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　　2008年北京奧運會三大主會場之一的國家體育館屋頂曲面近似扇形，如行云流水般飄逸，富于動感。這座以中國“折扇”為設計靈感而建設的國家體育館，注重功能設計、環保設計和美感設計相結合，巧妙地連接了平頂造型“水立方”和單曲面造型的國家會議中心，使得奧林匹克公園內的城市景觀達到協調統一，因而被人稱之為傳統建筑美學與當代建設風格完美結合的結晶。

　　2005年5月開工建設的國家體育館南北長335米，東西寬約207.5米，地上4層、地下1層，總建筑面積8.09萬平方米，總占地6.78公頃，建筑物高度為42.47米，是北京市目前最大的、具有國際先進水平的多功能體育館，可容納19000名觀眾。奧運會及殘奧會期間，國家體育館承擔體操、手球和輪椅籃球等比賽項目。施工中，北京城建集團國家體育館工程總承包部技術人員針對工程施工難點和新技術應用多的特點，成立了科技攻關小組，全面展開科技創新和技術攻關，研制應用了“國家體育館張拉弦施工技術”等30多項新技術新工藝。2008年4月國家體育館順利竣工，獲得了北京市結構長城杯金獎、中國建筑鋼結構金獎和國家科技示范工程，3項QC成果分別獲得全國二等獎、北京市一等獎、優秀成果獎。

　　9個機器人托起雙向張弦鋼桁架

　　國家體育館工程波浪式造型、輕盈而富于動感的屋面以及超前的設計，卻給施工帶來了巨大的困難。體育館鋼屋架南北長144米，東西寬114米，是國內空間跨度最大的雙向張弦鋼屋架，整個體育館鋼屋架工程由14榀桁架組成，四周由156根勁性柱支撐，托起架形狀呈扇形波浪曲線屋頂。

　　如何安裝這些雙向張弦鋼桁架鋼架又成了一個難題。按照傳統的施工方法，要搭設大量的滿堂紅架子，然后進行高空散裝。可國家體育館高達42米，這些既費時間，又費財力、物力的傳統工藝這在里顯然存在嚴重的不足。為了又快又好地完成工程施工任務，北京城建集團國家體育館工程總承包部成立了由1名教授級高級工程師和5名技術骨干組成的科研攻關小組，對屋頂鋼屋架安裝進行技術攻關。科技攻關小組人員先后編制了9個專項施工方案，前后進行了25次專題論證。經過專家們反復論證，決定采用“帶索累積滑移”技術施工。施工人員把整個鋼屋架分成幾個部分在地面組裝好，然后把組裝好的鋼屋架吊上屋頂按次序進行拼裝，并嚴格控制鋼屋架焊接點位置。之后安裝在鋼屋架與軌道之間的9個“機器人”托起鋼屋架，而用一臺電腦控制9個機器人及鋼屋架滑移的時間和行程。滑移過程中，“機器人”在液壓作用下一張一弛，背著幾百噸鋼屋架行走到設定位置，每天累計滑移11次，從2006年6月6日開始，歷時85天，成功將重2800噸的鋼屋架滑移到位，創出了大跨度雙向張弦鋼屋架結構安裝的新紀錄，這一技術還填補了我國該項技術的空白。經測算，采用這一施工技術降低成本600萬元，節省時間近4個月。

　　技術創新澆筑出清水看臺

　　國家體育館看臺部分面積達13000平方米，南北部分整體為弧形，看臺寬700～1550毫米，共5種規格，高370～780毫米，共18種規格。工程原設計為預制清水看臺板，通過一系列的調查分析，技術人員發現預制清水看臺板造價高，加工周期長，運輸量大，吊裝施工困難，容易碰撞，整體性差，加之工程工期緊，屋面及室外幕墻等交叉作業項目多，場區不具備吊裝施工的條件。對于有裝飾面層的看臺，不僅增加了整體結構荷載，而且還容易出現空鼓、開裂等質量通病。針對這一問題，技術人員大膽提出將預制看臺板改為現澆清水看臺板，并得到了業主、設計人員的認可和支持。

　　如此大面積使用現澆清水看臺板在國內體育館建設史上還是首次，缺少相應的施工經驗和驗收標準。為此，技術攻關小組進行技術攻關，對看臺模板支撐體系、梁板模板型式、外側吊梆、模板拼縫、穿墻螺栓等幾個重要節點進行了精密的計算和專項設計，先后制作了四次樣板及一次實體樣板，終于研制出“清水混凝土看臺施工技術”，有效地解決了施工技術上的難題。經過技術人員的艱苦努力，看臺板一次成型效果好，完全達到了設計要求，得到了奧組委及專家的一致好評。

　　仿真技術把關工程質量

　　體育館為鋼砼結構及鋼結構，主體結構支撐屋蓋的外圈柱采用了型鋼混凝土框架－鋼支撐結構體系，具有承載力大、高抗震、高安全性等特點，四周有156根勁性鋼柱，鋼柱之間分別有437根水平撐鋼梁和278根斜撐鋼梁連接。

　　和波浪式屋頂一樣，國家體育館中的立柱也同樣具有“秀氣”、小巧玲瓏的特色，斷面小，看上去很美觀。但是國家體育館型鋼柱是“復雜型鋼混凝土結構柱”，型鋼柱、梁、柱間鋼支撐和鋼筋混凝土梁空間交叉；型鋼和鋼筋交錯穿插，型鋼外圍有主筋、箍筋、拉筋、腰筋等，鋼筋十分密集，梁柱交叉部位十分復雜，施工難度很大。這種結構形式在國內施工方面的經驗比較缺乏，施工質量控制一直是薄弱環節。為了解決施工過程的質量控制問題，國家體育館工程總承部科技小組進行技術攻關。通過計算機仿真技術進行效果分析，找出了復雜結構設計和施工的最佳結合模式，改良了鋼筋綁扎工藝。鋼筋綁扎前，對工人進行詳細的技術交底，工程師進行跟蹤檢查、指導，大大提高了節點處的鋼筋綁扎質量。

　　計算機仿真技術控制質量應用到工程中后，有效地解決了復雜型鋼混凝土結構施工質量難以控制的問題。技術人員所撰寫的一系列文章獲得北京市QC評比一等獎、QC優秀成果獎等，對今后類似工程施工具有指導意義。

　　太陽能光伏發電系統日發電100千瓦

　　國家體育館在屋頂安裝了5條2米寬、76米長的由1124塊電池板組成的太陽能電池方陣，與南立面幕墻中的300塊太陽能電池一起組成太陽能光伏發電系統，額定峰值功率90瓦，峰值額定電壓18伏，每天額定輸出功率100千瓦。100千瓦的太陽能電池板將吸收到的太陽輻射能由專用線路統一傳送到地下一層太陽能發電控制室，經過設備處理轉換為電能，再經專用設備并網輸送到低壓配電系統，并入電網用于國家體育館2萬平方米地下場所的照明，這樣就可以避開白天電網的用電高峰，減少體育館對電力的需求。

　　據該項目技術人員介紹，國家體育館100千瓦并網光伏電站設計使用壽命為25年，壽命期內累計產生電能232萬千瓦時，節約標煤約904.8噸，減排二氧化碳約2352.5噸、二氧化硫約21.7噸和氮氧化物約6.3噸，還減排粉塵和煙塵。新型消音設計讓館內靜悄悄國家體育館采用了大量的新型消音技術也是一大特點，新型消音設計讓室內聽不到噪音。在體育館屋面采用了9層多功能金屬復合材料的夾層設計，厚25厘米，由水泥板、玻璃棉、防水層、吸隔聲材料組成，并在最外層噴涂吸音材料，最大限度地減少屋外噪音的影響。體育館四周的玻璃幕墻采用了中空low-E玻璃和金屬板組合的形式，全部采用雙層玻璃。雙層玻璃間的空隙充有氧氣，既起到了良好的保溫隔熱作用，也有效地降低了噪音影響，場館內的空調和制冷設備也安裝了專門的消聲減噪設施。這種國內罕見的設計技術有效地解決了目前大多數體育建筑普遍存在的屋面雨點噪聲問題，減少對比賽的干擾，最大限度地為觀眾創造一個寧靜舒適的觀賽環境，提高了體育館的聲學設計品質，即使室外傾盆大雨，室內也不會聽到任何噪音。經過對大雨和暴雨兩種雨量下對屋頂所產生的雨噪聲消除系統進行嚴格實驗測試，檢測結果達到預期效果。

　　廢鋼渣回收再利用8萬噸

　　自從北京申奧成功那一刻起，“綠色奧運”理念與“科技奧運、人文奧運”一起，勢不可擋地進入百姓生活，受到了歡迎。

　　環保的設計理念不僅體現在太陽能的利用上，在工程建設之中處處顯示出它的存在。國家體育館地下室埋深約8米，地下水位較高，地下水對場館產生較大浮力。要想解決這個問題，地基部分必須加重近10萬噸的渣土，如果按照以往工程采用砂石、混凝土等材料進行配重回填，這就需要大量開采天然砂石料，造價高、投入大，不利于環境保護。

　　為了解決這一難題，北京城建集團國家體育館工程總承包部技術人員經過多方研究，采用了以鋼渣代替傳統材料進行回填的方法。這些鋼渣全部取材于首鋼煉鋼過程中產生的廢棄多年的煉鋼剩余渣土，經過加工處理后，按照試驗配比摻和少量水泥及其他輔料配制而成，其密度、含水率、放射性等各項技術指標均符合國家規范要求，回填平均厚度2米，回填最厚處為4.1米，回填面積達15500平方米。這一小小的改革既滿足了施工需要，又變廢為寶，且價格低廉，后期加工周期短，節約工期。劉時新