鸟巢：结构和形式融为一体 建筑史上的里程碑

  曾有人说，西方建筑史是“石头的历史”，中国建筑史是“木头的历史”。随着工业革命后水泥、混凝土等新材料的出现，建筑又逐渐变成钢筋的历史。即将投入到正常的使用中的国家体育场由于具有“结构就是形式，形式就是结构”的特点，本身钢结构同时也就是它的“鸟巢”外形，可以想见，日后必定会成为现代建筑史上的一个里程碑。

  2008年8月8日，第29届奥林匹克运动会将在中国北京开幕。“鸟巢”也将华彩登场，承担本届奥运会开幕式、闭幕式、田径比赛等最重头的赛事活动。

  从概括的角度来说，鸟巢的规划建设用地20.4万平方米，建筑面积25.8万平方米，观众坐席9.1万个，其中永久坐席8万个，临时坐席1.1万个，设计使用年数的限制为100年。建筑顶面呈马鞍形，长轴为330米，短轴为296米，最高点高69.2米，最低点高度40.1米。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”的特殊建筑造型。

  在这些外观数字的内里，一般人看不到的是鸟巢的设计、建造、施工，汇集了全球最尖顶的技术和产品。在距离2008北京奥运会开幕不到20天的时候，《商务周刊》推出这一封面专题，就希望在世界通过奥运看中国的同时，我们也能通过“鸟巢”了解这个世界。

  在全球化时代，世界是平的，鸟巢的整个建设过程，从设计到内部照明、电力、体育设备等各个系统，中国都以完全开放透明的心态面向全球招标；为落实“绿色、科技、人文”三大理念，鸟巢应用了许多新材料、新技术、新方法，体现出无数技术创新亮点。可以说，鸟巢是全球最顶尖公司合力用最顶尖技术共同打造，代表现今世界顶配水平的建筑。

  一个建筑的设计是否顶尖，一般人难以评判，起码对于普通人，设计无所谓好坏，只有适合不适合，喜欢不喜欢。正如“鸟巢”设计者之一艾未未在接受媒体采访时说，对一个设计师来说，一个作品是否被当地人喜欢，比是否会被常常提到自己的名字更重要。鸟巢的设计的具体方案曾遭到一些国内院士的质疑，但对于大多数中国人来说，虽然匮乏对于建筑的专业鉴赏能力，然而必定深爱其设计的标新立异。

  更能让人饶有兴趣的是鸟巢中选用的那些全球领先供应商的新材料、新技术。节能产品的大量使用是鸟巢的特色之一。鸟巢的设计中包含了一套全球顶级规模的雨水深度处理回用系统。体育场内70%的供水由回用水代替，其中23%来自系统处理后的雨水。而且，两层膜之间安装的虹吸排水系统同时解决了鸟巢特殊结构及形式的屋面排水问题。这套系统由美国GE公司水处理及工艺过程处理集团提供，堪称当前水处理科技领域的最高成就。

  另一节能代表技术是地源热泵系统。美国顿汉布什工业公司与烟台冰轮股份有限公司作为联合体中标这一项目。与这配套的鸟巢中央空调是本土家电厂商海尔提供的。

  鸟巢的照明系统采用了绿色照明技术、能源系统及高效智能管理技术。建筑规划设计本身尽量利用自然光照明，同时使用绿色、节能灯具，并采用了节能照明系统。最终室内照明产品由GE提供，体育照明系统由德国飞利浦集团中标，国内厂商良业照明负责外立面的景观照明。

  在国家体育场围绕整体的结构的安检亭上建立了太阳能光伏发电系统，由无锡尚德电力控股有限公司提供。

  德国SEELE幕墙公司提供了ETFE和PTFE膜结构，双层膜不仅为体育场遮蔽雨雪，而且使场内光线更加柔和，有利于调节场内光影对比度，满足比赛和电视转播的光照要求。

  中石化专门为鸟巢设计了兼具高阻燃性和长时间日照下颜色持久如新的座椅专用树脂。座椅下面的铝制支架，外层采用荷兰阿克苏·诺贝尔公司的“无污染”粉末涂料。

  体育场供配电系统能确保一旦外电源断电，体育场仍能正常运行，这套系统由全球顶级智能系统提供商美国霍尼韦尔公司提供?

  从奥林匹克公园的东门进入，首先能看到一条“龙形景观水系”从北至南蜿蜒绕鸟巢而过。走在通往鸟巢的林间小径，头顶是根据鸟巢形状按比例制作的路灯，精巧可爱，通道上的吊灯和扩音器也都是鸟巢形状。再往前一直走，就抵达了著名的鸟巢面前——确切地说，应该是下面，因为它着实太庞大了。每一个参观者都可以感觉到这个庞然大物带给首次走近它的人强烈的震撼效果。

  这个效果，与其说来自其“国家体育场”的称号，莫如说建筑本身惊人的无序的结构，及整体有序的气场。

  鸟巢的设计师之一艾未未在鸟巢设计之初就明白，他需要做的不是一个正圆形的物体，因为“正圆形没有方位感，从四面八方看都是一个样”。于是，就有了现在这个似圆非圆的建筑物出现。而且，在曾获得普利策建筑奖的赫尔佐格和德梅隆建筑师事务所向中方提供的设计的具体方案上，精确指出了他们盼望的是这样一个少见的建筑：“如同一个鸟巢，它的结构和设计是一体的。”事实上，最后的建筑实现了这一设想。尽管所有的设计图纸上都不曾出现“鸟巢”这一个名字，而是用的其大名“国家体育场”，但“鸟巢”还是被看到它的人自然地联想起并且传播开来。

  世界上的其他体育场并不如此，它们的结构总是要被藏起来。鸟巢的结构就是现在所有人眼前的那些交错的钢材，同时那也就是它的外观。鸟巢内部仍然是圆形的，是整体感很强的体育场，设计师要求自己达到这样的效果：无论观众坐在哪个方位，都会感觉在中间位置，看赛事要没有梁柱遮挡。所以，鸟巢并非完全为了美观，更重要的是功能考量——它不仅需要成为一个外观漂亮的建筑，更需要成为一个带给观众和运动员世界一流使用体验的运动场。

  确实太困难了。它从图纸到现实的全过程，几乎是伴随着“创新”、“第一次”、“试验”等关键词。一般而言，一栋建筑物的实施过程，主要是建筑设计方、结构公司以及承建方三方的共同努力。而此次的鸟巢从纸上跃然而出，还离不开诸多企业的参与，配合自己的优势技术资源，为鸟巢创造了一个又一个“第一次”。

  “不仅是修建一个建筑物，更重要的是体现三个目标：绿色、人文、科技。”高个子的张恒利说。他是国家体育场有限责任公司的副总经理，国家体育场有限公司是为了修建鸟巢这个大工程应运而生的，这个“甲方”是负责控制鸟巢从图纸到成为现实的公司。

  根据张的介绍，在鸟巢动工之前，贯穿在设计过程中就有一个既定的方针：“以科学技术创新为载体，以绿色人文为目标，结合建筑特色，创造性地实现《国家体育场奥运设计大纲》中‘三大理念’的相关联的内容。”故此，参建几方组建了落实“三大理念”的领导小组和工作组。这些理念看似枯燥，但在鸟巢建成之后再回头来看，却的确成了“灵魂”所在：

  设计上，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，通过采用和改进材料和设备的环境性能，降低在建造和运营中对环境的影响。

  施工和运营上，通过对污染源有效的控制，实现污染物达标排放；通过对废弃物的分类处理和回收利用，实现污染防治；通过使用先进的技术和设备，降低能源和资源的消耗；通过采取先进的施工工艺和技术，降低施工全套工艺流程对环境的影响；通过环境管理体系的建立和执行，改进国家体育场的建筑功能和性能，降低运营成本。

  “三大理念”的要求，也让鸟巢的施工遇到了很多独一无二的难题，没有现成的参，只有依靠自己的科学技术创新独立解决。

  2005年3月12日，宝钢、首钢、鞍钢、武钢和舞钢等国内7家钢铁巨头的老总在北京召开了一次特殊的会议，参加会议的还有北京市委市政府领导。

  这次会议的召开，还要从鸟巢特殊的结构说起。建造者遇到的困难是，鸟巢奇特新颖的设计，使钢结构最大跨度达到343米。若使用普通钢材，受力厚度至少要达到220毫米。如此，鸟巢钢材重量将超8万吨。而且钢板太厚，焊接起来更难。实际上，鸟巢需要一种抗拉、抗压和抗弯强度大的特种钢材做支撑柱，它的型号叫Q460-Z35。这种110毫米厚的钢材原来国内没有生产，从国外进口价格昂贵且交货期长，可能使因设计的具体方案调整耽误近一年施工期的鸟巢再度拖延工期。

  在这次会议上，北京市委书记态度非常坚决：“特殊的高强度钢能不能够实现国产？办奥运就是要拉动民族的自主创新，填补空白，只要能在国内生产，就坚决不进口！”

  在会上宝钢、首钢等6家企业均表示不能生产Q460-Z35时，只有河南舞钢公司党委书记、总经理顾强圻说：“‘鸟巢’要用的所有特种钢我们都能够生产，何时要何时供！”

  北京城建集团宣传部部长杨潇介绍说：“早慢慢的开始对鸟巢特殊钢结构进行专项研究的科研技术人员，从Q460E-Z35厚板试生产、厚板热加工及焊接性试验研究、焊接工艺评定及国家体育场Q460E-Z35厚板焊接应用研究等四方面着手进行了深入的研究。最终，为舞阳钢铁厂提供了指导性的轧制方案。”此后，舞钢开始为鸟巢日夜奋战，只用2个月时间就拿出了样品，经检测鉴定全部符合要求。

  2005年7月，为鸟巢准备的110毫米厚的Q460E钢板经过舞阳钢厂的反复实验，轧制成功并进入批量生产。400吨Q460E钢材，成为了“鸟巢”钢筋铁骨中最坚硬的一部分。

  顾强圻对记者说：“我没有说大话，中国除了舞钢没有第二家能生产这种特种钢。”据他介绍，舞钢现在已经有12大系列近400个品种的名牌精品体系，其中有184个替代了进口或使用国际先进标准生产，成为中国高层建筑结构用钢的国家标准起草单位，而且已跻身世界特钢五强。正是因为有了这样的企业，使得特殊钢的自主创新和快速生产成为了可能。

  同时，首钢、鞍钢等企业也接下了GJ345D、345C、420C等高强度钢材的生产订单。在奥运工程中，所有钢材全部实现国产。实际上，这些技术不但可以用于鸟巢，根据北京市科委组织的专家鉴定，该课题研究成果填补了国内低合金钢特厚板焊接领域的空白，达到国际领先水平，在重、大型焊接钢结构中的推广应用有重要意义，技术成果资料可供相关国家标准、规范及规程的修订参考。

  正如同舞阳钢厂在技术部门的协调下事先科学技术创新一样，鸟巢建设过程中，很多企业在无数环节进行攻坚——它们都需要体现鸟巢的灵魂：绿色、科技、人文。

  鸟巢内8000平方米的足球场地下5米，均匀分布着井口直径为250mm的312口地源热泵系统井。这数百口井中遍布着地埋换热管，它们在冬季吸收土壤中蕴含的热量，通过温度转换介质传递到建筑物中，为建筑物供暖气和热水，土壤的温度因此降低，正好为夏天时提供“冷源”，系统便吸收土壤中存储的冷量为建筑物提供冷气。春去秋来，一个年度形成一个冷热循环。这套方案主要是由烟台顿汉布什工业有限公司完成的，困难之处在于，对体育场馆这样的特殊建筑，赛后的运营需要纳入考虑范围，根据统计计算，一般体育场空调冷负荷约为赛后商业运营模式的70%。顿汉布什公司需要用创新的技术来解决这剩余的30%。此公司想到了采用冰蓄冷系统：通过在冷负荷非常小的夜间将电能转化为冷量储存，再在白天释放。

  除了中国公司之外，更多的外国公司也去参加了。美国GE公司提供了鸟巢的水处理系统。整个鸟巢地下雨洪综合利用系统的面积相当于6个足球场，在22公顷的范围内，分布着近千个雨水收集点。下雨时，雨水通过这一些收集点进入地下蓄水池，处理后的雨水用于场馆内外的绿化灌溉、厕所冲洗、空调冷却、汽车清洗、场地灌溉、跑道冲洗等9大用途。GE集团大中华区总裁周威方说：“鸟巢雨洪综合利用系统所采用的技术，凝聚了当前全球水处理科技领域的至高成就，代表着未来的发展的新趋势。”

  “10年后超过比尔·盖茨的全球巨富热门人物是谁？中国企业家施正荣。”GE负责环境领域的副总裁罗琳·波尔森曾经这样预测说。他如此高看这位无锡尚德太阳能电力有限公司董事长的原因之一，是无锡尚德从事的是代表未来趋势的绿色能源掘金者。鸟巢自然也少不了无锡尚德新技术的参与。无锡尚德电力控股有限公司鸟巢项目组负责人钟城介绍说，无锡尚德为鸟巢7个安检亭上安装了太阳能光伏发电系统。通过54个电池片组件，这个系统能将太阳能能量转化为直流电力，每天可为鸟巢提供520度绿色电力，按平均每天5小时光照时间计算，该系统将稳定运行25年，累计可生产约475万度绿色电力，减排2500多吨废气，替代1500吨标准煤。而且，由于每个安检棚的朝向不同且间隔较远，尚德公司采用了分单元发电、就地并网的方案，即每个安检棚为一个并网发电单元，通过光伏并网逆变器与公共电网并接，实现了与公共电网的互联、互通和互补。系统发电除满足鸟巢检票系统的自身用电外，多余电力还将并入国家体育场的电力供应系统。尚德公司为此专门成立了70多人的项目研发团队。

  设计师艾未未对《商务周刊》说：“鸟巢是这个时代的野心和理想碰撞的结果。只有在一个全球化的时代，它才有机会实现。”从某一种意义上说，鸟巢，正是这样一个世界商业力量和科技力量改造未来之梦的结晶。□记者 虞立琪