心区将成为集体育比赛、会议展览、文化娱乐、商务休闲购物为一体的市民活动中心。作为北京奥运会的主体育场，“鸟巢”将成为北京的标志性建筑之一，并将长期成为人们参观和旅游的热点。同时，在“鸟巢”的设计和建设中，在场馆和空间的多功能性上下了很大功夫，提高了场馆的利用效率，既能承担开闭幕式和体育比赛，又能满足健身、商务、会展、演出等多种需求，为“后奥运发展”的成功实施奠定了坚实的基础。
作为北京奥运会的主体育场，国家体育场采用了太阳能光伏发电系统。绿色奥运、科技奥运和人文奥运是北京奥运会的三大主题。太阳能光伏发电系统在“鸟巢”的落户，将清洁环保的太阳能发电与国家体育场融为一体，不仅是北京奥运会三大主题的绝佳体现，也将对推动绿色能源的使用，有效控制和减少北京及周边地区的空气污染，倡导绿色环保的生活方式起到积极作用。目前，太阳能光伏发电系统技术处于世界先进水平。太阳能发电系统由无锡尚德太阳能电力有限公司自主研发，独家提供给国家体育场。安装在国家体育场12主通道上，总投资100万人民币，总容量130 kW，将是国家体育场供电的良好补充。
科技设计
《国家体育场设计大纲》要求:“国家体育场的设计应充分考虑以信息技术为代表的高科技，包括新材料和环保技术。从建筑、结构、建材、环保、节能、智能、通信、信息、景观环境等方面，将国家体育场建设成为信息服务以人为本、通信手段便捷可靠、比赛环境先进舒适、安保工作扎实可靠的新型体育场。在设计中体现奥运场馆的时代性和科技先进性，将使其成为展示中国高科技成就和创新实力的窗口。”
在设计和施工阶段，国家体育场在科技攻关和成熟技术应用方面，应用了一批针对建筑结构、节能环保、智能建筑的科技成果，并针对结构特点带来的设计和施工难点，进行了重点科研课题攻关。
1.从国家体育场馆建设对科技的需求出发，提高体育场馆建设的科技创新能力，积累高科技应用于体育场馆的经验，使科技创新成为“三个理念”的动力和保障。
2.在设计和建设过程中，针对国家体育场建设中的一些瓶颈和焦点问题，安排一批重点科研项目和课题，解决设计和建设中的问题。在各专业的设计中，我们将注重应用具有科技含量的成熟技术，使体育场体现一流的建设和运营科技水平。
人性化设计
《国家体育场设计大纲》要求，“国家体育场的设计应当有利于普及奥林匹克精神，弘扬中华民族优秀传统文化，应当充分考虑各类人群(包括残疾人和行动不便者)的需求，建立适宜的人文环境。”在人文关怀方面，设计对建筑功能和操作做了详细的设计，以体现人文关怀。
人文关怀在鸟巢的设计中得到充分体现。碗形座椅环绕体育场的折叠结构，上下楼层交错。无论观众坐在哪里，与球场中心的视线距离约为140米。在鸟巢的观众席里，有200多个残疾人轮椅座位。这些轮椅座位比普通座位略高，保证了残疾人和普通观众一样的视野。赛时，将在场馆内提供助听器和无线广播系统，为有听力和视力障碍的人提供个性化服务。三层“特殊装置”，包括“鸟巢”下层膜使用的吸声薄膜材料、钢结构构件上设置的吸声材料以及体育场内使用的电声扩音系统，使得“鸟巢”内的语音清晰度指数达到0.6——这个数字保证了坐在任何位置的观众都能清晰地听到广播。
“鸟巢”的设计者还运用流体力学设计，模拟了965，438+0，000人同时观看比赛的自然通风，让所有观众都能享受到同样的自然光和自然通风。
其他许多建筑专家认为，“鸟巢”不仅将为2008年奥运会树立一座独特的历史性标志性建筑，而且在世界建筑发展史上具有开创性意义，并将为21世纪中国和世界建筑的发展提供历史见证。