北京奥运会的场馆有两个“世界之最”:世界上跨度最大的钢结构建筑——“鸟巢”(国家体育场),世界上首个基于“气泡理论”建造的多面体钢架结构建筑——“水立方”(国家游泳中心)。这两个缺少现成技术标准作为参考的“世界之最”,不仅承载着满足举办奥运会赛事功能方面的需求,同时承载着为中国乃至世界留下新的“建筑遗产”的使命。
“仅‘鸟巢’钢结构焊接这一道工序,我们就制订了80余项施工工艺标准。”国家体育场监理方中咨工程建设监理公司副总工程师叶军说。
由于设计理念过于“超前”,没有现成的专项技术标准可参考,成为奥运场馆施工中面临的最大问题。“没有专项技术标准,施工质量就难以得到保证。”北京市“2008”工程建设指挥部的一位负责人说。
叶军介绍说,“鸟巢”钢结构的最大跨度达到343米,如果使用普通钢材,厚度至少要达到220毫米。这样一来,“鸟巢”钢结构的总重量将超过8万吨,不仅不便于加工和运输,而且钢板越厚,焊接越困难。经过专家反复论证,厚度为110毫米的Q460高强度钢材成为最佳选择。
钢材问题解决了,焊接问题又来了。“鸟巢”钢结构焊缝总长达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去年年底至今年年初进行。此时北京正值冬季,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。应该预热多久?用什么温度焊接最合适?“鸟巢”钢结构动工之前,施工单位对全世界150多个钢铁焊接的大型数据库进行了详细的检索,结果没有找到任何相关工艺标准的记录。
科研人员随后兵分多路,进行可焊性实验。有的北上哈尔滨,摸索不同钢材在零下三十摄氏度下的焊接要求;有的埋头在实验室里,测算出了室外一级至五级风下进行焊接的不同技术参数;有的对焊好的钢材进行冲击实验……实验一直持续了5个多月,最终制定出了准确科学的施工质量验收规范。
与“鸟巢”一样,“水立方”独特的结构设计给施工带来了很大困难。国家游泳中心总经理康伟介绍说,“水立方”的创意来自于肥皂泡的构造。这种在自然界常见的形态从未在建筑结构中出现过,“水立方”是世界上第一个尝试实现这一结构体系的建筑。
康伟说:“从截面上看,‘水立方’墙面和屋顶都分为内外3层,9803个球型节点、20870根钢质杆件中,没有一个零件在空间定位上是完全平行的,传统的二维图纸无法标出工件的坐标。因此,定位难成为‘水立方’施工中遇到的最大挑战。”
在业主的委托下,中建国际(深圳)设计顾问有限公司联合国内4家研究单位,仅用了半个多月便把“水立方”的所有工件在三维空间上一一标出了坐标。30513个工件,91539个坐标值,堆成了两尺多高的施工图纸。作为自主创新成果,《新型多面体空间钢架结构设计理论》为“水立方”的钢结构搭建提供了技术标准。
随着奥运工程进度的不断推进,新标准、新工艺不断涌现——《国家体育场结构设计和施工关键技术研究》、《国家游泳中心结构及室内环境关键技术研究》、《国家游泳中心膜结构技术及施工质量验收标准》……
叶军说:“这些新标准、新工艺是奥运工程留下的一笔宝贵财富,今后将成为同类建筑的参照标准。”
“没有质量,就没有安全,也没有工期,更没有效益……”一条红色横幅高悬在“鸟巢”工地的醒目位置。
严格管理之下,必出精品。据北京市“2008”工程建设指挥部介绍,北京所有奥运工程质量目前均处于受控状态。国家体育场通过了北京市结构“长城杯”专家组检查,在项目管理、钢筋、混凝土工程及施工资料等方面均达到了精品工程要求。国家游泳中心总体质量验收合格率达到100%,通过了北京市结构“长城杯”专家组5次检查和阶段性验收。
北京奥组委执行副主席蒋效愚说:“奥运工程是百年大计,工程质量是根本,质量的好坏,直接关系到能否为北京留下丰厚的奥运遗产,所以我们一定要严把质量关,努力建设经典工程。”
·高鹏·
(责任编辑:ocelot)
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