國(guó)家體育館總建筑面積約8.1萬(wàn)平方米（由主體建筑和與之相連的熱身館以及室外環(huán)境組成），主體建筑是迄今為止中國(guó)空間跨度最大的雙向張弦鋼屋架結(jié)構(gòu)體系，南北長(zhǎng)144米，東西寬114米，盡管波浪式造型賦予了靈動(dòng)之美，卻為施工出了一道道難題，有些甚至是國(guó)內(nèi)外建筑史上未曾遇到過(guò)的。來(lái)自中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)、北京市政府專業(yè)顧問(wèn)團(tuán)等單位的10多位知名專家一直為破解這些技術(shù)難關(guān)而煞費(fèi)苦心。

制定一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的張拉施工方案是一個(gè)非常復(fù)雜的分析決策過(guò)程。除了考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變之外，還要考慮其形態(tài)、就位及在不同施工狀態(tài)下可能出現(xiàn)的問(wèn)題。專家和工程技術(shù)人員先后提出4套方案，經(jīng)反復(fù)比較篩選，確定了一套相對(duì)可行的施工方案，可是，如此大跨度雙向張拉施工方法在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)先例，能否保證施工中和投入使用后的安全呢？

多方研究論證后，有關(guān)方面建造了一個(gè)1：10的縮尺實(shí)物模型進(jìn)行試驗(yàn)。鋼屋架模型上共設(shè)置了300個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，可以隨時(shí)采集張拉各個(gè)階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，就像人體周身神經(jīng)系統(tǒng)把外界各種刺激傳遞給大腦一樣。結(jié)果使大家松了一口氣--模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算數(shù)據(jù)基本吻合，印證了該屋架體系不但是合理的，而且是先進(jìn)的，其中一項(xiàng)專項(xiàng)試驗(yàn)反映出該屋架結(jié)構(gòu)抗突發(fā)事件能力比較強(qiáng)，最終確定張拉方案符合施工要求。

技術(shù)人員還通過(guò)三維設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)高度復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，將施工中的問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段提前充分解決。

9名“機(jī)器人”(爬行器)被重用。在液壓作用下，它們好比蝸牛背著大貝殼行走一樣，使重幾百噸鋼屋架行走到設(shè)定位置，總重量達(dá)到2800噸。據(jù)介紹，這是中國(guó)第一次采用機(jī)器人進(jìn)行滑移施工。施工者先在地面對(duì)鋼屋架進(jìn)行組裝，然后把組裝好的每部分鋼屋架吊上屋頂進(jìn)行拼裝，并嚴(yán)格控制鋼屋架焊接點(diǎn)位置。安裝在鋼屋架與軌道之間的9個(gè)機(jī)器人用一臺(tái)電腦進(jìn)行控制，統(tǒng)一編成行進(jìn)程序，控制滑移的時(shí)間和行程。

由于其地下室埋深約8米，抗浮水位負(fù)1米，需向地下回填2至4米厚的配重物，以增加分量，抵抗地下水的浮力。以往工程采用砂石、混凝土等材料進(jìn)行回填，這就要大量開采天然砂石料，白白消耗許多自然資源，也不利于環(huán)境保護(hù)。而此次則全部以廢鋼渣所代替。“這些鋼渣全部取材于‘首鋼’煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄多年、堆積如山的鋼渣，經(jīng)過(guò)加工處理，按照試驗(yàn)配比參和少量水泥及其它輔料配制而成，密度、含水率、放射性等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合國(guó)家規(guī)范要求。”北京城建設(shè)計(jì)研究總院國(guó)家體育館結(jié)構(gòu)項(xiàng)目部工程師陳金科表示，使用鋼渣回填既滿足了施工需要，又變廢為寶，且價(jià)格低廉，加工周期短，節(jié)約工期，為解決困擾人們多年的鋼渣這一固體廢棄物的處理問(wèn)題開辟了一條新的途徑，“尤其在‘綠色施工’和環(huán)境保護(hù)上具有廣泛的示范效應(yīng)，為今后類似工程施工提供了借鑒。”

總安裝容量為102.5千瓦的太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備，分別安裝在體育館金屬屋頂和南面玻璃幕墻中，其安裝方式與安裝角度都經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，不會(huì)破壞體育館的整體建筑風(fēng)格和外觀。它是中國(guó)第一個(gè)用于體育場(chǎng)館的太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目。太陽(yáng)能電池方陣將吸收到的太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為直流電，由專項(xiàng)線路統(tǒng)一輸送到地下一層太陽(yáng)能發(fā)電控制室，通過(guò)逆變器把直流電轉(zhuǎn)化為交流電，再經(jīng)專用設(shè)備并網(wǎng)輸送到低壓配電系統(tǒng)。這套太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)累計(jì)發(fā)電232萬(wàn)度，每年可提供9.7萬(wàn)千瓦時(shí)電量，設(shè)計(jì)使用壽命為25年。按火力發(fā)電1度電能平均消耗390克標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，該光伏發(fā)電系在壽命期內(nèi)可累計(jì)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤近1000噸左右，減排二氧化碳約2352.5噸、二氧化硫約21.7噸和氮氧化物約6.3噸。

國(guó)家體育館全部采用中空LOW-E玻璃，它可以保溫、隔熱、防紫外線，保證場(chǎng)館內(nèi)人員不受外面氣候影響，正常進(jìn)行比賽等活動(dòng)。

10月份，這一作為明年北京三大主要比賽場(chǎng)館之一的重要場(chǎng)所將竣工并交付使用。賽時(shí)它可容納觀眾約1.8萬(wàn)人。奧運(yùn)會(huì)體操比賽、蹦床、手球決賽和殘奧會(huì)輪椅籃球比賽被安排在這里進(jìn)行。今年11月，將舉行體操及蹦床國(guó)際邀請(qǐng)賽等兩場(chǎng)測(cè)試賽。

據(jù)了解，其西側(cè)和北側(cè)各設(shè)置了“地下廣場(chǎng)”，賽時(shí)選手、媒體、貴賓等人員可以通過(guò)它們直接進(jìn)入場(chǎng)館。而在體育館東側(cè)和南側(cè)，設(shè)置了緩坡式觀眾聚散廣場(chǎng)，觀眾和贊助商可直接從城市道路通過(guò)那里進(jìn)入體育館的觀眾層，避免與運(yùn)動(dòng)員、媒體、貴賓和車輛的交叉。

奧運(yùn)會(huì)賽后，國(guó)家體育館將變成高檔文藝演出的舞臺(tái)，因此要特別考慮隔音降噪和吸音等因素。“我們對(duì)屋頂在大雨及暴雨兩種雨量下所產(chǎn)生的雨噪聲進(jìn)行了嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果達(dá)到預(yù)期效果--下大雨時(shí)，場(chǎng)館內(nèi)根本聽不到聲音。”工程項(xiàng)目經(jīng)理張國(guó)強(qiáng)介紹說(shuō)，體育館屋面采用了9層多功能金屬?gòu)?fù)合材料，厚度足有25厘米，解決了大多數(shù)體育建筑普遍存在的屋面雨點(diǎn)噪聲問(wèn)題。“我們還專門針對(duì)空調(diào)、制冷設(shè)備進(jìn)行了消音減噪設(shè)計(jì)，大大提高了體育館的聲學(xué)設(shè)計(jì)品質(zhì)。”

國(guó)家體育館也將成為能夠提供多功能服務(wù)的一個(gè)普通市民活動(dòng)中心。“為了滿足大流量人群人民健身的需要以及今后大型會(huì)展集會(huì)的要求，國(guó)家體育館木地板被設(shè)計(jì)成活動(dòng)式的--需要時(shí)，只須提前半天就可以組裝完畢。”國(guó)家體育館設(shè)計(jì)師之一的王兵補(bǔ)充道