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(shè)計靈感而建設(shè)的國家體育館，注重功能設(shè)計、環(huán)保設(shè)計和美感設(shè)計相結(jié)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(nèi)的城市景觀達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，因而被人稱之為傳統(tǒng)建筑美學(xué)與當(dāng)代建設(shè)風(fēng)格完美結(jié)合的結(jié)晶。

　　2005年5月開工建設(shè)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(jìn)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(dān)體操、手球和輪椅籃球等比賽項目。施工中，北京城建集團(tuán)國家體育館工程總承包部技術(shù)人員針對工程施工難點和新技術(shù)應(yīng)用多的特點，成立了科技攻關(guān)小組，全面展開科技創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，研制應(yīng)用了“國家體育館張拉弦施工技術(shù)”等30多項新技術(shù)新工藝。2008年4月國家體育館順利竣工，獲得了北京市結(jié)構(gòu)長城杯金獎、中國建筑鋼結(jié)構(gòu)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(yōu)秀成果獎。

　　9個機(jī)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(shè)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(nèi)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(tǒng)的施工方法，要搭設(shè)大量的滿堂紅架子，然后進(jìn)行高空散裝?？蓢殷w育館高達(dá)42米，這些既費時間，又費財力、物力的傳統(tǒng)工藝這在里顯然存在嚴(yán)重的不足。為了又快又好地完成工程施工任務(wù)，北京城建集團(tuán)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(shù)骨干組成的科研攻關(guān)小組，對屋頂鋼屋架安裝進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)?？萍脊リP(guān)小組人員先后編制了9個專項施工方案，前后進(jìn)行了25次專題論證。經(jīng)過專家們反復(fù)論證，決定采用“帶索累積滑移”技術(shù)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(jìn)行拼裝，并嚴(yán)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(jī)器人”托起鋼屋架，而用一臺電腦控制9個機(jī)器人及鋼屋架滑移的時間和行程。滑移過程中，“機(jī)器人”在液壓作用下一張一弛，背著幾百噸鋼屋架行走到設(shè)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(chuàng)出了大跨度雙向張弦鋼屋架結(jié)構(gòu)安裝的新紀(jì)錄，這一技術(shù)還填補了我國該項技術(shù)的空白。經(jīng)測算，采用這一施工技術(shù)降低成本600萬元，節(jié)省時間近4個月。

　　技術(shù)創(chuàng)新澆筑出清水看臺

　　國家體育館看臺部分面積達(dá)13000平方米，南北部分整體為弧形，看臺寬700～1550毫米，共5種規(guī)格，高370～780毫米，共18種規(guī)格。工程原設(shè)計為預(yù)制清水看臺板，通過一系列的調(diào)查分析，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)預(yù)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(yè)項目多，場區(qū)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(jié)構(gòu)荷載，而且還容易出現(xiàn)空鼓、開裂等質(zhì)量通病。針對這一問題，技術(shù)人員大膽提出將預(yù)制看臺板改為現(xiàn)澆清水看臺板，并得到了業(yè)主、設(shè)計人員的認(rèn)可和支持。

　　如此大面積使用現(xiàn)澆清水看臺板在國內(nèi)體育館建設(shè)史上還是首次，缺少相應(yīng)的施工經(jīng)驗和驗收標(biāo)準(zhǔn)。為此，技術(shù)攻關(guān)小組進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，對看臺模板支撐體系、梁板模板型式、外側(cè)吊梆、模板拼縫、穿墻螺栓等幾個重要節(jié)點進(jìn)行了精密的計算和專項設(shè)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(shù)”，有效地解決了施工技術(shù)上的難題。經(jīng)過技術(shù)人員的艱苦努力，看臺板一次成型效果好，完全達(dá)到了設(shè)計要求，得到了奧組委及專家的一致好評。

　　仿真技術(shù)把關(guān)工程質(zhì)量

　　體育館為鋼砼結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)支撐屋蓋的外圈柱采用了型鋼混凝土框架－鋼支撐結(jié)構(gòu)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(fù)雜型鋼混凝土結(jié)構(gòu)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(fù)雜，施工難度很大。這種結(jié)構(gòu)形式在國內(nèi)施工方面的經(jīng)驗比較缺乏，施工質(zhì)量控制一直是薄弱環(huán)節(jié)。為了解決施工過程的質(zhì)量控制問題，國家體育館工程總承部科技小組進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。通過計算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行效果分析，找出了復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的最佳結(jié)合模式，改良了鋼筋綁扎工藝。鋼筋綁扎前，對工人進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，工程師進(jìn)行跟蹤檢查、指導(dǎo)，大大提高了節(jié)點處的鋼筋綁扎質(zhì)量。

　　計算機(jī)仿真技術(shù)控制質(zhì)量應(yīng)用到工程中后，有效地解決了復(fù)雜型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量難以控制的問題。技術(shù)人員所撰寫的一系列文章獲得北京市QC評比一等獎、QC優(yōu)秀成果獎等，對今后類似工程施工具有指導(dǎo)意義。

　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)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(fā)電系統(tǒng)，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(tǒng)一傳送到地下一層太陽能發(fā)電控制室，經(jīng)過設(shè)備處理轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)專用設(shè)備并網(wǎng)輸送到低壓配電系統(tǒng)，并入電網(wǎng)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(wǎng)的用電高峰，減少體育館對電力的需求。

　　據(jù)該項目技術(shù)人員介紹，國家體育館100千瓦并網(wǎng)光伏電站設(shè)計使用壽命為25年，壽命期內(nèi)累計產(chǎn)生電能232萬千瓦時，節(jié)約標(biāo)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(shè)計讓館內(nèi)靜悄悄國家體育館采用了大量的新型消音技術(shù)也是一大特點，新型消音設(shè)計讓室內(nèi)聽不到噪音。在體育館屋面采用了9層多功能金屬復(fù)合材料的夾層設(shè)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(nèi)的空調(diào)和制冷設(shè)備也安裝了專門的消聲減噪設(shè)施。這種國內(nèi)罕見的設(shè)計技術(shù)有效地解決了目前大多數(shù)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(chuàng)造一個寧靜舒適的觀賽環(huán)境，提高了體育館的聲學(xué)設(shè)計品質(zhì)，即使室外傾盆大雨，室內(nèi)也不會聽到任何噪音。經(jīng)過對大雨和暴雨兩種雨量下對屋頂所產(chǎn)生的雨噪聲消除系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格實驗測試，檢測結(jié)果達(dá)到預(yù)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(jìn)入百姓生活，受到了歡迎。

　　環(huán)保的設(shè)計理念不僅體現(xiàn)在太陽能的利用上，在工程建設(shè)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(chǎn)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(jìn)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(huán)境保護(hù)。

　　為了解決這一難題，北京城建集團(tuán)國家體育館工程總承包部技術(shù)人員經(jīng)過多方研究，采用了以鋼渣代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料進(jìn)行回填的方法。這些鋼渣全部取材于首鋼煉鋼過程中產(chǎn)生的廢棄多年的煉鋼剩余渣土，經(jīng)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(shù)指標(biāo)均符合國家規(guī)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(dá)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(jié)約工期。劉時新