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3360塊玻璃拼出“冰絲帶”曲面幕墻,2022冬奧會“國家速滑館”新進展

來源:中國建筑金屬結構雜志  作者:編輯  日期:2019-10-31
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  10月11日,工作人員在介紹“冰絲帶”上的雙層圓管玻璃(小圖)。國家速滑館工地,外幕墻玻璃已完成90%(大圖)。

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  10月11日,工作人員在介紹“冰絲帶”上的雙層圓管玻璃(小圖)。國家速滑館工地,外幕墻玻璃已完成90%(大圖)。

  北京2022年冬奧會場館——國家速滑館的建設正在加快推進,目前,場館正在進行屋面和外幕墻兩項主要工程的施工,“冰絲帶”的完整外形已經初步亮相。

  有“冰絲帶”之稱的國家速滑館是北京2022年冬奧會速度滑冰項目的比賽場館,日前,新京報記者探訪了位于奧林匹克森林公園網球中心南側的國家速滑館。

  記者在施工現場了解到,場館外幕墻施工已進行到收尾階段,3360塊外幕墻玻璃已安裝3000塊以上,約完成90%,本月底將全部安裝完成。外幕墻上的“冰絲帶”也正在緊鑼密鼓的安裝中,預計年底整個場館將完成封圍封頂,實現“絲帶飛舞”。

  國家速滑館是北京冬奧會標志性場館,該工程由北京城建集團施工總承包,其主場館建筑面積約8萬平方米,高度33.8米,能容納一萬名左右觀眾。“冰絲帶”設計為世界上規模最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面,1.2萬平方米的亞洲最大冰面,并由3360塊玻璃拼接出外觀自由流暢的天壇形曲面

  建成后,國家速滑館“冰絲帶”將與國家體育場“鳥巢”、國家游泳中心“水立方”一起,共同組成北京這座世界首個“雙奧之城”的標志性建筑群。冬奧會后,國家速滑館將成為集“體育賽事、群眾健身、文化休閑、展覽展示、社會公益”五位于一體的綜合性體育場館。

  揭秘1

  天壇形曲面幕墻怎么安裝?

  10月11日,新京報記者在國家速滑館施工現場看到,國家速滑館酷似天壇造型的玻璃幕墻已經完成了大面積的安裝,外立面連續彎曲(詞條“彎曲”由行業大百科提供)的玻璃幕墻隨著屋頂輪廓的高低變化水平延展。

  北京城建集團國家速滑館工程總承包部執行經理張怡向記者介紹,國家速滑館的曲面玻璃幕墻體量大,3360塊玻璃單元板塊需要通過機械配合工人操作,嚴絲合縫地嵌入S形鋼龍骨打造的框架中。

  在玻璃安裝之前,一道重要的施工程序,是將160根S形鋼龍骨進行安裝定位,這是整個曲面幕墻的“骨架”。幕墻鋼結構工程包括曲面幕墻S形鋼龍骨、弧形連接梁、絲帶支撐桿、絲帶圓鋼管的加工制作以及現場安裝,每根S形鋼龍骨由4塊鋼板拼焊而成,最長的為32.7米,重量約6噸,最短的也有16.1米。

  與一般平面幕墻相比,S形鋼龍骨形態復雜,模具制作難度大,安裝精度(詞條“精度”由行業大百科提供)高、施工難度大。“每一根S形鋼龍骨的尺寸都不一樣,位置高低不同,彎度不同,這就要求我們在現場施工中反復調整,確保定位準確,之后曲面玻璃才能毫無誤差地嵌進每一個空格里。”張怡說。

  據其介紹,曲面幕墻采用的是超白雙銀低輻射(詞條“輻射”由行業大百科提供)半鋼化夾膠中空(low-e)玻璃,沒有一塊是相同尺寸,包括外凸和內凹的兩種彎弧玻璃、平板玻璃、大平板(詞條“平板”由行業大百科提供)立面玻璃和“冰絲帶”半圓管玻璃,單元體半徑為1.5米,玻璃夾膠層為先進的SGP膠片,中間中空層則充入惰性氣體,可以起到保溫的效果。

  這些形態各異的玻璃,如何能嚴絲合縫地安裝在國家速滑館的外幕墻?張怡告訴記者,許多外凸和內凹的玻璃需要一點點推進兩根“冰絲帶”軸和S形鋼龍骨搭成的框架里面去,安裝的角度需要一遍又一遍地研究琢磨。“這比普通平面玻璃的安裝難度要大得多,一年多來,研發團隊也不停地在研究現場安裝的工藝,不斷進行完善和調整。”

  揭秘2

  “冰絲帶”如何飛舞起來?

  記者在施工現場看到,除了大面積的曲面玻璃,在場館南北向的一側,數條“冰絲帶”已經成功地環繞在曲面幕墻之間。近距離觀察可以看到,這些作為“冰絲帶”本體的圓管玻璃,由一塊塊半圓柱體組成,透明的玻璃體上裝飾著宛如冰晶的白色花紋。

  張怡向記者介紹,這些圓管玻璃都是專為國家速滑館定型加工制作而成的,共有3500多片,將拼接組成自上到下分布在外幕墻上的“冰絲帶”,平均一圈約為640米,全部連起來總長達到14000米左右。每一塊單元體由兩層6毫米的玻璃貼合而成,需要彎曲成直徑350毫米的弧度,加工難度極大。

  而我們看到的“冰晶”花紋,則是通過特殊的彩釉工藝在玻璃表層制造花紋,呈現出冰雪晶瑩的效果。“對曲面玻璃來說,半徑越小加工難度越大,要把兩片玻璃加工彎曲成同樣的弧度還要牢固地擬合在一起,難度就更大了。”

  更有特色的是,“冰絲帶”的燈光照明將安裝在兩片玻璃膠合處一毫米的交縫上,每1米將密集安裝90多個小燈泡,通過彩釉膜的導光效果,把光導進玻璃,使燈光呈現出特殊的柔和效果,整個“冰絲帶”將成為一個發光的玻璃體。22根“冰絲帶”如同速滑運動員的運動軌跡纏繞在曲面玻璃幕墻表面,建成后夜景照明開啟,將形成美輪美奐的“絲帶飛舞”效果。

  揭秘3

  雙向正交馬鞍形索網屋面如何打造?

  在國家速滑館的建設中,比外幕墻施工難度更大的,是屋面工程的安裝。國家速滑館“冰絲帶”設計為目前規模最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面,南北長跨約200米,東西短跨約130米,用鋼量僅為傳統屋頂的四分之一。由于場館屋頂索網結構呈雙向正交馬鞍形,建設人員需要先后完成索網地面鋪裝、提升安裝、張拉、屋面單元體安裝等多道復雜的施工工序。

  目前正在施工中的屋面,仍能看出張拉開的索網形狀,宛如一個巨大的網球拍籠罩在場館上方。“索網的作用就是整個屋面的‘骨架’,等屋面單元體安裝完成,索網下部還會懸掛上低輻射膜材,這個‘骨架’就會被整個藏起來。”張怡說。

  張怡解釋,由于索網屋面的空間形態非常復雜,張拉以后每一個“方格”空間形態都不一樣,因此填充的每一塊單元體尺寸也不同,需要通過實測得到數據后再進行加工定制。在施工現場,堆積著多塊將安裝在屋面上的單元體,每一塊都標有精確到毫米的尺寸表、代表安裝區域的批次和詳細編號,每個角則對應標有東南西北的方位。據介紹,這是為了確保安裝的時候不會錯位,一旦錯位就不能擬合雙曲面馬鞍形曲線。

  此外,記者還在現場看到多塊形態各異的異形單元塊,不少都帶有不同坡度的凹槽。“這些凹槽就是屋頂的排水溝,凹槽里將安裝虹吸雨水斗,下雨的時候雨水會匯聚至此再排出去。我們的施工人員,需要按照設計好的角度像搭積木一樣,一塊一塊安裝在索網屋面上。”據悉,這樣的復雜異型單元塊約有600塊,占屋面總單元體塊數的一半以上。

  在速滑館內部施工現場,幾百個正方體大水桶仍然自屋頂垂吊在場地中央,這是國家速滑館索網屋面在安裝過程中的巧思之一。據介紹,這些水桶是為了模擬未來將安裝在屋頂上的單元體。“屋面索網具有一定的柔性,在屋面單元體的安裝過程中,索網會不停地變形,為了讓它一開始就保持在未來完工的狀態,我們通過懸掛配重的方法模擬屋面的重量,讓這個‘網架’鎖定住,再隨著屋面的安裝慢慢撤除配重,不停地進行置換,使整個屋面始終保持在穩定的變形狀態。”

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