22條晶瑩美麗的“絲帶”狀曲面玻璃幕墻環(huán)繞，遠觀飄逸，近看宏偉。今天，浙江大學建筑工程學院羅堯治教授團隊，鄧華、袁行飛教授團隊公開解析了北京冬奧會唯一新建冰上競賽場館——國家速滑館“冰絲帶”超大跨度索網(wǎng)結(jié)構(gòu)建設施工與運維保障方面的科技內(nèi)涵。

　　“冰絲帶”的屋面體系采用了雙曲面馬鞍形單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，是目前世界上跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網(wǎng)屋面體育館，由49對承重索和30對穩(wěn)定索編織成長跨198米、短跨124米的馬鞍形索網(wǎng)組成。每根索網(wǎng)就有幾噸重，只有通過合理的張拉，才能織成一張網(wǎng)。

　　施工過程中，這些鋼索的受力狀態(tài)非常關(guān)鍵，稍有不慎就會影響施工質(zhì)量與安全。為更好地摸清鋼索狀態(tài)，羅堯治團隊在施工環(huán)節(jié)就安裝上浙江大學自主開發(fā)的無線傳感器，進行實時監(jiān)測和力學分析。

　　從2018年9月到2020年12月，羅堯治團隊在一線開展數(shù)據(jù)處理，時刻關(guān)注著穿針引線、織開大網(wǎng)的各個節(jié)點，為施工方案提供決策支持。施工方說：“浙江大學的無線傳感器就像一雙雙眼睛，緊緊‘盯’著工程建設全過程。”

　　不僅在建設時發(fā)揮作用，如今建成后的“冰絲帶”依舊通過“健康醫(yī)生”的方式進行著遠程測量。羅堯治團隊成員許賢教授說，他們團隊對國家速滑館的應力、位移、加速度、溫度、風壓、索力六大類參數(shù)進行監(jiān)測，測試點數(shù)達千余個，數(shù)量之多創(chuàng)下了單一建筑結(jié)構(gòu)之最。

　　走進位于浙江大學紫金港校區(qū)的空間結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測平臺，這里匯集了來自“冰絲帶”等建筑的實時處理數(shù)據(jù)。這套監(jiān)測系統(tǒng)由該校自主開發(fā)設計，從2010年開始應用于國家體育館“鳥巢”的運營監(jiān)測、北京大興國際機場建設監(jiān)測等。

　　在“冰絲帶”建設期間，浙江大學建筑工程學院鄧華、袁行飛教授團隊，通過12：1的縮尺模型，開展了國家速滑館大跨度索網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)建造關(guān)鍵技術(shù)及模型試驗研究，解決了屋頂?shù)慕ㄔO難題。

　　“國家速滑館屋蓋跨度大、鋼索多、內(nèi)力協(xié)調(diào)復雜，這要求結(jié)構(gòu)必須實現(xiàn)高精度的建造。”鄧華介紹，索網(wǎng)中需要施加巨大的張拉力，且必須保證與環(huán)桁架和幕墻索高精度地協(xié)同工作，然而索網(wǎng)由地面提升的步驟和鋼索的張拉順序都將影響到整個“冰絲帶”的最終施工質(zhì)量，因此，確定安全、高效、精確的索網(wǎng)施工方案，是工程的關(guān)鍵問題。

　　“設計難，要將‘冰絲帶’從圖紙打造成冬奧會的標志性場館同樣困難。”鋪在地上的索網(wǎng)怎樣平穩(wěn)提起來，到達屋面高度后需要張拉哪些索才能繃緊索網(wǎng)，最終可以容忍多大的誤差……這些都需要進行敏感性分析。于是，該團隊在浙江大學打造了一個縮小版的“冰絲帶”模型，模擬索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的建造全過程，并驗證結(jié)構(gòu)的設計性能。

　　該縮尺模型試驗從2018年6月初進行到8月底，鄧華說：“我們在模型上吊掛不同的荷載來模擬風吹雪打的環(huán)境，驗證屋頂?shù)膹姸群涂剐巫兡芰Α?rdquo;

　　浙江大學團隊還對速滑館的賽場冰下混凝土開展結(jié)構(gòu)監(jiān)測，這對羅堯治團隊來說又是一個嶄新的課題。該團隊研發(fā)了低溫惡劣環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和溫度監(jiān)測技術(shù)，提出了冰下混凝土長期服役過程中性能狀態(tài)評估方法。深度參與此項目的2017級直博生傅文煒說：“這是我人生難得的機遇。”

　　北京舞動的“冰絲帶”，與雄渾的鋼結(jié)構(gòu)“鳥巢”和靈動的膜結(jié)構(gòu)“水立方”，共同組成世界首個“雙奧之城”的標志性建筑群。這背后，凝聚著浙江大學教授專家團隊的科技智慧和力量。

　　【中國青年報杭州1月19日電　中青報·中青網(wǎng)記者 李劍平 來源：中國青年報】