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    科技成就“冰絲帶”超大跨度索網(wǎng)結(jié)構(gòu)

    2022年01月21日08:23 | 來源:北京青年報
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    原標題:科技成就“冰絲帶”超大跨度索網(wǎng)結(jié)構(gòu)

      國家速滑館“冰絲帶”由22條晶瑩的絲帶造型曲面玻璃幕墻環(huán)繞,遠觀飄逸,近看宏偉。“冰絲帶”的屋蓋結(jié)構(gòu)是超大跨度索網(wǎng)結(jié)構(gòu),跨度大、面積大、空間大,其建設(shè)施工與運維保障背后,中國團隊貢獻了重要的科技力量。

      “所謂的索網(wǎng)結(jié)構(gòu),簡單地說,就是一張由鋼索編織而成的大網(wǎng)。這樣一張大網(wǎng)‘扣’在了國家速滑館的上方,形成一個馬鞍形雙曲面屋頂。”浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授羅堯治介紹,“冰絲帶”屋蓋結(jié)構(gòu)由49對承重索和30對穩(wěn)定索編織而成,長跨198米、短跨124米,“冰絲帶”也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。

      由于一根索網(wǎng)就有幾噸重,只有通過合理的張拉,才能織成一張網(wǎng)。在索網(wǎng)的施工過程中,采取了“先地面拼裝、再整體提升”的工序,由于場地空間限制,鋪在地面等待張拉的鋼索需要微微拱起。倘若沒有準確的數(shù)據(jù)支撐,誰也不能輕易下令彎折動輒幾噸的鋼索。

      “國家速滑館屋蓋跨度大、鋼索多、內(nèi)力協(xié)調(diào)復(fù)雜,這要求結(jié)構(gòu)必須實現(xiàn)高精度的建造。”浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授鄧華介紹,團隊在浙大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(shè)計性能。

      浙大團隊基于大量的數(shù)值仿真結(jié)果和試驗測試數(shù)據(jù),在索網(wǎng)的整體提升、張拉控制、施工驗收和預(yù)張力監(jiān)測等方面提出了系統(tǒng)性的方案和建議,為“冰絲帶”大跨度索網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)的高精度建造提供了有力的技術(shù)支撐。

      此外,團隊還通過沙袋等,在張拉好的索網(wǎng)施加荷載。“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!编嚾A說。

      為了更好摸清鋼索狀態(tài),保障施工質(zhì)量與安全,羅堯治團隊在施工環(huán)節(jié)就安裝上浙大自主開發(fā)的無線傳感器,用以實時監(jiān)測和力學(xué)分析。不僅在建設(shè)時發(fā)揮作用,在建成后,也依舊為“冰絲帶”測量著“脈搏”與“心跳”。

      “拿到數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù),是我們開展監(jiān)測分析的全過程。”浙江大學(xué)羅堯治團隊成員、建筑工程學(xué)院教授許賢說,團隊對速滑館的應(yīng)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)多達千余個。

      相較于傳統(tǒng)的剛性屋面結(jié)構(gòu)體系,柔性的索網(wǎng)屋面在滿足結(jié)構(gòu)功能的前提下大大減少了結(jié)構(gòu)的用鋼量,這樣精巧的空間設(shè)計為節(jié)能環(huán)保提供了保障。

      “現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)技術(shù)水平是一個國家建筑科技水平的重要標志。人們不斷追求更大的建筑空間,也促使我們不斷研究創(chuàng)新,來滿足工程建設(shè)的重大需求。”浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院董石麟院士說。

      據(jù)新華社

    (責編:王連香、連品潔)

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