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从“鸟巢”到“冰丝带”的接力

作者:《瞭望东方周刊》记者姬烨 朱翃 特约撰稿任婉晴/北京报道
2018年5月9日,国家速滑馆施工现场

具有时代烙印的重大工程,对国家的技术体系与实力,是一种极大的推动力

2008年6月,奥森公园之南,第29届北京夏奥会主场馆国家体育场“鸟巢”竣工落成。十年之后的2018年,奥森公园之西,第24届北京冬奥会国家速滑馆“冰丝带”破土而出。

2003年,35岁的李久林作为鸟巢施工总承包商的总工程师,踏入鸟巢建设工地。如今,50岁的李久林再度出山,担任负责“冰丝带”策划、设计、施工全过程的总工程师。

从“鸟巢”到“冰丝带”,这段长达15年的奥运接力,对李久林来说,是荣誉,更是责任。 “和平时期的战争” 

在李久林看来,“鸟巢”这样的工程,就像“和平时期的战争”。

“鸟巢”设计理念新颖,是当时世界上规模最大、用钢量最多、技术含量最高、结构最复杂、施工难度空前的超大型钢结构体育设施工程。要让图纸上极富创意的设计变成现实,施工建设者面临着一系列技术挑战。

因此,从2003年9月直到2008年12月,整个团队几乎一直在紧张工作,几乎没时间回家。回忆起那段岁月,李久林说:“也许是初生牛犊不怕虎,我和团队一道,在专家指导和各方面支持下,不断攻克难关,就像爬山一样。往往是一个问题解决了,下一个问题又在等着了,压力无时不在。”

从设计上来说,“鸟巢”既非横平竖直,又没有标准的形状,完全依从了美学构想。那建筑师该如何实现这样的设计?

李久林在设计单位仅提供150余张钢结构设计图的基础上,组织大量分析、计算与试验研究,完成了13520张深化设计施工图纸,自此,“鸟巢”迈出了从构想变为现实的第一步。

接踵而至的第二个问题,便是如何将钢板做成任意形状?

“当时我们走了两条路线,一个是压制,采用数字化,智能机床;一个是卷制,靠工匠精神,靠经验。最终这两条路线的团队都很好地完成了任务,鸟巢弯扭构件技术基本得以解决。”李久林说,这一技术完全由中国自主创新,使得非线性钢结构成为可能,填补了国内外空白。

“鸟巢”建设过程中遇到的最大难题是钢结构施工。长轴330米、4200吨的钢结构在“鸟巢”跨度最大的南北方向的柱角和柱子上,产生了巨大压力。为此,他们决定采用一种超强的厚钢板来解决结构的承重问题。然而,当时国内没有生产过符合条件的钢材,为了保证按期进行钢结构施工,李久林进行多方协调,在国内顶尖钢厂的大力支持下,最终创造出了新型钢材Q460E-Z35。

“当时很多人怀疑我们,认为中国人建不起‘鸟巢’。”李久林说,“这的确是颠覆性的建筑,但是参与其中设计团队、分包商,包括钢结构加工厂等力量齐心协力、穷尽智慧地去解决问题,这是中国人的志气。”

“鸟巢”完工时,李久林的日本同行曾笑谈:“这么复杂的工程,你们都能建成,再没有什么工程能难倒你们。”

编织天幕

如今,在北五环国家网球中心钻石球场南侧,国家速滑馆的建设施工正如火如荼。

8.1万平方米的建筑面积、全球体育场馆中规模最大的单层双向正交马鞍形索网屋面、亚洲最大的冰面、3360块玻璃拼接营造出灵动飘逸的22条“冰丝带”……巨大的体量、复杂的结构,工期只有2年,对于50岁的李久林来说,又一个挑战来了。

“冰丝带”建筑工程面临的首要技术难点,便是其长210米、宽140米的大跨度屋顶。不同于一般建筑,速滑馆的屋顶呈不规则马鞍形,更增加了建设难度。

“如果依照我们建设‘鸟巢’的经验,采用重型钢结构体系,是安全可靠的。但考虑到这种形式在材料利用上用钢量比较大,为了体现节奏的高效性,我们在建设速滑馆时,整个屋顶采用单层索网结构,通过79对钢索,形成‘网球拍’屋顶,宛若在场馆上方编织一块天幕。”李久林说道。

这种大跨度索网结构,用钢量只有不到600吨,是同类体育场馆的四分之一,可以由工厂定制、现场装配,施工简便、污染小,符合“绿色办奥”的要求。不仅如此,“冰丝带”还提升了屋顶的结构性能,极大地方便了冬奥会比赛使用。

除此之外,“冰丝带”还着重打造“智慧场馆”。

首先,建造期所有人员、材料、机械,都可进行智慧管理:人脸识别、车辆识别、材料二维码、空气PM2.5检测等技术手段,保证了工程建造全程都可以得到有效的智能化管理。

同时,生命期全面推进BIM(建筑信息化)模型的应用,实现参与方的信息共享:包括运动员、裁判、媒体、观众在内,场馆均可按照其需求提供相应的信息服务,实现设计、施工、运营一体化。

面对即将到来的冬奥会,李久林不仅要攻克技术上的难关,更要经得起时间的考验。

“事实上,由于测试赛需求,我们在明年底就要完工。时间紧迫,要高水平、高质量完成如此复杂的工程,我们必须基于平行施工的高效路线,像造汽车一样造房子——基于同一的模型、同一的分析、高水平的测算体系和偏差调整体系,外围的钢结构、索结构、膜结构同步进行。等到下一步场地看台施工,工程的预制构件运过来之后,钢结构在场外同时进行拼装,变串联为并联,实现高效、高精。”李久林说。

不一样的“绿色”

从2008年鸟巢的施工总工程师,到2018年“冰丝带”工程的总工程师,李久林的视角已然发生了改变,“今天,我可以站在一个工程生命期的角度,来讲‘绿色’。这和十几年前的‘绿色’是不同的。”

“鸟巢”开创了中国第一个建筑信息化模型,而“冰丝带”打造智慧场馆,则全过程推动了智慧建造的应用。

当年,“鸟巢”的钢结构建造没有技术准备,而今,无论是经验、思想还是技术,都已有一定的准备,为“冰丝带”的建造提供了一个更好的集成、展示平台,使得建筑业的绿色与智慧化,都在“冰丝带”建筑工程中得到了更好的契合。

“任何一个建筑都是对其时代特征的反映,而奥运建筑更是其时代技术的代表。‘鸟巢’是我们技术史上的新一页和光辉篇章,这一页过去后,我们取得了巨大的进步,有了新起点。我们希望在‘冰丝带’工程上,能够实现绿色、智慧和环保的新目标。”李久林说。

具有时代烙印的重大工程,对国家的技术体系与实力,是一种极大的推动力。

李久林介绍道,“鸟巢”的钢结构是夏奥会的一项重要遗产,而冬奥会的“冰丝带”则希望能促进大跨度索网结构屋顶、材料的国产化。

“索网材料类似于‘鸟巢’的460钢,当时460钢没有应用过的,这次倒不是完全没有,高矾密闭索国外是有的,但是国外供货期长、造价也高得多。这次我们的指导思想是立足于国产,国内有了一定技术储备,国内厂家希望实现这种材料的国产化,我们也希望为奥运会留下新的遗产。”李久林说。

 

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