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与车辆换胎同理 解密“鸟巢”钢结构卸载

http://sports.sina.com.cn 2006年09月26日10:59 中国体育报

  “鸟巢”若襁褓中的天才,一出世就吸引了世界的目光。犹如树枝织成的“镂空”的“鸟巢”点燃了北京的暖色,颠覆了世界对中国建筑持有的刻板印象。在历经2年多的紧张建设后,这座举世瞩目的体育场迎来了钢结构施工中具有决定性意义的一项工作——主体钢结构的卸载。9月17日卸载完成后,鸟巢完全依靠自己的力量耸立在世人面前。

  鸟巢卸载与给车换胎同理

  国家体育场工程副总工程师邱德龙在“鸟巢”现场介绍钢结构卸载工作时告诉记者,鸟巢钢结构卸载过程是用千斤顶架起钢结构,使临时支撑点的钢片松动并取出钢片的过程,这项工作的原理与我们给汽车换轮胎相同。

  邱德龙介绍说,鸟巢的钢结构是支撑在支撑塔的两个小支柱上面的,要将小支柱的垫片撤出来,首先就要将千斤顶结构顶起来,使得小支柱上面的垫片松动,以便拆除,拆完以后千斤顶下降,达到钢结构与支撑点脱离的目的,这样卸载工作就完成了一步。

  顶起鸟巢钢架的工作由特殊的千斤顶来完成。千斤顶顶升的高度完全由计算机控制,顶升的高度将使钢结构与垫片脱离至1到2毫米的高度。由于每个卸载点中圈24个卸载点需要顶升的力度不一样,因此,顶升高度也不同。通过控制中心计算机的控制,每个点输入不同的力,与千斤顶连接的油泵为千斤顶供油使其按输入力度数据将钢结构顶到合适的高度。在顶的过程中,工人及时监测千斤顶的变位,一旦发现支撑点的垫片已经松动,千斤顶的上升状态将被立即转换到停止状态。

  据介绍,每个卸载点上一般部署三个工人,其中一名负责拆装垫片,另外一名是负责支撑塔上油泵的开关,此外,还有一位管理人员,负责卸载点的所有操作的进度以及记录另外两名操作工人的操作过程。

  为何不一下子卸载

  此次卸载78根支撑钢架,要卸下约1.4万吨的荷载。卸载过程分解成7个大的步骤,每一大步骤里又包含5个相似的小步骤。

  中国钢结构协会常务理事、“北京2008”工程建设指挥部专家侯兆欣解释说,之所以采取外圈、中圈、内圈35步逐步卸载的方式拆除“鸟巢”钢结构的支撑点,是出于保证“鸟巢”平稳降落的考虑。均匀、同步、持续的卸载方式将保证整个卸载工作安全、顺利地进行。

  “就比如让一个久病的病人扔掉拐杖一样,如果一下把拐杖撤掉,他可能是吃不消的。因此,卸载需要一步一步进行,使整个钢架均匀、同步、持续地受力,最终达到独立承重的目的。”

  当支撑钢架卸掉后,“鸟巢”就完全依靠自身的体系来支撑,由于受力点发生了变化,所以应力就会重新进行分布,形成它自己的受力体系。在此过程中,“鸟巢”钢结构会发生变形、沉降等现象。

  “鸟巢”中方主设计师李兴刚说,按照设计要求,外圈总下降量应控制在68-286毫米;中圈控制在161-178毫米;内圈控制在208-286毫米。如果“鸟巢”在卸载后,主体钢结构下降幅度超过这个距离或是出现局部裂缝等结构问题,那么就意味着鸟巢在过去三年的设计、制造、施工等环节中存在问题。国家体育场有限责任公司董事长李爱庆17日下午宣布,“鸟巢”卸载以后的实测垂直位移为271毫米,比理论位移要低,这意味着卸载工作圆满完成。

  国产钢材可抗唐山

地震冲击

  2008工程建设指挥部专家侯兆欣在鸟巢钢结构卸载现场表示,鸟巢所用钢材名为Q460EZ235,这种钢的强度是普通钢材的两倍,性能达到最高级别,而这种钢材完全由我国自主创新研究出来。

  据介绍,按照我国钢材标准,强度为420的钢材可满足普通建筑用钢标准,而鸟巢的用钢总量极大,重量也超出想象,因此,420强度的钢不能满足鸟巢的需求,因此,必须采用超出我国现有标准的钢材。这种钢材是进口还是自主创新,成为摆在人们面前的问题。

  2005年3月,武阳钢铁公司的负责人明确表示,该公司有能力研制这种特殊需求的钢材。武钢人挑起了这个重任,他们首先把目标关注在Q460,但是厚度、强度并不能完全满足鸟巢要求,一场围绕着Q460进化的科研攻关开始了,历经无数次的挫折和失败,每一步都是把不可能变为可能,把难题转化为成果,最终传统钢种Q460脱胎成110毫米厚的鸟巢特殊用钢,Q460EZ35集刚强、柔韧于一体,实现了三效合一,保证了鸟巢在承受最大460兆帕的外力后,依然可以恢复到原有形状。这意味着如果北京再次遭受上世纪70年代唐山地震一样的地震波及,鸟巢依然能保持原状。


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