——“鸟巢”、”水立方”诠释科技创新力量
在2008年北京奥运会工程建设中,科技创新处处凸显其巨大的威力和作用。依托科技创新和科技攻关,撑起奥运工程建设的脊梁,谱写了一首奥运工程建设的壮丽新篇章。
科技撑起“巢”脊梁—— “鸟巢”
奥运会的主会场——国家体育场(鸟巢),是世界上跨度最大的钢结构建筑。由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成,结构科学简洁,设计新颖独特,是当今国际上极富特色的巨型建筑,其钢结构屋盖呈双曲面马鞍型,东西长298米、南北长333米,檐高达68.5米,总建筑面积约25.8万平方米。
“鸟巢”整体的安装技术在国内外并没有可借鉴的经验,这是一个很大的亮点。因此,“鸟巢”的施工方法也是一个很大的突破,“鸟巢”搭建总共需要4.8万吨钢材,这么重的钢结构怎样实现搭建,本身就是一个很大的难题。设计施工者先在“鸟巢”内部搭建了78个支撑塔架,然后把“鸟巢”上面主要的框架分成段,在塔架上进行拼装,最终才得以让“鸟巢”矗立起来。
“鸟巢”设计方案被专家们认为“在世界建筑设计史上具有开创性的意义”,也是世界上独一无二的建筑,运用新科技、新技术、新工艺解决施工难题,在国家体育场工程建设中随处可见。国家体育场钢结构肩部设计为弯扭构件,这种设计在世界建筑史上没有先例。技术人员针对这一问题展开科技创新和技术攻关,最终,在设计单位和宝钢、首钢、鞍钢、武钢及舞钢等国内7家钢铁厂的通力合作下,经过近百次的试验、测算、测试,成功地轧出了符合施工要求、完全由我国自主研发的Q460高强度钢材。这一新成果的开发应用,不仅满足了工程建设的需要,为““鸟巢””建设赢得了时间,也填补了我国该项技术领域的空白。
“鸟巢”钢材焊接的焊缝总长达30多万米,其中现场焊接焊缝长达6万多米。按工期要求,近一半现场钢材焊接要在冬季进行。北京冬季的室外气温常在零摄氏度以下,而焊接一般要求在零摄氏度以上的“正温”条件下进行。面对这一难题,技术人员迅速展开“负温焊接技术研究”,并研制出零摄氏度以下进行焊接的技术参数,解决冬季负温焊接的难题。这一问题的解决,有力地保证了工程焊接质量,为建设精品工程打下坚实的基础。
科技唤起“水”生命—“水立方”
“水立方”作为北京奥运会国家游泳中心,它的膜结构已成为世界之最,是根据细胞排列形式和肥皂泡天然结构设计而成的。“水立方”的墙面和屋顶都分内外3层,设计人员利用三维坐标设计了3万多个钢质构件,这3万多个钢质构件在位置上没有一个是相同的。这些技术都是我国自主创新的科技成果,他们填补了世界建筑史的空白。
占地面积近8万平方米的蓝色水晶宫殿式的建筑——国家游泳中心(水立方),白天,淡蓝色的“外衣”沐浴明媚的阳光,在蓝天白云的映衬下,一片柔和温润,如诗如画;夜晚,华灯闪耀,“水立方”气泡流光溢彩,这座湛蓝的水晶宫殿更加纯净、柔美,魅力无穷。
“水立方”是世界上最大的膜结构工程,除了地面之外,外表都采用了膜结构—— ETFE材料,蓝色的表面出乎意料的柔软但又很充实。国家体育馆工程承包总经理谭晓春透露,这种材料的寿命为20多年,但实际会比这个长,人可以踩在上面行走,感觉特别棒。目前世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。
考虑到场馆的节能标准,膜结构具有较强的隔热功能;另外,修补这种结构非常方便,比如,射枪或者是尖锐的东西戳进去后,监控的电脑会自动显现出来。如果破了一个洞,只需用不干胶一贴就行了;膜结构还非常轻巧,并具有良好的自洁性,尘土不容易粘在上面,尘土也能随着雨水被排出。膜结构自身就具有排水和排污的功能以及去湿和防雾功能,尤其是防结露功能,对游泳运动尤其重要。
“水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上,镀有上亿个密度不等的镀点以控制膜的透光度,解决了阳光直射的问题,这样就减少了阳光带来的热量,不会使室内的温度太高。
在室内环境的设计上充分考虑了运动员和观众的需要。国家游泳中心的比赛大厅、戏水大厅都采用了百叶自然进风、上部机械排风,可替代强制新风量。从施工开始,场馆就进行了全过程的健康监测。这样,能够真实地记录并分析结构的风压和脉动以及温度场的变化,从而确保室内环境冬暖夏凉。
这座晶莹剔透的建筑,以巧夺天工的设计、纷繁自由的结构、简洁纯净的造型、环保先进的科技,成为了百年奥运建筑史上的经典,成为了北京乃至世界建筑史上的标志性建筑。


