化工新技術“點綴”奧運場館

    北京2008年奧運會籌劃進入最后階段，比賽場館大部分已經建成。北京奧運會的場館建設正在作最后的沖刺，來自北京市“2008工程建設指揮部”辦公室的統計數據表明，截至目前北京奧運需要的37個比賽場館中，除國家體育場——“鳥巢”因舉辦開幕式需要將在今年4月竣工外，其余36個場館均已完工，目前還在施工的項目也都陸續進入掃尾階段。北京奧運工程的宏偉壯觀及其綠色人文內涵，讓國人為之驕傲、讓世界為之震驚。僅僅三四年時間，一座座造型別致、獨具匠心的奧運場館拔地而起，這些建筑不但成為北京的新標志，還閃現出極具中國特色的智慧結晶。“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”理念在每座奧運場館都得到充分的體現，更是我國工程和材料領域科技水平的展示，這里選擇幾個化工新技術的“點綴”片斷，它們雖然不是奧運場館建設的主角，卻也起著不可或缺的作用。


    ——曲棍球場和射箭場，技術創新保障進度、攻克難關
    如果說，曲棍球場和射箭場的施工工藝和技術標準，向人們展示“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”三大理念的的話，那么奧運項目部的自主創新則詮釋了他們對奧運場館建設的貢獻。北京住總二公司副總工程師兼奧運項目部總工程師彭愛京，他積極配合設計單位，推廣應用新材料、新工藝。當看臺鋼板原設計安裝雨水槽出現問題時，他馬上找到設計院選用新產品“耐候膠”，封住鋼板的交接點；同時請來德國拜耳公司的技術人員共同研究防水問題，最終選用“單組份聚氨酯”做室內防水材料，解決了看臺斜面與功能房交接處防水的技術難點。為了減少看臺板震動、降低噪音，彭愛京帶領技術人員在現場反復試驗，提出了《鋼結構看臺板優化方案》，把原設計隔柵板與看臺板的橫向搭接改為豎向搭接，這一小小改動起到了良好的降音效果又減少了眾多焊點，節約工程造價近600萬元。

    在“好運北京”系列賽還有不到2個月的時間，工程進度十分緊張。現場所有人都捏著一把汗，一向沉穩的彭愛京向建設方和08辦提出建議：“將原設計用環氧樹脂自流平地面，更換為石塑地板地面”。建議很快被采納，減少施工技術間歇21天、節約工期1個月。28棟附屬用房原設計選用防火涂料粉刷內飾，他們則選用防火板代替防火涂料，達到消防要求又提高了施工速度，防火板還可回收利用。環保太陽能淋浴設備，原設計為集中一起供應全現場，管線長、保溫效果不好，他們重新設計，把太陽能分散設置，既解決了保溫問題，又節約了輸水管線。據建設方介紹，彭愛京和他的技協小組在審圖和工序驗收時，提出合理降低造價措施25條，經反復討論形成一致意見，報“08”辦和奧組委審核，采用了包括優化看臺板方案等10項合理化建議，并通過專家實體驗收，保證了奧運場館的使用功能，同時體現了勤儉辦奧運的思想。


    ——鳥巢，因此也稱“向日葵”，
    除了特殊的鋼結構以及外形之外，“鳥巢”另一個吸引人的地方就是它擁有世界上最大的透明頂棚。按照設計“鳥巢”的頂棚由兩層膜組成，其中外層膜也就是我們現在看到的“鳥巢”外觀共由884塊ETFE膜組成，在這884塊膜中面積最小的不超過1平方米，而面積最大的達到250平方米，整個鋪設面積接近4萬平方米。也許有人要問，鋼結構的“鳥巢”怎么安裝膜呢？據介紹，“鳥巢”的每個鋼架交織出來的格子當中都要安裝上鋼梁，然后再安裝上鋼索，而那些膜就固定在鋼索上。其實除了“鳥巢”以外，國家體育場還有一個不為人知的名字，就是“向日葵”，因為“鳥巢”是全鋼結構，而鋼的熱脹冷縮系數相對較大，所以“鳥巢”就會像個大向日葵，總是隨著太陽一起轉(當然，這個過程人的肉眼是無法察覺的)。這也要求貼在鋼索上的膜有較強的張力，因此曾經有人對“鳥巢”只貼了單層膜表示疑慮，不過據設計人員介紹，“鳥巢”之所以選擇單層膜，是為了保證“鳥巢”看上去是白色，突出鋼架結構，而如果使用多層膜的話，表面就會反射天空的藍色，此外單層膜完全可以適應北京的氣候。


　　——水立方，“洗澡”只需8噸水
    “水立方”外觀設計的新穎獨特也給施工帶來了很大的挑戰，其中最為“水立方”添彩、施工難度也最大的就是它的外膜。“水立方”的外膜材料叫做四氟乙烯聚物也叫ETFE膜，雖然這種材料在國外的應用技術已經成熟，但在我國卻是首次使用，而且面積之大創了世界紀錄。“水立方”的外膜，摸上去它比普通的塑料更厚、更有彈性。據說這種膜的延展性特別好，可以拉伸3～4倍，而且還有很好的抗壓性，完全可以承受暴雨、冰雹、沙塵暴等惡劣天氣的襲擊。它的弱點就是怕戳，但是設計師告訴我們，如果有微小的破損是可以像貼膠帶一樣用特殊的粘合材料修補上的，如果嚴重還可以像更換玻璃一樣換掉它，非常方便。

    “水立方”中方設計師、中建國際(深圳)設計顧問有限公司總建筑師鄭方說：材料本身是一種難燃材料，就是說你用火去點它的時候，離開火它自己會熄滅，同時在燃燒的過程中也不會有塑料的滴落物，或者殘余物，這也是它能夠適用于建筑的特征。ETFE膜的目前設計使用壽命是30年，因為世界上第一個ETFE建筑物到目前為止經過30年的時間仍然運行良好。30年之后可能會有局部破損需要修復的以及發生變化的，在30年之后可以進行評估和更換。“水立方”更吸引人的是，“洗澡”只需8噸水，高科技材質是省水原因。“水立方”首個賽事——“好運北京”2008年中國游泳公開賽上，賽事組委會主席李愛慶介紹了關于“水立方”所采用的膜材料的相關情況。李愛慶表示，“水立方”采用的膜結構ETFE(四氟乙烯)是一個成熟的產品，它的強度、延展性強，透光性都很好、具有自潔功能。雨水會將塵土帶走，經過雨水沖刷，“水立方”的透光性效果會很好。計劃每年對水立方進行4到5次大清洗，大概用8噸水就夠，在場館周圍的水槽將對清洗用水進行回收利用，可用于景觀用水等方面。另外水槽也采用熱源熱泵技術，保證在冬天不結冰。


    ——首都體育館改造，延長壽命30年
    歷時1年半的首都體育館奧運改擴建工程近日竣工。明年8月奧運會排球比賽將在這座再次煥發出勃勃生機的場館里精彩上演。竣工后首都體育館內自然光線充足，紅、黃、藍等暖色座椅整齊排列，涂了一層納米涂料的天花板吸聲不變形，墻壁不粘水和油；在吸煙室里，人們吐出的煙霧被納米空氣凈化器吸收并分解成無害氣體。考慮到北方冬天戶外氣候寒冷，改擴建工程為首體屋面“披”上了一層50毫米厚的擠塑板保溫層，降低了傳熱系數，并給外墻墻體“穿”上了30毫米厚的擠塑保溫板，收到了良好的保溫、隔熱、節能、降噪效果。這次改擴建工程采用了大量新技術、新工藝和新材料，其中對場館的結構加固則是工程的重頭戲。

    為進一步提高結構的抗側剛度，提高整體抗震性能，施工方決定采用最新技術———軟鋼阻尼器，這一工藝在工程中很少應用，幾乎沒有現成工藝可以借鑒。施工中，技術人員把剪力墻與上部框架梁及剪力墻側面與框架柱完全斷開，將X型軟鋼阻尼器的頂部和底部分別與框架梁底鋼板和型鋼支撐頂部鋼板焊接，或者與框架梁鋼板和混凝土剪力墻頂部鋼板焊接，形成一個完整的受力體系，在地震作用下，由于框架層間相對變形引起裝置頂部和底部的水平運動，使軟鋼板彎曲屈服并產生彈塑性滯回變形來耗散地震能量。在結構改造中共有64套阻尼器應用到館內，減小了加固改造結構斷面尺寸，盡可能保留了原建筑的使用空間和使用功能，并使場館的抗震能力達到8度設防要求，將場館壽命延長了30年。


    ——豐臺壘球場，廣場和步道可透水磚
　　豐臺壘球場在廣場和步道鋪設的9000多平方米透水磚，是諸多奧運場館新材料中的一種。這種原料為風積沙的地磚有著極強的透水功能，降雨時雨水可透過磚面滲到地表下，不會造成積水。加上豐臺壘球場地處永定河沖積平原，地表下面是沙卵層，利于地下水回灌，使用這種透水磚非常適合。但是，這種透水磚每平方米造價在160元左右，價格較普通磚高近一倍，它的推廣和應用遇到了一些難題。據了解，除了豐臺壘球場，其他奧運場館目前均未選擇這種透水磚。

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