世界標準　我們創造??自主創新托舉2008奧運場館

我和我的祖國
 
　　百年奧運，中華夢圓。隨著奧運倒計時牌上數字的不斷遞減,第29屆奧運會離我們越來越近。在奧運籌辦工作中，越來越多的“中國創造”逐一展現。伴隨著一座座別具特色的奧運場館拔地而起，屹立于世界東方的，還有中國人自主創新的能力和信心。

　　“折扇”：原汁原味中國造

　　“國家體育館工程從設計概念、施工圖紙、工程建設到材料設備選用，全部是我們中國人自己獨立完成的，是原汁原味的‘中國貨’！”講這番話時，北京城建集團國家體育館工程總承包部常務副經理李文建充滿了驕傲。

　　國家體育館坐落在北京中軸線上，位于國家游泳中心“水立方”的北側，其超凡脫俗的“折扇”造型在讓人感受到現代高科技沖擊的同時，又能領略到中國傳統文化的古樸優雅。在2008年奧運會上，體操、手球、蹦床和殘疾人籃球等比賽將在這里舉行。

　　在國家體育館施工過程中，建設者們曾遇到過不計其數的技術難關，但他們沒有退縮、憑借扎實的科研能力和堅韌不拔的毅力，把這座現代化體育館從圖紙變為現實。

　　為了使體育館的造型既美觀又節省材料，建設者們突破性地采用了“大跨度雙向張弦空間結構”鋼屋架。這種結構的頂部呈波浪形，好像一把打開的中國傳統折扇，其南北長144米，東西寬114米，是國內最大的雙向張弦超大跨度空間結構。這種結構如同一張拉開的弓，上部剛性較大的抗彎構件（通常為拱或者杭架）好比弓的拱，下部的柔性構件（通常為鋼索）恰似弓的弦。整個屋架在被“十”字形交叉的鋼索牽拉下，在滿足屋頂結構體系受力要求的同時，也實現了優美的幾何造型。

　　出色的鋼屋架設計出來了，但要把這重達2800噸的龐然大物安裝到位又成為難題，不過這難不倒奧運場館的建設者們。為了讓整個屋架的安裝平穩到位，他們采用了“累積滑移”技術，用9個“機器人”（爬行器）同時進行施工，將重2800噸的鋼屋架成功滑移到位，創造了目前空間跨度最大的雙向張弦鋼屋架結構體系使用“機器人”滑移的新紀錄。

　　“施工過程中，這樣的問題遇到不少，我們都憑借自己的力量解決了。”李文建對記者說。據了解，在國家體育館的施工過程中，新的科研成果層出不窮：有復雜型鋼混凝土框架結構施工技術，它可以減少柱子截面面積，增加建筑空間；有尚無國家技術標準的“看臺板清水混凝土一次成型”技術，這使得體育館的內部景觀典雅質樸；還有能夠變廢為寶的“鋼渣配重回填”技術，倡導綠色能源的“屋頂大型太陽能板”等。

　　“我們有壓力，但我們更有信心！”在距預定工期還有一年左右時間時，李文建向記者道出了建設者們的心聲：“國家體育館這把精美的‘折扇’一定會如期落成，2008年奧運會上，它將給全世界人民一個驚喜。”

　　“水立方”：世界標準我們定

　　“當鋼結構安裝遇到困難時，我們急得幾天睡不著覺。”談起工程建設初期的困難，北京市國有資產經營有限責任公司奧運辦主任康偉眼前便浮現出那些戰斗的日日夜夜。

　　坐落在北京中軸線上的國家游泳中心堪稱世界建筑史上的奇跡,其四方形建筑體內揉進氣泡結構的表象,使“水立方”凸顯出無邊的浪漫,而形體上的極端簡潔和表現上的極端豐富又給人們帶來全新的感官體驗。雖然在把這些先進構想轉化為現實的過程中,種種從未遇到過的技術難題一再擺在工程建設者們面前,但是憑著自主創新精神,這些困難卻無法阻止工程建設者們前進的步伐。

　　“‘水立方’的自主創新成果有很多,在鋼結構安裝上,我們就有很大突破。”康偉介紹說。在最初開始安裝鋼結構時,建設者們采用了傳統的“先拼裝小單元,然后整體吊裝”的辦法,但在實際施工過程中人們發現,“水立方”的鋼結構由三萬多個不同的球形和桿型構件組成,構件之間的連接點既多又不規則,安裝起來十分困難,“如果按照原有的進度,到2010年也裝不完”。在困難面前,建設者們沒有退縮。他們組織工程師們深入工地,與現場安裝工人一起大搞科研攻關。

　　經過現場科研攻關,建設者們找到了“安裝靈感”:他們預先把一個球和一根桿組合成一個易于安裝的構件,形狀好像一根“火柴棍”,然后再組裝這些“火柴棍”。康偉舉例說:以三角形為例,如果三個邊的長度確定了,那么這個三角形就確定了。同時,如果三角形兩個底角的位置確定了,只要再確定最上面的角,那這個三角形在空間中的位置就確定了。這樣,三維空間中的定位問題被簡化成了二維平面的定位問題,施工速度也大大加快。

　　“從去年10月份全面采用這種新的安裝方法以來,我們從原來每天安裝兩三個構件,到后來每天安裝200多個構件,大大提高了效率。”康偉說。據了解,今年6月,水立方整體鋼結構已經成功卸載,在沉降幅度240毫米的理論指標下,‘水立方’的實際沉降只有81毫米,取得了驚人的成功。讓建設者們感到驕傲的是,在世界建筑領域內,從此有了中國人創造的標準。“以‘水立方’中的‘氣泡’(氣枕)為例,我們的氣枕最小的不過1平方米,最大的要70多平方米。這些氣枕在制造和安裝之前,在國內和國際上都沒有標準可循,但這次我們在設計、施工中通過多方面的探索,已經取得了一系列科研成果,并制定出一系列標準,填補了建筑工藝中相關空白。”康偉說。類似這一類被新創造出來的的標準成果還有很多,如多面體鋼結構的施工和驗收標準,新型腳手架的施工和驗收標準,室內環境、結構健康安全檢測標準等。

　　“我們有信心為奧林匹克史留下一座精彩的、流淌著中國人智慧的‘水立方’!”康偉堅定的語氣,讓我們看到了一種信念。

　　“鳥巢”:中國鋼鐵鑄脊梁

　　“國家體育場鋼結構的成功卸載,標志著‘鳥巢’依靠自己的力量站起來,‘鳥巢’施工中的最大難題已被我們解決。”在‘鳥巢’鋼結構成功卸載后,國家體育場有限責任公司副總經理張恒利激動地對記者說。

　　“鳥巢”是人們對國家體育場的習慣性稱呼,它的形狀如同一個孕育生命的“巢”,其外罩由不規則的鋼結構構件編織而成。支撐鳥巢的24根主桁架柱,既是建筑結構,又是建筑物的外觀。

　　如何將這個特立獨行的創意變成現實是一個難題:鳥巢結構設計新穎,馬蹄形屋頂最大跨度達到333米,總重量達到4.2萬噸,其中鋼構件造型也非常奇特,有H型、T型,還有彎曲扭轉型等,對這種構件安裝,無論是焊接還是吊裝,在國際上還從未有先例。這對于工地建設者們是一個嚴峻的挑戰。

　　在施工中人們發現,由于“鳥巢”的跨度大,如果用傳統低強度鋼材,將使鋼材斷面增大,在焊接時容易出現問題,質量難以得到保證。2005年,工地建設者開始自主研發,為“鳥巢”量身定做了“Q460”鋼材。“Q460”是一種低合金高強度鋼材,它在受力強度達到460兆帕時才會發生塑性變形,但這種鋼以前從未在國內生產過。“在半年多的時間里,我們前后進行了3次技術攻關,最終獲得成功。”張恒利說。如今托起“鳥巢”最關鍵的“肩部”結構的,正是我們自己研發制造的“Q460”鋼材,它具有良好的抗震性、抗低溫性和可焊性。隨著“Q460”高性能鋼材的研制成功,“鳥巢”所用鋼材全部實現了國產化。

　　張恒利介紹,為了確保工程質量,“鳥巢”項目公司和總包單位針對鋼結構工程的特點建立了專項質量管理體系,并制定了工廠加工、現場拼裝、現場吊裝等質量控制標準,使現場每道工序、每條焊縫質量檢測都有章可循,嚴格把關。

　　在“鳥巢”施工建設中,有關單位集中了國內相關專業最前沿的科技研發力量,解決了從結構設計到施工工藝中的一系列疑難課題,如《大跨度結構溫度場計算方法研究》、《桁架柱復雜節點設計方法研究》、《Q460E?Z35厚板焊接技術及應用研究》、《矩形鋼管永久模板混凝土斜扭柱施工技術及應用研究》等,這一大批科研成果的推出,不僅確保了“鳥巢”工程的高質量,而且填補了多項國內空白,為國內建筑業整體水平的提高積累了寶貴經驗。