Sân vận động Quốc gia Bắc Kinh, hay còn được biết đến với tên gọi "Tổ Chim", là một trong những công trình biểu tượng của Thế vận hội Olympic Bắc Kinh 2008.

Điểm đặc biệt của công trình nằm ở lớp vỏ thép khổng lồ nặng khoảng 42.000 tấn bao bọc toàn bộ sân vận động. Đây không chỉ là dấu ấn kiến trúc giúp "Tổ Chim" trở thành biểu tượng của Olympic Bắc Kinh 2008 mà còn là kết cấu chịu lực chính của công trình.

Không giống phần lớn các sân vận động có mái che quy mô lớn sử dụng cột và dầm bên trong, các kỹ sư đã dồn toàn bộ tải trọng của mái vào hệ khung thép bao quanh bên ngoài. Các thanh thép đan xen tiếp nhận lực từ mái và truyền trực tiếp xuống nền móng, thay thế hoàn toàn hệ thống cột trụ truyền thống.

Giải pháp này tạo ra một không gian gần 300m không cần cột trụ, giúp hơn 90.000 khán giả có tầm nhìn không bị che khuất. Đồng thời, việc để lộ toàn bộ hệ kết cấu cũng biến những dầm thép chịu lực thành điểm nhấn kiến trúc, thay vì che giấu chúng như ở các sân vận động thông thường.

Thi công với độ chính xác cao

Để hoàn thiện công trình, khoảng 42.000 tấn thép cường độ cao đã được chế tạo theo từng cấu kiện riêng trước khi vận chuyển tới công trường để lắp ráp.

Việc lắp ráp hệ khung thép là một quá trình phức tạp khi các cấu kiện được hàn nối ngay tại công trường ở nhiều độ cao khác nhau. Để đảm bảo độ an toàn, toàn bộ các mối hàn đều được kiểm tra bằng công nghệ siêu âm nhằm phát hiện những lỗi hoặc vết nứt tiềm ẩn trước khi tiếp tục thi công.

Do thép giãn nở theo nhiệt độ, công trình được chia thành nhiều phân đoạn có khe giãn nở và các gối đỡ có khả năng dịch chuyển để hấp thụ biến dạng nhiệt và chuyển động của nền móng.

Theo thông tin công bố, tổng chi phí xây dựng sân vận động vào khoảng 3,5 tỷ NDT (tương đương 13.600 tỷ đồng), bao gồm vật liệu thép đặc biệt, công tác lắp dựng trên cao và các giải pháp kỹ thuật phức tạp.

Công trình cũng được thiết kế để tăng khả năng chống động đất. Phần khán đài bằng bê tông được tách khỏi lớp khung thép bên ngoài, cho phép hai hệ kết cấu chuyển động độc lập khi mặt đất rung lắc. Giải pháp này giúp giảm lực truyền giữa các bộ phận của công trình, từ đó hạn chế nguy cơ nứt gãy hoặc hư hỏng kết cấu.

Sân vận động có thể chịu được động đất mạnh tới cấp 8 mà không xuất hiện các hư hỏng nghiêm trọng đối với kết cấu chính. Trong quá trình rung lắc, hệ thống khung thép bên ngoài sẽ hấp thụ một phần năng lượng, góp phần bảo vệ không gian bên trong nơi tập trung đông khán giả.

Khoảng trống giữa các thanh thép được phủ bằng lớp màng vật liệu chuyên dụng có khả năng ngăn mưa nhưng vẫn cho ánh sáng tự nhiên đi vào sân vận động.

Ngoài ra, thiết kế mái giúp hạn chế bóng đổ xuống mặt sân, trong khi các tấm vật liệu bổ sung góp phần giảm tiếng ồn từ bên ngoài và cải thiện chất lượng âm thanh trong các sự kiện thể thao cũng như biểu diễn.

Hệ thống mái còn tích hợp rãnh thu gom nước mưa phục vụ nhu cầu vận hành của công trình. Trong khi đó, lớp màng phủ có khả năng lọc bớt bức xạ mặt trời, góp phần giảm nhiệt độ bên trong sân vận động vào những ngày nắng nóng.