從“鳥巢”到“冰絲帶”的接力

  《瞭望東方周刊》記者姬燁 朱翃 特約撰稿任婉晴/北京報道2018年5月9日,國家速滑館施工現場

  2008年6月,奧森公園之南,第29屆北京夏奧會主場館國家體育場“鳥巢”竣工落成。十年之後的2018年,奧森公園之西,第24屆北京冬奧會國家速滑館“冰絲帶”破土而出。

  2003年,35歲的李久林作為鳥巢施工總承包商的總工程師,踏入鳥巢建設工地。如今,50歲的李久林再度出山,擔任負責“冰絲帶”策劃、設計、施工全過程的總工程師。

  從“鳥巢”到“冰絲帶”,這段長達15年的奧運接力,對李久林來説,是榮譽,更是責任。

  “和平時期的戰爭”

  在李久林看來,“鳥巢”這樣的工程,就像“和平時期的戰爭”。

  “鳥巢”設計理念新穎,是當時世界上規模最大、用鋼量最多、技術含量最高、結構最復雜、施工難度空前的超大型鋼結構體育設施工程。要讓圖紙上極富創意的設計變成現實,施工建設者面臨著一係列技術挑戰。

  因此,從2003年9月直到2008年12月,整個團隊幾乎一直在緊張工作,幾乎沒時間回家。回憶起那段歲月,李久林説:“也許是初生牛犢不怕虎,我和團隊一道,在專家指導和各方面支持下,不斷攻克難關,就像爬山一樣。往往是一個問題解決了,下一個問題又在等著了,壓力無時不在。”

  從設計上來説,“鳥巢”既非橫平豎直,又沒有標準的形狀,完全依從了美學構想。那建築師該如何實現這樣的設計?

  李久林在設計單位僅提供150余張鋼結構設計圖的基礎上,組織大量分析、計算與試驗研究,完成了13520張深化設計施工圖紙,自此,“鳥巢”邁出了從構想變為現實的第一步。

  接踵而至的第二個問題,便是如何將鋼板做成任意形狀?

  “當時我們走了兩條路線,一個是壓制,採用數字化,智能機床;一個是卷制,靠工匠精神,靠經驗。最終這兩條路線的團隊都很好地完成了任務,鳥巢彎扭構件技術基本得以解決。”李久林説,這一技術完全由中國自主創新,使得非線性鋼結構成為可能,填補了國內外空白。

  “鳥巢”建設過程中遇到的最大難題是鋼結構施工。長軸330米、4200噸的鋼結構在“鳥巢”跨度最大的南北方向的柱角和柱子上,産生了巨大壓力。為此,他們決定採用一種超強的厚鋼板來解決結構的承重問題。然而,當時國內沒有生産過符合條件的鋼材,為了保證按期進行鋼結構施工,李久林進行多方協調,在國內頂尖鋼廠的大力支持下,最終創造出了新型鋼材Q460E-Z35。

  “當時很多人懷疑我們,認為中國人建不起‘鳥巢’。”李久林説,“這的確是顛覆性的建築,但是參與其中設計團隊、分包商,包括鋼結構加工廠等力量齊心協力、窮盡智慧地去解決問題,這是中國人的志氣。”

  “鳥巢”完工時,李久林的日本同行曾笑談:“這麼復雜的工程,你們都能建成,再沒有什麼工程能難倒你們。”

  編織天幕

  如今,在北五環國家網球中心鑽石球場南側,國家速滑館的建設施工正如火如荼。

  8.1萬平方米的建築面積、全球體育場館中規模最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面、亞洲最大的冰面、3360塊玻璃拼接營造出靈動飄逸的22條“冰絲帶”……巨大的體量、復雜的結構,工期只有2年,對于50歲的李久林來説,又一個挑戰來了。

  “冰絲帶”建築工程面臨的首要技術難點,便是其長210米、寬140米的大跨度屋頂。不同于一般建築,速滑館的屋頂呈不規則馬鞍形,更增加了建設難度。

  “如果依照我們建設‘鳥巢’的經驗,採用重型鋼結構體係,是安全可靠的。但考慮到這種形式在材料利用上用鋼量比較大,為了體現節奏的高效性,我們在建設速滑館時,整個屋頂採用單層索網結構,通過79對鋼索,形成‘網球拍’屋頂,宛若在場館上方編織一塊天幕。”李久林説道。

  這種大跨度索網結構,用鋼量只有不到600噸,是同類體育場館的四分之一,可以由工廠定制、現場裝配,施工簡便、污染小,符合“綠色辦奧”的要求。不僅如此,“冰絲帶”還提升了屋頂的結構性能,極大地方便了冬奧會比賽使用。

  除此之外,“冰絲帶”還著重打造“智慧場館”。

  首先,建造期所有人員、材料、機械,都可進行智慧管理:人臉識別、車輛識別、材料二維碼、空氣PM2.5檢測等技術手段,保證了工程建造全程都可以得到有效的智能化管理。

  同時,生命期全面推進BIM(建築信息化)模型的應用,實現參與方的信息共享:包括運動員、裁判、媒體、觀眾在內,場館均可按照其需求提供相應的信息服務,實現設計、施工、運營一體化。

  面對即將到來的冬奧會,李久林不僅要攻克技術上的難關,更要經得起時間的考驗。

  “事實上,由于測試賽需求,我們在明年底就要完工。時間緊迫,要高水平、高質量完成如此復雜的工程,我們必須基于平行施工的高效路線,像造汽車一樣造房子——基于同一的模型、同一的分析、高水平的測算體係和偏差調整體係,外圍的鋼結構、索結構、膜結構同步進行。等到下一步場地看臺施工,工程的預制構件運過來之後,鋼結構在場外同時進行拼裝,變串聯為並聯,實現高效、高精。”李久林説。

  

  不一樣的“綠色”

  從2008年鳥巢的施工總工程師,到2018年“冰絲帶”工程的總工程師,李久林的視角已然發生了改變,“今天,我可以站在一個工程生命期的角度,來講‘綠色’。這和十幾年前的‘綠色’是不同的。”

  “鳥巢”開創了中國第一個建築信息化模型,而“冰絲帶”打造智慧場館,則全過程推動了智慧建造的應用。

  當年,“鳥巢”的鋼結構建造沒有技術準備,而今,無論是經驗、思想還是技術,都已有一定的準備,為“冰絲帶”的建造提供了一個更好的集成、展示平臺,使得建築業的綠色與智慧化,都在“冰絲帶”建築工程中得到了更好的契合。

  “任何一個建築都是對其時代特徵的反映,而奧運建築更是其時代技術的代表。‘鳥巢’是我們技術史上的新一頁和光輝篇章,這一頁過去後,我們取得了巨大的進步,有了新起點。我們希望在‘冰絲帶’工程上,能夠實現綠色、智慧和環保的新目標。”李久林説。

  具有時代烙印的重大工程,對國家的技術體係與實力,是一種極大的推動力。

  李久林介紹道,“鳥巢”的鋼結構是夏奧會的一項重要遺産,而冬奧會的“冰絲帶”則希望能促進大跨度索網結構屋頂、材料的國産化。

  “索網材料類似于‘鳥巢’的460鋼,當時460鋼沒有應用過的,這次倒不是完全沒有,高礬密閉索國外是有的,但是國外供貨期長、造價也高得多。這次我們的指導思想是立足于國産,國內有了一定技術儲備,國內廠家希望實現這種材料的國産化,我們也希望為奧運會留下新的遺産。”李久林説。

責任編輯: 葉祤熙
010090090040000000000000011100001299342321