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自主创新让奥运场馆实现“中国创造”
2008/1/28 11:32:14   来源:中国建设报
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  截至目前,北京奥运会所需的31个比赛场馆中,除国家体育场外,有27个场馆已全面竣工,有3个基本完工正在进行清洁收尾和单项验收。这些造型别致、独具匠心的奥运场馆已成为首都的城市新地标。

  以“鸟巢”、“水立方”为代表的奥运场馆的创意方案虽然部分来自中外联合设计,但从深化建筑设计、结构设计,到形成创新的施工工艺和技术标准,主要来自“中国创造”,在向世界展示“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”三大理念的同时,也让世界看到了中国人自主创新的能力和信心。

  在建设部日前召开的2008北京奥运工程建设观摩会上,来自建设领域全国各地的200多名代表交流观摩了部分奥运工程建设技术创新和质量管理经验。

  多项创新技术“编织”世界最大钢结构“鸟巢”

  作为北京奥运会的主场馆,国家体育场“鸟巢”是目前世界上最大的钢结构体育场,全部用钢量达11万吨。外形为双曲面马鞍型的“鸟巢”,最高点高68.5米,最低点高40.1米,长轴长332.3米,短轴长297.3米,大跨度屋盖由24根桁架柱支撑。为了实现类似大自然中鸟巢的编织效果,有关方面组织了国内相关专业最前沿的科技研发力量,解决了“鸟巢”从结构设计到施工工艺中的一系列难题,创造出多项自主创新成果。

  “鸟巢”最关键的“肩部”结构所使用的“Q460”钢材,就是建设者们经过多次技术攻关自主研发出来的。这是一种低合金高强度钢材,在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形,具有良好的抗震性、抗低温性和可焊性,很好地解决了“鸟巢”因跨度大采用传统低强度钢材难以保证焊接质量的问题。类似的还有大跨度结构温度场计算方法研究、桁架柱复杂节点设计方法研究、Q460E—Z35厚板焊接技术及应用研究、矩形钢管永久模板混凝土斜扭柱施工技术及应用研究等,这一大批科研成果的推出,不仅确保了“鸟巢”的工程质量,而且填补了多项国内空白,为我国建筑业整体技术水平的提高积累了宝贵经验。

  令人交口称赞的,还有“鸟巢”优质的工程质量。如此大规模的钢结构施工,30万延米焊缝自检一次合格率达到99.5%%以上,第三方检验100%%合格,每条焊缝都有可追溯的记录,整体施工质量完全满足了相关要求。该工程也因此获得了中国建筑钢结构金奖、北京市结构长城杯金杯,并被建设部列入第五批全国建筑业新技术应用示范工程。

  魔幻“水立方”成就世界最大ETFE膜结构建筑

  与“鸟巢”遥相呼应的,是国家游泳中心“水立方”。远远望去,四方形的建筑表面犹如镶嵌了许许多多晶莹凸起的湛蓝色“气泡”,在夕阳的映射下充满了魔幻的效果。“水立方”采用了国内外首创的多面体空间结构体系,是目前世界上最大规模的ETFE膜结构建筑。

  “水立方”的屋面和墙体结合为一个完整的多面体空间结构体系,这种特殊的结构形式在许多方面都突破了现有的国家钢结构施工验收规范,在国内外也没有可以借鉴的工程实例。通过分析不规则网架节点的空间定位、杆件的组装、结构的焊接、大跨度屋面卸载等关键技术特点,工程技术人员有针对性地研究制定了多个专项施工方案,并编写了钢结构专项施工组织设计和施工验收标准。

  ETFE膜结构在国内是首次建造,外形酷似气泡的ETFE气枕的制造和安装在世界上也没有任何施工经验和规范标准可循。为了综合满足建筑、声学、热工和光学设计要求,有关方面组织科研院所进行了视觉、声、光、热等原型测试,并组织相关人员编写了《国家游泳中心ETFE膜结构技术及施工质量验收项目标准》。专业公司还按照1:1的比例建造了能够同时安装15个气枕的钢结构,利用实物对施工人员进行技术培训,并进行了500平方米样板施工,有效地确保了工程的施工质量。

  有专家评价,“水立方”钢结构关键技术、ETFE膜结构装配系统关键技术等,在很大程度上填补了国内外相关领域的技术空白,有力地推动了科学技术产业化和国外技术的国产化进程,成为落实“科技奥运”理念的典范。

  世界最大跨度预应力弦支穹顶——中国设计、中国建造

  北京共有6座高校体育馆将承担2008奥运赛事,北京工业大学体育馆即是其中之一,届时将承担羽毛球的比赛。尽管与其他高校的比赛场馆相比,面积差不多,但因采用了目前世界上跨度最大的预应力弦支穹顶结构,偌大的场馆内没有一根柱子,空间显得高大开阔,这使其在众多新建奥运场馆中独树一帜。更令人称道的是,这是一座完全由我国自主设计和施工的场馆,实实在在的“中国创造”。

  据主管这项工程的北京工业大学副校长张爱林介绍,弦支穹顶这种结构虽有建造实例,但直径最大的也只有30多米,像北京工业大学体育馆内层直径93米、外层直径98米这么大的跨度,目前在国内外尚属首创。并且,在场馆建设之初国内预应力钢结构领域也没有相关技术规范可循。面对巨大的挑战,技术人员迎难而上,组织开展了奥运羽毛球馆预应力钢结构体系优化设计研究、大型复杂预应力钢结构体系全寿命健康监控理论与实验研究等一系列科研项目,研究成果获得了3项发明专利、4项实用新型专利,并编写了我国首部《预应力钢结构技术规程》,填补了国内空白。

  场馆的建设不仅收获了多项自主创新成果,更赢得了众多赞誉。国际奥委会奥运会执行主席费利在视察该场馆时连连称赞,并询问这是哪个国家设计的?在“好运北京”2007国际羽毛球邀请赛期间,世界羽联主席姜荣中赞叹:从外面看羽毛球馆,令人振奋,走进羽毛球馆,感觉舒适,这是最好的专业羽毛球比赛馆。世界排名第一的中国名将林丹在赛后表示:“场馆的颜色和布局都让我感受到了奥运的气息,各项设施都很好。”

  再过202天,奥运圣火将在“鸟巢”点燃,全世界的目光将投向中国,聚焦在激烈的奥运赛场。届时,开创多项世界新记录的奥运工程也将成为展现我国综合实力的载体,向世界展示中国光辉灿烂的传统文化和先进的科技创新水平,国人将为之骄傲,世界将为之震撼。(翟立)

   

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