第29届奥运会将设置28个比赛项目，其中26个在北京举办。因此，北京新建和改造了31个符合举办奥运会标准的体育场馆，其中新建12个，改扩建11个，临建8个。这些场馆，向我们展示的正是奥运科技的魅力。
纵观现代奥运会发展史，科学技术在其中所起的作用越来越显著，科技的创新和超越在奥运场馆规划与设计中的要求也越来越高。2008年北京奥运会提出的“科技奥运”的主题正是对科技支持奥运的承诺与保证。当今世界科技发展日新月异，申办奥运，一方面也是体育设施的较量。北京的体育场馆在设计中注重场馆的使用功能，加大场馆建设的科技含量，采用最先进的结构形式、最新的材料技术、最可靠的安全技术以及最节能的绿色环保技术等，不仅能为奥运会提供优良的比赛场所和工作环境，而且也必将提高城市的物质文明程度，加快城市的现代化进程。
随着科技的发展，建筑技术的提高，奥运场馆借助技术、材料等诸多领域的变革、创新，越来越多地表现出舒展、动感、张扬的性格，展现出力量之美，高技术的手段成为现代体育建筑设计不可或缺的重要依靠。北京奥运会将成为展示高新技术成果和创新实力的窗口，在创出体育建筑精品的同时，也充分体现了可持续发展的理念，将建筑技术、艺术与环保进行有机结合，为首都留下一份宝贵的历史遗产。
鸟巢：仿生设计的钢构明珠
第29届奥运会的主会场—国家体育场，也被人们亲切地称作“鸟巢”。让人惊叹的是，国家体育场整个建筑通过巨型网状结构联系，内部没有一根立柱，看台是一个完整且无任何遮挡的碗状造型，如同一个巨大的容器，赋予了体育场不可思议的戏剧性和无与伦比的震撼力。
鸟巢大跨度的重型钢结构中有大量的曲线结构，它像麻花一样的造型设计和安装均有很大的挑战性。其核心难题就是如何进行钢板空间扭曲，这是鸟巢施工面临的非常重要的技术难点。将钢板弯扭加工，也就是将钢板切割后加工成弯扭的造型，之后将4块弯扭的钢板再拼在一起。为此，施工方组织科技人员开发了一套由计算机控制的“多点无膜成型系统”，将钢板放在上下由计算机控制的“多点无膜成型系统”的上下各81个压头中间。在计算机的控制下，每个压头的压缩力都不同，从而把厚50毫米的钢板压成一个特定的造型，两小时便能加工一块弯扭钢板。
鸟巢这样一个大跨度的曲线结构,有大量的曲线箱形结构, 却不会给人无序、不规则的整体印象，秘诀在于鸟巢的仿生设计。仿生设计的灵活运用,使其蕴含着理性而巧妙的规则和秩序,并且使诸多长久以来在体育场建筑结构方面存在的重大难题也都因此迎刃而解。观光楼梯自然地成为结构的延伸；立柱消失了，均匀受力的网如树枝般没有明确的指向，让人感到每一个座位都是平等的，置身其中如同回到了森林；把阳光滤成漫射状的充气膜，使体育场告别了日照阴影。更值得一提的是，一般大跨度体育场馆,屋顶看上去很杂乱，既不美观又容易分散注意力，而坐在鸟巢的观众席向上看，除了蓝天白云，只能看到一层薄薄的白色窗棂纸—那是鸟巢屋顶双层膜结构的下层。这层半透明的膜遮蔽了错综复杂的钢结构屋顶和屋架内的设备管道，无形中也把观众的目光聚焦向场内的赛事。另外，屋顶的充气膜还可以把雨水收集起来以供利用。
鸟巢
水立方：“膜”幻科技打造奇观
不远处与奥运会主会场“鸟巢”遥相呼应的就是国家游泳中心，也就是人们常说的“水立方”。水立方是个水蓝色的建筑，宛如一潭蓝色的湖水。2008年北京奥运会比赛期间，它的比赛大厅将承接游泳、跳水、花样游泳等比赛项目，界时将以那冰晶状的亮丽身姿与鸟巢型国家体育场相互映衬，一起迎接来自全世界的体育健儿和游客。
水立方是世界上首个基于“肥皂泡理论”建造的多面体钢架结构建筑。它最初的概念创意并不是现在所看到的“盒子”，而是由外方设计师提出的水波浪造型的外观。但中方设计师考虑再三觉得波浪的造型过于前卫、直白，经过重新设计优化，这才确定了“盒子”的方案。随后，外方设计师提出得在“盒子”上加入一些水泡泡使设计更加具有灵性的方案也被中方采纳，最终的方案就成了现在这种“流动着水泡泡的盒子”。
水立方所营造的这种建筑氛围和艺术效果，得益于一种新型的建筑材料乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）。这是膜材料的一种，是种国内是首次采用的轻质新型材料。这种材料具有有效的热学性能和透光性，可调节室内环境，冬季保温，夏季散热，且能避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀，几乎能适应一切从开放式到半开放式的需要透明的场所。
水立方的建筑外围护所用的膜材料，由3000多个气枕组成，覆盖面积达到10万平方米。这些气枕大小不一、形状各异，最大一个约9平方米，最小一个不足1平方米。
水立方的墙面和屋顶都分为内外3层，9803个球型节点、20870根钢质杆件中，没有一个零件在空间定位上是完全平行的，传统的二维图纸无法标出工件的坐标。因此，定位难成为“水立方”施工中遇到的最大难点。为了完成这些组件的三维定位工作，建筑师们所用的施工图纸摞起来足有两尺多高。水立方还衍生了一项自主创新成果—“新型多面体空间钢架结构设计理论”，这项理论为它的钢结构搭建提供了技术标准。
“水立方”最令人心动之处来自于膜材料的透光效果。膜材料对自然光的透射率可达25%，透射光在结构内部产生均匀的漫射光，无阴影、无眩光，具有良好的显光性。夜晚来临，利用膜建筑的透光性可塑造出各种艺术效果，在周围环境光和内部照明的共同作用下，夜幕下的膜建筑发出自然柔和、流动如水的光辉，令人怦然心动。
膜材料的可塑性和丰富的色彩也赋予国家游泳中心蔚蓝如水的建筑外观、独特的视觉效果和感受。气泡和自由结构所体现出来的如水的表皮，上面布满了酷似水泡结构的几何形状。
不仅如此，水立方还具有很好的自洁能力。ETFE材料有极低的表面张力与极小的摩擦系数，它的表面非常光滑且具有极好的自洁功能，基本上不会沾灰，偶蒙风尘，自然降水即足以清洁，绝不会使晶莹如玉的“水立方”蓬头垢面。
其实，膜材料及其表现出的膜结构建筑，我国的建筑师已不陌生；膜结构建筑以其简洁优美的曲面造型和卓越的光学、力学、保温、耐火、防水和自洁等性能而为众多的建筑师所青睐。目前我国常用的建筑膜材料主要有：聚氯乙烯（PVC）膜材、加面层的PVC膜材和聚四氟乙烯（PTFE）膜材，这些材料一般均具有较高的抗拉强度和抗撕裂强度，具有防火性、耐久性、防污性、保温性、自洁性和一定的隔声性。不同的膜材料品种具有不同的特性，这次“水立方”引进的ETFE膜材，必将以其更加优越的性能随着“水立方”迅速流进中国建材市场。
“水立方”是国内首次采用ETFE膜结构，也是国际上建筑面积最大、功能要求最复杂的膜结构系统。膜结构完全契合了2008北京奥运会的主题—环保。美国著名科普杂志《大众科学》近日发布了“2006年度100项最佳科技成果”，“水立方”名列其中。
水立方
防雷技术：让奥运场馆雷打不动
北京奥运会的举办时间为2008年8月8日～24日，根据常年统计结果显示，奥运会期间正值北京多雨时节，平均每3天要下一场雨，并有1/4的天数为雷暴雨。奥运会要向全世界进行实况转播，如果场馆的防雷设备不完善或没有达到专业要求的防护等级，一旦发生雷电灾害，后果将不堪设想。
俯瞰“鸟巢”，人们会发现它屋面比较平坦圆滑，不像一般建筑物的屋面那样安装有杆状或铁塔装的避雷针，也没有避雷带之类的装置，难道“鸟巢”没有防雷措施吗？
中国建筑设计研究院参与“鸟巢”电气设计的高级工程师王玉卿介绍说，“鸟巢”的防雷设计采用的是传统的防雷技术。充分利用建筑结构自身的有利条件，将“鸟巢”的金属屋面、钢结构中的钢构件、钢筋混凝土中的钢筋等通过焊接等方式进行有效连接，使整个“鸟巢”的“钢筋铁骨”部分构成了一个理想的“笼式避雷网”。为防止雷击时可能对人体造成伤害，在场馆内人能触摸到的部位，比如钢柱等，都相应作了等电位连接；“鸟巢”内的几乎所有设备与笼式避雷网都有可靠连接，保证雷电来临瞬间产生的巨大电流能通过笼式避雷网导入地下，以此最大限度地保证场馆自身、仪器设备和人身的安全。
“水立方”与“鸟巢”相似，也是采用了传统的防雷技术。据负责“水立方”项目监理的北京帕克国际工程咨询公司的工程师介绍，“水立方”的地下及基础部分是钢筋混凝土结构，地上部分是钢网架，钢结构与钢筋混凝土结构中的钢筋通过焊接连接，共同形成了一个立方体的笼子。屋面上，镶嵌、固定一块块充气枕的是槽形的钢构件，钢构件又宽又厚，与“水立方”四壁的钢网架焊接为一体，支撑着整个屋顶。雷雨天气里，这些钢构件的作用更是非同小可。它们作为天沟，收集、排除屋面的雨水，同时又充当了接闪器，及时将雷电流引到“笼式避雷网”，保护了整个建筑物的安全。
鸟巢和水立方都是非常理想的笼式避雷网，完全依靠建筑物自身结构中的材料，无需单独架设避雷针、做引下线或接地体，屋面没有避雷针或避雷带，既经济美观又安全可靠。
抗震技术：让场馆屹立百年
新建场馆中,“鸟巢”、“水立方”和五棵松体育馆作为北京奥运场馆的三大标志性建筑, 它们的设计抗震烈度均为 8级, 设计使用年限是100年。在此期间, 即便遭遇设计抗震烈度范围内的地震, 场馆的建筑结构、功能依然不变, 如此稳固的建筑,在中国乃至整个亚洲都是绝无仅有的。
钢结构造就大跨度建筑
在结构选型方面, 高层建筑中常采用的结构体系有：框架、框架-剪力墙、剪力墙和筒体等几种体系。钢结构同混凝土结构相比, 具有优越的强度、韧性和延性, 总体上看抗震性能要好得多。震害调查表明，钢结构较少出现倒塌破坏情况。“鸟巢”是目前世界上横跨最长（343米）的体育场；五棵松体育馆长宽各120米；“水立方”长宽各177米，这样大跨度的建筑物, 采用普通的钢筋混凝土结构几乎是不可能的。因此, 三大标志建筑作为大跨度的建筑, 都选用了钢结构。
“硬抗”新技术
传统的抗震技术是“硬抗”，即通过加强结构、加大构件断面等途径来提高抗震性能。简单说来，就是把房子建得结实一些，以抵抗地震的冲击力。
但抗震还有种方法，即“软抗”，就是以结构隔震、减震、制震为特点的结构振动控制方法。“软抗”是一种全新的抗震手段，它以柔克刚，通过“柔性消能”的途径来减小结构地震反应，通过对结构施加控制装置（系统），由控制装置与结构共同承受地震作用。“软抗”虽然具备很多优点，但在这三大标志性奥运场馆的建设中却都没有采用。原因是“软抗”的一些条件无法满足，比如，隔震设施每隔三五十年更换一次隔震垫，需要把建筑物整体或局部“抬起来”，而体育场馆面积特大、重量超常，无法抬起来换垫。因此，三大场馆在抗震方面都采用了传统的“硬抗”技术。
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