北京冬奧會國家速滑館“冰絲帶”如何織就

北京冬奧會國家速滑館“冰絲帶”如何織就

22條晶瑩美麗的“絲帶”狀曲面玻璃幕牆環繞，遠觀飄逸，近看宏偉。今天，浙江大學建築工程學院羅堯治教授團隊，鄧華、袁行飛教授團隊公開解析了北京冬奧會唯一建立冰上競賽場館——國家速滑館“冰絲帶”超大跨度索網結建構設施工與運維保障方面的科技内涵。

“冰絲帶”的屋面體系采用了雙曲面馬鞍形單層索網結構，是目前世界上跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面體育館，由49對承重索和30對穩定索編織成長跨198米、短跨124米的馬鞍形索網組成。每根索網就有幾噸重，隻有通過合理的張拉，才能織成一張網。

施工過程中，這些鋼索的受力狀态非常關鍵，稍有不慎就會影響施工品質與安全。為更好地摸清鋼索狀态，羅堯治團隊在施工環節就安裝上浙江大學自主開發的無線傳感器，進行實時監測和力學分析。

從2018年9月到2020年12月，羅堯治團隊在一線開展資料處理，時刻關注着穿針引線、織開大網的各個節點，為施工方案提供決策支援。施工方說：“浙江大學的無線傳感器就像一雙雙眼睛，緊緊‘盯’着工程建設全過程。”

不僅在建設時發揮作用，如今建成後的“冰絲帶”依舊通過“健康醫生”的方式進行着遠端測量。羅堯治團隊成員許賢教授說，他們團隊對國家速滑館的應力、位移、加速度、溫度、風壓、索力六大類參數進行監測，測試點數達千餘個，數量之多創下了單一建築結構之最。

走進位于浙江大學紫金港校區的空間結構健康監測平台，這裡彙集了來自“冰絲帶”等建築的實時處理資料。這套監測系統由該校自主開發設計，從2010年開始應用于國家體育館“鳥巢”的營運監測、北京大興國際機場建設監測等。

在“冰絲帶”建設期間，浙江大學建築工程學院鄧華、袁行飛教授團隊，通過12：1的縮尺模型，開展了國家速滑館大跨度索網屋蓋結建構造關鍵技術及模型試驗研究，解決了屋頂的建設難題。

“國家速滑館屋蓋跨度大、鋼索多、内力協調複雜，這要求結構必須實作高精度的建造。”鄧華介紹，索網中需要施加巨大的張拉力，且必須保證與環桁架和幕牆索高精度地協同工作，然而索網由地面提升的步驟和鋼索的張拉順序都将影響到整個“冰絲帶”的最終施工品質，是以，确定安全、高效、精确的索網施工方案，是工程的關鍵問題。

“設計難，要将‘冰絲帶’從圖紙打造成冬奧會的标志性場館同樣困難。”鋪在地上的索網怎樣平穩提起來，到達屋面高度後需要張拉哪些索才能繃緊索網，最終可以容忍多大的誤差……這些都需要進行敏感性分析。于是，該團隊在浙江大學打造了一個縮小版的“冰絲帶”模型，模拟索網結構的建造全過程，并驗證結構的設計性能。

該縮尺模型試驗從2018年6月初進行到8月底，鄧華說：“我們在模型上吊挂不同的荷載來模拟風吹雪打的環境，驗證屋頂的強度和抗形變能力。”

浙江大學團隊還對速滑館的賽場冰下混凝土開展結構監測，這對羅堯治團隊來說又是一個嶄新的課題。該團隊研發了低溫惡劣環境下混凝土結構的内力和溫度監測技術，提出了冰下混凝土長期服役過程中性能狀态評估方法。深度參與此項目的2017級直博生傅文炜說：“這是我人生難得的機遇。”

北京舞動的“冰絲帶”，與雄渾的鋼結構“鳥巢”和靈動的膜結構“水立方”，共同組成世界首個“雙奧之城”的标志性建築群。這背後，凝聚着浙江大學教授專家團隊的科技智慧和力量。

本報杭州1月19日電

中青報·中青網記者 李劍平

來源： 中國青年報