Láng giềng Việt Nam huy động 42.000 tấn thép xây siêu sân vận động hình tổ chim, sức chứa gấp đôi sân Mỹ Đình, tiêu tốn hơn 13.500 tỷ đồng

Nằm trong Công viên Olympic Bắc Kinh, Sân vận động Quốc gia Bắc Kinh (còn được biết đến với tên gọi “Tổ Chim”) có diện tích khoảng 20,4ha và tổng diện tích xây dựng khoảng 258.000m². Công trình dài 333m, rộng khoảng 296m và cao gần 69m.

Sân vận động Quốc gia Bắc Kinh được khởi công ngày 24/12/2003 và hoàn thành vào tháng 6/2008 nhằm phục vụ Olympic Bắc Kinh. Tại Thế vận hội, “Tổ Chim” là địa điểm tổ chức lễ khai mạc, lễ bế mạc, các nội dung điền kinh và một số trận bóng đá.

Trong thời gian diễn ra Olympic Bắc Kinh 2008, sân vận động có sức chứa 91.000 khán giả, trong đó 11.000 chỗ ngồi được bố trí tạm thời. Sau Thế vận hội, sức chứa được điều chỉnh còn khoảng 80.000 chỗ (gấp đôi quy mô hơn 40.000 chỗ ngồi của Sân vận động Quốc gia Mỹ Đình).

Một trong những bộ phận tạo nên hình dáng đặc trưng của “Tổ Chim” là hệ khung thép bao quanh khu vực khán đài. Hệ kết cấu này không chỉ đảm nhiệm chức năng tạo hình mà còn tham gia vào hệ chịu lực của sân vận động. Các cấu kiện thép được bố trí đan xen theo nhiều hướng, hình thành mạng lưới không gian bao quanh công trình.

Theo hồ sơ kỹ thuật, tổng khối lượng kết cấu thép của sân vận động vào khoảng 42.000 tấn. Hệ kết cấu gồm phần mái, các cấu kiện thép theo phương đứng cùng những bộ phận phụ trợ. Riêng kết cấu chính có khối lượng khoảng 22.700 tấn, trong đó các cột dạng giàn khoảng 10.100 tấn và các giàn chính khoảng 12.600 tấn.

Hệ thống này được cấu thành từ các cấu kiện thép có hình dạng phức tạp, phần lớn sử dụng tiết diện hộp hàn. Các cấu kiện chính và phụ đan xen, tạo thành một hệ giàn không gian quy mô lớn.

Theo China Construction Technology Consulting, quá trình thi công công trình đặt ra nhiều yêu cầu về thiết kế, gia công và lắp dựng các cấu kiện thép có hình dạng phức tạp. Trong đó có công nghệ chế tạo cấu kiện hộp thành mỏng không gian và xử lý các nút liên kết phức tạp.

Hệ kết cấu được tính toán nhằm tạo khoảng không lớn bên trong khu vực sân vận động. Phần khán đài bằng bê tông và hệ kết cấu thép bên ngoài được tổ chức thành những hệ thống tương đối độc lập.

Tài liệu của chính quyền Bắc Kinh cho biết hệ khung thép bên ngoài gồm các giàn thép bao quanh khu vực chỗ ngồi hình lòng chảo, trong khi phần khán đài sử dụng hệ khung bê tông cốt thép và vách chịu lực.

Trong quá trình thiết kế, nhiều loại tải trọng và các tác động có thể xuất hiện khi công trình vận hành được đưa vào tính toán. Nghiên cứu về thiết kế kết cấu thép nhịp lớn của sân vận động cho biết các kỹ sư phải xem xét hình dạng hình học phức tạp, phương án chế tạo, trình tự lắp dựng và khả năng chịu tải của các nút liên kết. Một số nút phức tạp được kiểm chứng thông qua phân tích phần tử hữu hạn và thử nghiệm mô hình chịu tải.

Khả năng chịu tác động địa chấn cũng được tính đến trong thiết kế. Theo các tài liệu kỹ thuật, sân vận động được thiết kế theo cấp độ kháng chấn 8. Hồ sơ của cơ quan quản lý xây dựng Bắc Kinh xác định công trình có cấp độ thiết kế kháng chấn 8 và thời hạn sử dụng thiết kế của kết cấu chính là 100 năm.

Phần mái của sân vận động sử dụng hệ màng gồm 2 lớp. Theo hồ sơ thiết kế, lớp màng phía trên sử dụng ETFE, được bố trí trên các cấu kiện thép của mái, lớp phía dưới sử dụng PTFE, đóng vai trò như hệ trần âm học. Tổng diện tích màng bao phủ khoảng 90.000m².

Vật liệu ETFE được sử dụng để tạo lớp bao che cho mái, đồng thời cho phép một phần ánh sáng tự nhiên đi vào bên trong công trình. Hệ thống mái được kết hợp với các giải pháp thông gió, chiếu sáng tự nhiên và thu gom nước mưa.

Theo báo cáo tổng kết Olympic Bắc Kinh, hệ thống thu gom và xử lý nước mưa được xây dựng dưới khu vực sân vận động. Hệ thống này thu nước từ khu vực rộng khoảng 22ha và có công suất sản xuất nước ròng thiết kế lên tới 2.000m³/ngày.

Theo thông tin được công bố trong giai đoạn chuẩn bị dự án, ngân sách xây dựng sân vận động được xác định ở mức khoảng 3,5 tỷ NDT (trên 13.528 tỷ đồng).

Sau Olympic Bắc Kinh 2008, công trình tiếp tục được sử dụng cho các sự kiện thể thao và văn hóa. Năm 2022, sân vận động tiếp tục là địa điểm tổ chức lễ khai mạc và lễ bế mạc Olympic, Paralympic mùa đông Bắc Kinh. Qua đó, “Tổ Chim” trở thành một trong những công trình từng được sử dụng cho cả Olympic mùa hè và Olympic mùa đông.