撑开美丽的折扇——国家体育馆工程建设纪实

　　2008年北京奥运会三大主会场之一的国家体育馆屋顶曲面近似扇形，如行云流水般飘逸，富于动感。这座以中国“折扇”为设计灵感而建设的国家体育馆，注重功能设计、环保设计和美感设计相结合，巧妙地连接了平顶造型“水立方”和单曲面造型的国家会议中心，使得奥林匹克公园内的城市景观达到协调统一，因而被人称之为传统建筑美学与当代建设风格完美结合的结晶。

　　2005年5月开工建设的国家体育馆南北长335米，东西宽约207.5米，地上4层、地下1层，总建筑面积8.09万平方米，总占地6.78公顷，建筑物高度为42.47米，是北京市目前最大的、具有国际先进水平的多功能体育馆，可容纳19000名观众。奥运会及残奥会期间，国家体育馆承担体操、手球和轮椅篮球等比赛项目。施工中，北京城建集团国家体育馆工程总承包部技术人员针对工程施工难点和新技术应用多的特点，成立了科技攻关小组，全面展开科技创新和技术攻关，研制应用了“国家体育馆张拉弦施工技术”等30多项新技术新工艺。2008年4月国家体育馆顺利竣工，获得了北京市结构长城杯金奖、中国建筑钢结构金奖和国家科技示范工程，3项QC成果分别获得全国二等奖、北京市一等奖、优秀成果奖。

　　9个机器人托起双向张弦钢桁架

　　国家体育馆工程波浪式造型、轻盈而富于动感的屋面以及超前的设计，却给施工带来了巨大的困难。体育馆钢屋架南北长144米，东西宽114米，是国内空间跨度最大的双向张弦钢屋架，整个体育馆钢屋架工程由14榀桁架组成，四周由156根劲性柱支撑，托起架形状呈扇形波浪曲线屋顶。

　　如何安装这些双向张弦钢桁架钢架又成了一个难题。按照传统的施工方法，要搭设大量的满堂红架子，然后进行高空散装。可国家体育馆高达42米，这些既费时间，又费财力、物力的传统工艺这在里显然存在严重的不足。为了又快又好地完成工程施工任务，北京城建集团国家体育馆工程总承包部成立了由1名教授级高级工程师和5名技术骨干组成的科研攻关小组，对屋顶钢屋架安装进行技术攻关。科技攻关小组人员先后编制了9个专项施工方案，前后进行了25次专题论证。经过专家们反复论证，决定采用“带索累积滑移”技术施工。施工人员把整个钢屋架分成几个部分在地面组装好，然后把组装好的钢屋架吊上屋顶按次序进行拼装，并严格控制钢屋架焊接点位置。之后安装在钢屋架与轨道之间的9个“机器人”托起钢屋架，而用一台电脑控制9个机器人及钢屋架滑移的时间和行程。滑移过程中，“机器人”在液压作用下一张一弛，背着几百吨钢屋架行走到设定位置，每天累计滑移11次，从2006年6月6日开始，历时85天，成功将重2800吨的钢屋架滑移到位，创出了大跨度双向张弦钢屋架结构安装的新纪录，这一技术还填补了我国该项技术的空白。经测算，采用这一施工技术降低成本600万元，节省时间近4个月。

　　技术创新浇筑出清水看台

　　国家体育馆看台部分面积达13000平方米，南北部分整体为弧形，看台宽700～1550毫米，共5种规格，高370～780毫米，共18种规格。工程原设计为预制清水看台板，通过一系列的调查分析，技术人员发现预制清水看台板造价高，加工周期长，运输量大，吊装施工困难，容易碰撞，整体性差，加之工程工期紧，屋面及室外幕墙等交叉作业项目多，场区不具备吊装施工的条件。对于有装饰面层的看台，不仅增加了整体结构荷载，而且还容易出现空鼓、开裂等质量通病。针对这一问题，技术人员大胆提出将预制看台板改为现浇清水看台板，并得到了业主、设计人员的认可和支持。

　　如此大面积使用现浇清水看台板在国内体育馆建设史上还是首次，缺少相应的施工经验和验收标准。为此，技术攻关小组进行技术攻关，对看台模板支撑体系、梁板模板型式、外侧吊梆、模板拼缝、穿墙螺栓等几个重要节点进行了精密的计算和专项设计，先后制作了四次样板及一次实体样板，终于研制出“清水混凝土看台施工技术”，有效地解决了施工技术上的难题。经过技术人员的艰苦努力，看台板一次成型效果好，完全达到了设计要求，得到了奥组委及专家的一致好评。

　　仿真技术把关工程质量

　　体育馆为钢砼结构及钢结构，主体结构支撑屋盖的外圈柱采用了型钢混凝土框架－钢支撑结构体系，具有承载力大、高抗震、高安全性等特点，四周有156根劲性钢柱，钢柱之间分别有437根水平撑钢梁和278根斜撑钢梁连接。

　　和波浪式屋顶一样，国家体育馆中的立柱也同样具有“秀气”、小巧玲珑的特色，断面小，看上去很美观。但是国家体育馆型钢柱是“复杂型钢混凝土结构柱”，型钢柱、梁、柱间钢支撑和钢筋混凝土梁空间交叉；型钢和钢筋交错穿插，型钢外围有主筋、箍筋、拉筋、腰筋等，钢筋十分密集，梁柱交叉部位十分复杂，施工难度很大。这种结构形式在国内施工方面的经验比较缺乏，施工质量控制一直是薄弱环节。为了解决施工过程的质量控制问题，国家体育馆工程总承部科技小组进行技术攻关。通过计算机仿真技术进行效果分析，找出了复杂结构设计和施工的最佳结合模式，改良了钢筋绑扎工艺。钢筋绑扎前，对工人进行详细的技术交底，工程师进行跟踪检查、指导，大大提高了节点处的钢筋绑扎质量。

　　计算机仿真技术控制质量应用到工程中后，有效地解决了复杂型钢混凝土结构施工质量难以控制的问题。技术人员所撰写的一系列文章获得北京市QC评比一等奖、QC优秀成果奖等，对今后类似工程施工具有指导意义。

　　太阳能光伏发电系统日发电100千瓦

　　国家体育馆在屋顶安装了5条2米宽、76米长的由1124块电池板组成的太阳能电池方阵，与南立面幕墙中的300块太阳能电池一起组成太阳能光伏发电系统，额定峰值功率90瓦，峰值额定电压18伏，每天额定输出功率100千瓦。100千瓦的太阳能电池板将吸收到的太阳辐射能由专用线路统一传送到地下一层太阳能发电控制室，经过设备处理转换为电能，再经专用设备并网输送到低压配电系统，并入电网用于国家体育馆2万平方米地下场所的照明，这样就可以避开白天电网的用电高峰，减少体育馆对电力的需求。

　　据该项目技术人员介绍，国家体育馆100千瓦并网光伏电站设计使用寿命为25年，寿命期内累计产生电能232万千瓦时，节约标煤约904.8吨，减排二氧化碳约2352.5吨、二氧化硫约21.7吨和氮氧化物约6.3吨，还减排粉尘和烟尘。新型消音设计让馆内静悄悄国家体育馆采用了大量的新型消音技术也是一大特点，新型消音设计让室内听不到噪音。在体育馆屋面采用了9层多功能金属复合材料的夹层设计，厚25厘米，由水泥板、玻璃棉、防水层、吸隔声材料组成，并在最外层喷涂吸音材料，最大限度地减少屋外噪音的影响。体育馆四周的玻璃幕墙采用了中空low-E玻璃和金属板组合的形式，全部采用双层玻璃。双层玻璃间的空隙充有氧气，既起到了良好的保温隔热作用，也有效地降低了噪音影响，场馆内的空调和制冷设备也安装了专门的消声减噪设施。这种国内罕见的设计技术有效地解决了目前大多数体育建筑普遍存在的屋面雨点噪声问题，减少对比赛的干扰，最大限度地为观众创造一个宁静舒适的观赛环境，提高了体育馆的声学设计品质，即使室外倾盆大雨，室内也不会听到任何噪音。经过对大雨和暴雨两种雨量下对屋顶所产生的雨噪声消除系统进行严格实验测试，检测结果达到预期效果。

　　废钢渣回收再利用8万吨

　　自从北京申奥成功那一刻起，“绿色奥运”理念与“科技奥运、人文奥运”一起，势不可挡地进入百姓生活，受到了欢迎。

　　环保的设计理念不仅体现在太阳能的利用上，在工程建设之中处处显示出它的存在。国家体育馆地下室埋深约8米，地下水位较高，地下水对场馆产生较大浮力。要想解决这个问题，地基部分必须加重近10万吨的渣土，如果按照以往工程采用砂石、混凝土等材料进行配重回填，这就需要大量开采天然砂石料，造价高、投入大，不利于环境保护。

　　为了解决这一难题，北京城建集团国家体育馆工程总承包部技术人员经过多方研究，采用了以钢渣代替传统材料进行回填的方法。这些钢渣全部取材于首钢炼钢过程中产生的废弃多年的炼钢剩余渣土，经过加工处理后，按照试验配比掺和少量水泥及其他辅料配制而成，其密度、含水率、放射性等各项技术指标均符合国家规范要求，回填平均厚度2米，回填最厚处为4.1米，回填面积达15500平方米。这一小小的改革既满足了施工需要，又变废为宝，且价格低廉，后期加工周期短，节约工期。刘时新

【已有位对此新闻感兴趣的网友发表了看法点击查看】

阅读：次录入：jojo 【评论】【推荐】【打印】

中国风景园林网独家稿件声明：该作品（文字、图片、图表、音频、视频）特供中国风景园林网使用，未经授权，任何媒体和个人不得全部或部分转载。