從“鳥巢”到“冰絲帶”的接力

姬燁 朱翃 任婉晴

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。十年之后的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(shè)工地。如今，50歲的李久林再度出山，擔(dān)任負(fù)責(zé)“冰絲帶”策劃、設(shè)計(jì)、施工全過程的總工程師。

從“鳥巢”到“冰絲帶”。這段長達(dá)15年的奧運(yùn)接力。對李久林來說，是榮譽(yù)，更是責(zé)任。

2018年5月9日，國家速滑館施工現(xiàn)場

“和平時期的戰(zhàn)爭”

在李久林看來，“鳥巢”這樣的工程，就像“和平時期的戰(zhàn)爭”。

“鳥巢”設(shè)計(jì)理念新穎。是當(dāng)時世界上規(guī)模最大、用鋼量最多、技術(shù)含量最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、施工難度空前的超大型鋼結(jié)構(gòu)體育設(shè)施工程。要讓圖紙上極富創(chuàng)意的設(shè)計(jì)變成現(xiàn)實(shí)，施工建設(shè)者面臨著一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。

因此，從2003年9月直到2008年12月，整個團(tuán)隊(duì)幾乎一直在緊張工作，幾乎沒時間回家。回憶起那段歲月，李久林說：“也許是初生牛犢不怕虎，我和團(tuán)隊(duì)一道，在專家指導(dǎo)和各方面支持下。不斷攻克難關(guān)，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(shè)計(jì)上來說，“鳥巢”既非橫平豎直，又沒有標(biāo)準(zhǔn)的形狀，完全依從了美學(xué)構(gòu)想。那建筑師該如何實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)？

李久林在設(shè)計(jì)單位僅提供150余張鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖的基礎(chǔ)上，組織大量分析、計(jì)算與試驗(yàn)研究，完成了13520張深化設(shè)計(jì)施工圖紙，自此，“鳥巢”邁出了從構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)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(dāng)時我們走了兩條路線。一個是壓制，采用數(shù)字化，智能機(jī)床;一個是卷制，靠工匠精神，靠經(jīng)驗(yàn)。最終這兩條路線的團(tuán)隊(duì)都很好地完成了任務(wù)，鳥巢彎扭構(gòu)件技術(shù)基本得以解決。”李久林說，這一技術(shù)完全由中國自主創(chuàng)新。使得非線性鋼結(jié)構(gòu)成為可能，填補(bǔ)了國內(nèi)外空白。

“鳥巢”建設(shè)過程中遇到的最大難題是鋼結(jié)構(gòu)施工。長軸330米、4200噸的鋼結(jié)構(gòu)在“鳥巢”跨度最大的南北方向的柱角和柱子上，產(chǎn)生了巨大壓力。為此。他們決定采用一種超強(qiáng)的厚鋼板來解決結(jié)構(gòu)的承重問題。然而，當(dāng)時國內(nèi)沒有生產(chǎn)過符合條件的鋼材，為了保證按期進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工，李久林進(jìn)行多方協(xié)調(diào)，在國內(nèi)頂尖鋼廠的大力支持下，最終創(chuàng)造出了新型鋼材Q460E-Z35。

“當(dāng)時很多人懷疑我們，認(rèn)為中國人建不起‘鳥巢。”李久林說，“這的確是顛覆性的建筑，但是參與其中設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、分包商，包括鋼結(jié)構(gòu)加工廠等力量齊心協(xié)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：“這么復(fù)雜的工程，你們都能建成，再沒有什么工程能難倒你們。”

編織天幕

如今，在北五環(huán)國家網(wǎng)球中心鉆石球場南側(cè)，國家速滑館的建設(shè)施工正如火如荼。

8.1萬平方米的建筑面積、全球體育場館中規(guī)模最大的單層雙向正交馬鞍形索網(wǎng)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)，工期只有2年。對于50歲的李久林來說，又一個挑戰(zhàn)來了。

“冰絲帶”建筑工程面臨的首要技術(shù)難點(diǎn)，便是其長210米、寬140米的大跨度屋頂。不同于一股建筑，速滑館的屋頂呈不規(guī)則馬鞍形，更增加了建設(shè)難度。

“如果依照我們建設(shè)‘鳥巢的經(jīng)驗(yàn)。采用重型鋼結(jié)構(gòu)體系，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(xiàn)節(jié)奏的高效性，我們在建設(shè)速滑館時，整個屋頂采用單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過79對鋼索，形成‘網(wǎng)球拍屋頂，宛若在場館上方編織一塊天幕。”李久林說道。

這種大跨度索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，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(xiàn)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?shù)慕Y(jié)構(gòu)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(jī)械，都可進(jìn)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(shù)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(jìn)BIM（建筑信息化）模型的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)參與方的信息共享：包括運(yùn)動員、裁判、媒體、觀眾在內(nèi)。場館均可按照其需求提供相應(yīng)的信息服務(wù)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營一體化。

面對即將到來的冬奧會，李久林不僅要攻克技術(shù)上的難關(guān)，更要經(jīng)得起時間的考驗(yàn)。

“事實(shí)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(zhì)量完成如此復(fù)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一基于同一的模型、同一的分析、高水平的測算體系和偏差調(diào)整體系。外圍的鋼結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行。等到下一步場地看臺施工，工程的預(yù)制構(gòu)件運(yùn)過來之后，鋼結(jié)構(gòu)在場外同時進(jìn)行拼裝，變串聯(lián)為并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)高效、高精。”李久林說。

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(fā)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(chuàng)了中國第一個建筑信息化模型，而“冰絲帶”打造智慧場館，則全過程推動了智慧建造的應(yīng)用。

當(dāng)年，“鳥巢”的鋼結(jié)構(gòu)建造沒有技術(shù)準(zhǔn)備，而今，無論是經(jīng)驗(yàn)、思想還是技術(shù)，都已有一定的準(zhǔn)備。為“冰絲帶”的建造提供了一個更好的集成、展示平臺，使得建筑業(yè)的綠色與智慧化，都在“冰絲帶”建筑工程中得到了更好的契合。

“任何一個建筑都是對其時代特征的反映，而奧運(yùn)建筑更是其時代技術(shù)的代表。‘鳥巢是我們技術(shù)史上的新一頁和光輝篇章，這一頁過去后，我們?nèi)〉昧司薮蟮倪M(jìn)步，有了新起點(diǎn)。我們希望在‘冰絲帶工程上。能夠?qū)崿F(xiàn)綠色、智慧和環(huán)保的新目標(biāo)。”李久林說。

具有時代烙印的重大工程，對國家的技術(shù)體系與實(shí)力。是一種極大的推動力。

李久林介紹道。“鳥巢”的鋼結(jié)構(gòu)是夏奧會的一項(xiàng)重要遺產(chǎn)，而冬奧會的“冰絲帶”則希望能促進(jìn)大跨度索網(wǎng)結(jié)構(gòu)屋頂、材料的國產(chǎn)化。

“索網(wǎng)材料類似于‘鳥巢的460鋼，當(dāng)時460鋼沒有應(yīng)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(dǎo)思想是立足于國產(chǎn)，國內(nèi)有了一定技術(shù)儲備。國內(nèi)廠家希望實(shí)現(xiàn)這種材料的國產(chǎn)化，我們也希望為奧運(yùn)會留下新的遺產(chǎn)。”李久林說。