中國人民的夢 – 鳥巢篇

奧運期間由於我身在英國, 奧運開幕禮不能看現場直播, 只能看錄影. 當看完4小時錄影後, 真的很感動. 老實講, 英國傳媒一直集中報導京奧的負面新聞, 例如北京的污染、人權問題、反奧運動、搶聖火和恐怖襲擊等新聞, 相反一些正面的報導是相對較少.

以我的偏見,可能英國是下一屆奧運的主辦國, 所以希望自己感覺良好. 如你問我, 我深信英奧一定比京奧更難成功舉辦. 因為我的家就只離英奧主場館10分鐘路程, 英奧主場館四周的配套很難說服世人是適合奧運使用, 因為5分鐘的單車車程, 駕車要用15分鐘才可完成, 如車多的話更要20分鐘.

最重要是英國人不會像中國人一樣全力支持奧運, 相反英奧主場館四周是印度、回教徒和外國人(包括我在內) 的聚居地, 成功與否留待4年後分曉.

但當大家看到昨日的開幕禮, 英國傳媒都一致好評, 這個用萬金堆出來的開幕禮的確令人感到中國人盡心盡力地、不惜一切代價做好這場表演,除四川救災外, 中國人很長時間沒有如此同心做一件事. 這開幕禮將大家的焦點放回奧運體育比賽項目上多於連帶政治關系上.

至於俗稱鳥巢的北京國家體育場絕對是建築史上的創舉. 鳥巢是由瑞士著名建築師Herzog & de Meuron設計, Herzog & de Meuron曾在2000年奪得建築界最高榮譽-Pritzker Prize, 亦曾負責德國世界杯主場館-Allianz stadium.

鳥巢的結構分兩部份, 共91,000個永久座位是用混凝土支撐(在奧運期間座位加至110,000個), 而屋頂則由14,000噸鋼鐵交差組織而成, 這樣使整個屋頂不用柱和樑作支撐, 這亦是世界上最大的跨度的單一鋼結構. 設計理念是每一個結構部件互相緊扣在一些互相支持, 正如中國人互相緊扣起來支持奧運.鳥巢原先方案是有一個可以開合的屋頂在中央, 但為了減少屋頂的載重和結構部件之間的接合點取消了這開合式屋頂,改為全露天場館.

除減少屋頂的載重外,最大的好處其實是在消防系統上的簡化. 因為全室內場館的話,雖要設立大量的抽煙喉管和抽煙系統, 為避免火災時濃煙積聚而造成傷亡. 第二, 鋼結構最大的弱點是受熱情況下會變軟, 造成倒塌的危險. 所以一般鋼結構都會在外層塗上隔熱油或噴上混凝土, 如全室內的話, 危險性更高. 從圖上看, 他們應該在結構上設有自動噴淋系統, 令火災時降低結構受熱的程度.

為進一步減少屋頂的載重, 他們特意選用ETFE作為屋頂的材料, 因為ETFE只是玻璃的1%重量. 以上各樣的處理減少3億元的建造費亦節省2,000噸鋼鐵.

到這裡我先來一個小休, 因為如要了解鳥巢和水立方的設計, 就必須了解ETFE和PTFE兩種物料的特性, 而我在英國系列中的Eden project 和 Millennium dome 作了介紹, 我在此不作重複, 希望大家重看我以往的blog, 否則很難理解以下關於京奧的建築.

鳥巢的結構分兩部份,坐位是由混凝土支撐, 而梯級形坐位部份是由預制件方式組合上去, 情況好像Lego一樣一塊一塊組織上去, 令工程進度得以加快. 現在的坐位是成35度往上斜, 奧組委曾擔心斜度太高容易造成危險, 但如果坐位是成30度的話便會令整個場館向外擴大14m, 令山頂位的觀眾更難看清賽事, 亦大幅增加建築成本和時間, 所以最後保留原來方案.

整個屋頂看起來是雜亂無章, 但其實有把結構部件分成主、中、次三個層次,要建造整個屋頂, 先打樁然後建起垂直的主要部件, 跟著是建造一個臨時支架, 用來承抬鳥巢內環的結構部份. 下一步是連接垂直主部件和內環框架, 之後是加上其他橫向部件. 建造過程最難是移除臨時支架, 因為當支架移除後,整個內環部份會向下垂. 如果左右、前後兩邊下垂程度不一的話, 可以令屋頂失平衡導致倒塌. 所以工程師在臨時支架與內環之間加了一個油壓支架, 來調節屋頂下垂的程度. 單是移除臨時支架這步驟便用了48小時.

如大家有翻看我之前介紹過ETFE特性時, 大家會知道它的好處是又輕又隔熱, 而陽光可以通過但熱量通不過, 但ETFE的耐火性很低, 只要打火機的熱量便可以燒穿ETFE, 不過就不會把火焰繼續漫延. 但開幕禮有這麼多的煙花便馬上燒穿整個屋頂?

所以, 開幕禮時的煙花的角度是特別調較過, 而煙花的高度是比較高, 務求令煙火在空氣中已完全熄滅才降在ETFE之上.

但大家會發現一幕是, 煙花沿著內環短距離發放, 這不是會把ETFE燒穿的嗎?為求這效果,內環使用的是PTFE.PTFE的耐火性比較高而且可以用作大型投影的屏幕, 所以李寧點聖火的一刻便有大型動畫作背景.

講起聖火, 大家有否留意到我上一篇說過, 熱力可以令鋼的硬度減少, 儘管這些鋼是特別為鳥巢研制出來的高純度鋼, 但在連續16日有火燃點的情況下, 一樣難逃宿命,如何是好呢? 方法其實很簡單, 火炬的位置在屋頂之上,結構是獨立的而且是用混凝土建造, 這樣便可以避免聖火的熱力影響結構的安全.

最後不得不題, 建造鳥巢時有10名工人犧牲了, 因為鳥巢的特別外形不能建造太多臨時工作架, 工人要冒險只用安全帶在鳥巢的屋頂上工作, 請大家為慶祝開幕禮成功的同時,不要忘記鳥巢是用中國人的性命換回來的.

明天講水立方.