国家速滑馆屋面索网“天幕”施工培植场景
北京奥林匹克森林公园南园西北侧，北京2022冬奥会速率滑冰项目比赛场馆国家速滑馆内，培植者们意气风发，为即将到来的测试活动做着末了的准备。
国家速滑馆有一个亲切的昵称——“冰丝带”，因其建筑外立面盘旋着22条晶莹俏丽的“丝带”状曲面玻璃幕墙，取形于运动员高速滑进时冰刀留下的轨迹，22这一数字则与2022年相呼应。
场馆的造型都雅、新颖，但将其从效果图变为实物，培植、施工难度极高，需打破多项技能难点；它被业内称为“天下级建造难题”，此前被纳入这一级别的，有北京大兴国际机场综合航站楼、港珠澳大桥等重大工程。
屋面索网构造的成功履行是攻坚克难的范例例证，在国家速滑馆培植团队口中，这张索网被称为“天幕”，这一阶段的培植施工被称为“编织天幕”。
2020年5月，国家速滑馆斩获“2019年度中国钢构造行业的最高工程大奖——中国钢构造金奖年度精彩工程大奖”，“天幕”的成功“编织”是其紧张加分项。
“拿这个奖，一方面是专家厚爱，另一方面，国家速滑馆也当之无愧。”国家速滑馆公司副总经理、总工程师李久林对《瞭望东方周刊》这样表示。
“当之无愧”的背后，有何不为人知的故事？
寻衅带来愉快
2018年2月，李久林正式入驻国家速滑馆项目，所有与工程、技能干系的重大问题，都由他卖力。
他曾是2008年“鸟巢”培植的总工程师。“鸟巢”成为北京奥运会的时期标志，亦成为京城的地标建筑，他引以为豪。
“鸟巢”是重型钢构造建筑，作为紧张承重构件的桁架柱最大断面达25米×20米，高度达67米，单榀最重达500吨，其总用钢量达4.2万吨。它充满了阳刚美，与对面轻灵的“水立方”相得益彰。
“水立方”的轻灵质感紧张由“膜”材料实现。这次，国家速滑馆要用钢构造实现轻盈流畅的整体视觉效果。
与“鸟巢”相较，用更少的钢材建造一个更高性能的构造体，这是可持续、绿色发展的哀求，亦是对土木工程师们的寻衅——团队愉快地期待着这场实践。
“天幕”有个颇拗口的专业术语：单层双向正交马鞍形索网。可以大略理解为，有一个巨大的羽毛球拍“绷”在了场馆的上方，只不过这个球拍不是由树脂纤维制成，而是由粗大的钢索编织而成，不是平面而是马鞍形，更直白的类比是“薯片形”。
李久林正式进驻国家速滑馆项目后，面临的第一个难题是：索网的材料怎么办？用入口索还是国产索？
国际上的普遍做法是，大型运动场馆的索网构造采取高钒密闭索，它构造紧密、表面平滑、防腐性佳、承载力强，但海内此前没有生产过建筑用高钒密闭索，而建筑用索有其特定标准，如抗拉、抗震、抗疲倦、抗堕落等。
在国际市场上，建筑用的高钒密闭索并不难买，“但全天下能做出来的工厂紧张集中在欧美几个发达国家，它属于被少数人节制的卡脖子技能，像芯片一样。”李久林说，当时已经有代理商追着找上门来，希望用其代理的国外索。
如何选择？
李久林（右）在国家速滑馆施工现场
“优先用国产索”
当时，全体团队——包括业主单位、设计单位、总承包单位、监理单位等，普遍认为应“优先考虑用国产索”。
“这和十多年前‘鸟巢’培植用钢的选择情景，惊人地相似。”李久林说。
十多年前，“鸟巢”培植伊始，同样面临核心材料的选择难题。
由于“鸟巢”被设计为重型钢构造，且跨度达333米×297米，南北两侧有6根柱子受力极大，当时有两种材料方案：要么用150毫米厚的钢板，Q345级别；要么用110毫米厚的高强钢板，Q460级别。二者之间相隔Q390、Q420两个技能等级。
从技能和绿色建筑角度而言，Q460是更好的选择。但当时，如果入口，国际市场的供货周期无法知足培植进度，而海内厂家还没有生产过建筑用Q460钢。
“鸟巢”培植周期的各韶光节点都已经被“锁去世”，团队只能背水一战：与我国首家宽厚钢板生产和科研基地河钢舞阳钢厂联手攻关，从最根本的力学性能开始研究，通过上百组实验、上万个数据剖析研究形成标准，乃至培训工人，最终生产出新中国第一批建筑用Q460钢，一次合格。
“鸟巢”培植所用的700吨Q460钢全部国产化，自此往后，央视大楼、北京大兴国际机场等主要工程纷纭选择国产Q460钢，我国高强钢行业呈现井喷式发展，对培植节能减排、科技发展起到了强大的助推浸染。
那段激情岁月历历在目，终极的成功也给了团队巨大信心，国家速滑馆终极下决心——用国产索！
韶光不等人。进驻工程1个多月后，李久林便带队稽核了海内最具备生产建筑用高钒密闭索能力的3家工厂，摸清基本情形。3家工厂均捋臂将拳，表达了强烈的欲望，希望利用国家培植冬奥工程的平台，打开国产索的建筑运用市场。
2018年5月，河北巨力集团中标，以最大力量组织科研和生产，随后培植起海内第一条干系生产流水线；5个月后，第一车成品索到达国家速滑馆施工现场。
2019年3月，“天幕”编织事情顺利落成，屋面索网构造完美呈现。
过程中，有一个细节给李久林留下了深刻印象：巨力集团中标后，仍有海内生产索的企业卖力人主动表态：“我们乐意当备胎，随时候补。如果他们弗成，我们上！
”
“本来他们属于竞争关系，为了打破难点，能有这样的情怀，令人冲动！
”李久林说。
国家速滑馆用上了国产索，这一迅速在行业内引发震荡：上海浦东足球场、三亚体育中央等在建大型场馆均纷纭选择国产索。
不久前，北京市某工程的卖力人特地来到国家速滑馆，在登上屋顶实地稽核一番后，回去就决定：“速滑馆这么大工程都用了国产索，我们也一定要用国产的。”
据理解，现在，越来越多海内厂家具备生产高钒密闭索的能力，这推动了全体国际市场上高钒密闭索价格水平和供货周期的回落。
“这个东西原来是高高在上的，由于中国制造的力量，只能靠国外入口的局势得以改变。”李久林欣慰表示。
国家速滑馆公司工程部的工程师赵炳陶则说：“一个行业相称于一张大网，很难实现齐头并进，必须有一个‘点’去牵引着向前，高钒密闭索的打破便是这样一个点。很幸运能遇上这样一个点。”
赵炳陶（右）在国家速滑馆培植现场
从“买豆腐”到“研究种大豆”
推动高端材料国产化表示了国家速滑馆培植团队的情怀，但李久林说，“如此重大的国家工程，光有情怀可弗成。”
国家速滑馆是北京2022冬奥会新建标志型竞赛场馆，且为永久性场馆，要成为我国冬奥质量的标杆之作，“一开始便是奔着建筑行业最高奖鲁班奖去的，”李久林说。
采取国产索，做第一个吃螃蟹的，压力巨大，实操阶段必须担保万无一失；此外，培植工期紧张，现场作业职员浩瀚，任何环节都经不起“重来一次”。团队只有以严谨的科学步骤将各种风险逐一打消。
在高钒密闭索的科研攻关阶段，设置了三道平行的监测关卡以严格把控：巨力集团自身的质量掌握体系、国家速滑馆培植专家团队和第三方独立专业考验机构，相称于“上了三重保险”。检测及监测覆盖了科研攻关的全过程，包括钢丝的拉丝、强化、镀层、编绳……乃至是原材钢丝的源头选择。
李久林曾在团队内部打趣说：“本想在市场上买盒豆腐回来，没想到自己开始研究种大豆了。”
核心材料问题办理了，但“编织天幕”的过程此前没有现成履历，仍属于摸着石头过河。
在国家速滑馆停车场，一个已经被拆成几大块的钢模型悄悄躺在角落里。每次途经，赵炳陶都亲切称它“小家伙”。
“小家伙”实在不算小，尺寸22.5米×17.5米，是按照国家速滑馆的建筑骨架，以1:12的比例做出来的实体模型，由浙江大学空间构造实验室设计制作，紧张目的便是为了在“天幕编织”阶段，从施工可行性到受力性能，对设计成果进行全方位反复验证。
在此之前，另一支小分队已经利用打算机空间建模，将速滑馆建造过程完全地练习了一遍，“编织天幕”阶段仿照了一千多种可能涌现的工况，由于运算量过于弘大，普通打算机无法知足需求，需利用超算中央才能完成。
打算机仿照剖析，实体模型仿真，都是为了只管即便将可能涌现的问题“扼杀在摇篮里”。此外，实操推进的每一步都采纳了协同办公和联合验收机制：每天早上9点，设计方、监理方、总包方、分包施工方、第三方监测方和厂家代表定时开会，剖析上一步的结果，根据内业资料和现场情形联合验收，任何一方创造问题先办理，待各方全部具名确认之后才能通过，再支配下一步。
为了节省韶光、知足工期，实操阶段采取了平行施工：施工现场仿佛成了一个巨大的汽车组装厂。
传统土木建筑有句行话：“齐不齐，一把泥。”但这句话不适用于此，由于这是一个“风雅活”。
“这么大体量的土木工程，真正实现了像建造汽车一样来造一个建筑。”李久林感慨，它必须有汽车一样的毫米级精度：钢索上面安装了1000多个传感器，监测数据随时传到后台，采取智能机器人实现全体过程的高精度掌握。
俯瞰国家速滑馆（新华社鞠焕宗/摄）
颜值顶峰
2018年12月28日，一个令赵炳陶难忘的日子。
两年后，他依然清楚地记得那天出奇的冷，零下十几度还刮着风，但大家感情高昂，由于连续数月的聪慧加汗水艰辛付出后，冲锋号吹响了，“天幕”正式进入提升张拉阶段——“羽毛球拍”在地面组装完毕，开始往屋顶“提升”了。
“这不是一张普通的网，很不随意马虎！
”赵炳陶感叹。
这是天下最大跨度的正交双向单层马鞍形索网，198米×124米的构造体量，钢索总长度20410米，总重量968吨；个中东西向为98根承重索，单索直径64毫米，南北向为60根稳定索，单索直径74毫米，双向纵横交错。
如此大面积且有韧性的一张钢索网，采取地面编索、整体提升、同步张拉的方法。屋顶不是平面，最高处33.8米，最低处15.8米，落差18米。提升过程中要实现平面到马鞍形的完美变形；每一条钢索的受力变革，都牵一发动全身，为担保索网整体安全、准确到达预定位置，必须确保每根索的索力同步、均匀增长，确保整体受力均衡。
这样的施工在海内没有先例，难度压倒一切。
为了这次提升张拉，184台不同型号的千斤顶、98台油泵、14台泵站、158套工装、11台25吨汽车吊、6台直臂车和1套同步掌握系统一齐上阵——在同一个项目中利用如此多设备，在海内亦属首次。
“天幕”的提升张拉共进行了3个月。2019年1月29日，完成提升；3月19日，完成张拉；4月26日，完成锁定。经检测，各项指标参数均在设计范围内，钢筋铁骨“天幕”工程完美收官。
收官那天傍晚，金色的落日余晖洒在巨大的银色“天幕”上，反射出柔美的光晕，赵炳陶从场馆下方瞩目这壮不雅观的景象，感想熏染自然之美与人工之美的相互照映，脑海中自动升起了一个词：“构造的颜值顶峰”。这位理工男打起了一个文艺的比方：“鸟巢”好比少林寺，刚猛范儿；速滑馆好比武当派，洒脱范儿。
“天幕”工程如此艰巨且无先例，核心材料高钒密闭索在海内还得科研攻关，那为何要选择索网这一方案？有没有别的替代方案？
李久林阐明，除了索网构造，设计团队还比拟了其他方案：钢桁架和网架方案。从超大跨度而言，桁架和网架更为成熟，但屋顶厚度会高达8米-10米，且“冰丝带”的完美造型难以实现；索网则更加轻盈，用钢量仅为桁架的四分之一，且节省了幕墙和空调运行的用度，这种办法实现了用材、造价、安全性、建筑效果、可掩护性等各方面综合最优效果。
2020年5月，喜讯传来，国家速滑馆以最高分148.5分荣获 “2019年度中国钢构造金奖年度精彩工程”大奖，这是海内钢构造行业的最高奖项，每年不超过3个。此前得到年度精彩工程大奖的还有北京大兴机场综合航站楼、中国尊大厦等项目。
以中国工程院院士聂建国为首的12位现场评审专家同等认为，国家速滑馆工程团队通过聪慧建造进行科技攻关，完美办理了高性能钢材运用、钢构造滑移、索构造运用等浩瀚技能难题，其培植质量和标准达到国际领先水平。
现在，国家速滑馆已完成了“精耕细作”“拔地而起”“编织天幕”“丝带飞舞”和“最快的冰”五个培植阶段，培植团队正全力打造“聪慧的馆”，为这处冬奥新场馆、都城新地标的终极揭幕贡献力量。
来源： 新华社
