国家速滑馆的建设突出科技、智慧、绿色、节能的主题,彰显了我国建筑行业的先进水平,在冰上竞赛场馆建设史上写下了流光溢彩的一笔。自7月9日起,国家速滑馆——“冰丝带”正式面向社会开放。
再生利用,弧形预制看台“变废为宝”
国家速滑馆设有坐席约1.2万个,分为永久坐席和临时坐席,其中永久坐席约8000个,采用预制构件制作。国家速滑馆的预制构件有看台板、挂板、楼梯、踏步四大类,共1911块、331种型号,其中预制看台板直线段有194种规格、弧线段73种规格。
国家速滑馆主场馆的654根混凝土灌注桩,桩头剔凿约两个月,产生大量废旧混凝土。为此,项目团队以再生混凝土“变废为宝”为出发点,考虑看台板是非结构主体主要受力构件,同步研究生产“再生看台板”。项目团队对废旧桩头进行再利用,将部分于现场破碎,部分直接吊运至首钢资源综合利用科技开发公司进行厂内再生骨料加工。
研究生产过程面临着一个业界技术难题。对于弧形看台板而言,主要的技术难点在于弧形面板成型、弧形支撑筋板和槽钢的固定。倘若这几部分的结构不合理,就会影响浇注件的尺寸精度,以及模具的刚度和稳定性。此外,预留孔多且两端非平行面,所以不易边棱顺直和观感控制,从而增加了加工的难度。项目团队攻坚克难,研制出一种弧形预制看台板模具,其结构合理稳定,刚度和稳定性较高,拆装方便,为弧形看台板的应用和推广打下了坚实的基础。
近年来,绿色可持续发展是我国经济发展的重要方向。据统计,建筑施工过程的能耗和CO₂排放中固废占比60%以上。建筑固废垃圾中废旧混凝土的回收与处理是实现绿色建造的重中之重。国家速滑馆利用废旧桩头加工成再生混凝土,再用于建造预制看台,以实际行动践行着绿色施工理念。
绿色节能,曲面幕墙“玻”光粼粼
国家速滑馆幕墙 北京城建集团国家速滑馆工程总承包部/供图
国家速滑馆外幕墙整体造型轻灵,透过蓝色的内饰墙面,诠释冰雪质感。奥林匹克公园内,鸟巢、水立方和冰丝带交相辉映,成就夏季、冬季两个奥运的传奇。
22根“丝带”与晶莹剔透的曲面玻璃通过立面设计,将冰的坚硬深邃和丝绸的柔滑飘逸完美结合,形成材料质感的奇妙碰撞,“冰丝带”的名字应运而生。“冰丝带”就像是速滑运动员在冰上风驰电掣滑过的痕迹,象征速度和激情。
国家速滑馆外立面2层以上为天坛形曲面幕墙系统,由3360块单曲玻璃和平板玻璃拟合而成,单曲面玻璃1440块,面积约8800㎡,平板玻璃1920块,面积约5900㎡。双曲面玻璃幕墙采用拉索异面网壳的受力体系,玻璃为超白中空Low-E热弯中空半钢化曲面夹胶玻璃。曲面幕墙占比接近50%,整体呈流线型,弯弧玻璃半径约1500mm,而“冰丝带”半径仅有175mm,且3360块玻璃“千秋各异”,每一块都非标准尺寸。如此高性能、大体量且小半径的曲面幕墙体系还是世界首例,这就给幕墙玻璃的加工带来巨大的难题。
项目团队不仅面临技术难题,还有工期紧张、可持续性等多重考虑,与玻璃加工厂深入合作,对幕墙玻璃采用逆向建模技术精准定位尺寸,研发模具,最终经过半钢化、彩釉、夹层、中空等工艺组合和试验测试等多项工序,解决核心问题,实现小半径高性能幕墙玻璃的批量生产,这在建筑幕墙历史里是非常先进的工艺。
幕墙玻璃的安全、绿色、节能、创新与建筑融为一体,为“冰丝带”的惊艳亮相奠定了基础,创造了建筑工艺美学新高度。
自主研发,高钒密闭索成功应用
国家速滑馆的屋盖是由钢结构环桁架内部张拉198m×124m的索网、外侧张拉幕墙拉索构成,结构形式新颖独特。
此前,国内工程建设中应用的高钒密闭索长期依赖进口。国家速滑馆如果继续沿用国外技术,技术风险低、压力小,但进口索价格居高不下,同时还会因加工、通关等问题导致供货时间不可控、受制于人,整体建造风险反而增大。
项目团队联合巨力索具优化Z形钢丝拉丝技术指标、攻关拉丝模具,仅用3个月便突破核心瓶颈,研制出第一根试制索。项目团队对试制索开展弹性模量试验、静载破断试验、索夹滑移试验、Z形钢丝特性相关试验等,还专门聘请独立的第三方检验机构对钢索加工的每道工序进行平行检验,验证了国产索的安全性和可靠性。
为控制索体成型质量,在进行钢索加工时,项目部派专人驻厂,全程监督从原钢来源、Z形钢丝拉丝到最终的索体成型等全过程。最终总长20450m的钢索全部一次成型。2019年3月19日索网张拉完成。这是国产高钒密闭索在国内大型场馆中的首次成功应用,意义非凡。