国家速度滑冰馆“冰丝带”建设中的奥秘

冰丝带采用了世界首个全冰面设计,速度滑冰赛道按照国际滑联的标准设置为400米长的赛道。弯道的内道边缘半径为26米,直道长度为110.43米。面积约1.2万平方米,近似田径场大小,是亚洲冰面最大的速滑馆。混凝土结构的难点在于,整个冰面可分区冻冰,使用多功能全冰面制冰系统等关键技术,而这些制冰的复杂工艺对混凝土也提出了更高的要求。“经过多方反复讨论,最终我们研发了现在这套配比的钢纤维高性能混凝土,它有着抗冻、微膨胀、高强度、易泵送的特性,而且它还有特殊的养护方式。”张怡介绍。2018年6月23日地下结构6.7万平方米混凝土结构提前3天施工完成,地上混凝土结构于2018年9月28日提前两天完成。

去年12月,“天幕”织成,这是世界最大跨度正交双向单层马鞍形索网屋顶,经过复杂张力结构综合形态分析方法,才获得了受力最佳、经济最优、形态最美的双曲面结构造型,用钢量约为传统屋顶的四分之一。值得一提的是,屋面索结构采用的是国产高钒封闭索,有利于积极推进国家速滑馆各种材料国产化。

2018年11月30日,最后一根主弦杆吊装到位,盘旋于混凝土之上的屋面环桁架正式搭建完成,据介绍,整个环桁架工程的主弦杆共328根,腹杆共2220根,总用钢量约8500吨。由于冰丝带场馆的设计为丝带飘舞的形象,场馆外形飘逸,南北侧较低,东西侧较高,最终环桁架的安装采用了“南北分区直接吊装和东西滑移安装”的施工方法。“我们东西两侧是在位于车库顶的外围空间各拼装好一个2700吨的部分,然后用液压滑移技术以每秒滑移半毫米的速度把它们整体推过来完成合龙,这样做的主要原因是为了科学地节约时间,这样在屋面环桁架拼装期间、地上现浇混凝土结构施工、预制板看台安装施工和索结构施工准备都可以同步进行。”张怡介绍道。

1月22日是国家速滑馆“冰丝带”正式开工一周年的日子,一年的时光过去,冰丝带工地从一个巨大的土坑到主体结构拔地而起,到2019年底,这里将实现普通装修和机电安装基本完工。趁着天幕的编织完成,我们来到了位于钻石球场旁的国家速滑馆工地,一层一层解开“丝带”的奥秘。

由于环桁架最高处超过30米,因此在东西两侧还设计有幕墙索。“东西各60根,南北因为较低就没有,幕墙索上端固定于顶部的钢结构环桁架上,下部固定于主体结构首层顶板外圈悬挑梁端,它能为蛇型龙骨提供着力点。下一步在搭建外装时可以把蛇形龙骨上面的支腿插到这个索预留的孔里,相当于把它变成一个架了两个桥墩的桥。”张怡说。

“丝带”是对外立面的22根灯带的形象称呼,平均每条冰丝带约622米长,它们依附在天坛形曲面幕墙系统,而这块玻璃幕墙则由3360块玻璃组成。这项工作将在2019年下半年完成,从工地外陈列的外立面样品可以看出整套体系由蛇型龙骨、玻璃幕墙和发光玻璃管构成,“这个玻璃管是超白夹层玻璃,我们要把它弯成半径很小的弧,弧度半径越小就越会变形,整体就容易不均匀,但我们做出了非常均匀的玻璃管,这几乎挑战了现有钢化玻璃加工制作技术的极致,然后中间夹上彩釉的膜,这样玻璃管就能带上冰裂纹的花,这一步难度也很大。这些玻璃幕墙也有奥秘,不论是向内的曲面还是向外的曲面,都采用了同一个曲率半径,最终用到的单曲面玻璃数量是1440块,面积约8800平方米,还有1920块平板玻璃,面积约5900平方米。”张怡说。

飘舞的“丝带”

走进正在建设中的冰丝带工地内,映入眼帘的就是巨大的混凝土结构,看似平淡无奇,但作为整个场馆的基石,其中的科技含量和建筑难度不可小觑。北京城建集团国家速滑馆项目常务副经理张怡说:“地下室结构抢工阶段我53天没回家。”由于速滑馆呈椭圆形,这种弧线的造型曾在国家大剧院和中国国学中心有所体现,曾参与过这两处建设的张怡坦言:“当时我们认为大剧院的那个椭圆的混凝土结构就是最难的结构了,但十几年之后冰丝带的建设难度更大,远超乎我们想象。”

索、网与架

高科技的混凝土

作为奥运建筑,冰丝带灵动的外形吸引了无数目光,但从概念落地到建设,每一步都蕴藏着最新的科技技术和建造人员的心血,当冰丝带完全落成,冬奥会的筹备工作也将向前迈出新的一大步。(转自2月1日《中国体育报》07版)


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