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冰立方丨最浪漫的“泡泡” 最穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2022-02-14 00:00:00

  本網(wǎng)訊(王璐)2月11日,中國男子冰壺隊(duì)以5比4戰(zhàn)勝實(shí)力相近的丹麥隊(duì),迎來北京冬奧會首勝。

  北京冬奧會開幕后,從“水立方”變身為“冰立方”的國家游泳中心,成為全球冰壺運(yùn)動員巔峰對決的絕佳舞臺。昔日“水立方”中波光粼粼的藍(lán)色泳道“變身”為4條晶瑩剔透的冰壺賽道,“水立方”變?yōu)椤氨⒎健?,融入了大量高科技元素,也蘊(yùn)含了當(dāng)年參建人員的奇思妙想和辛苦付出,見證著三峽與奧運(yùn)的緣分。

  時間回到本世紀(jì)初。冰立方所在的奧林匹克公園區(qū)域還只是一片面積不到20平方公里的平房聚集區(qū)。緊接著,這里成為工地,成為賽場,成為景區(qū),最終成為這座城市的新地標(biāo)。

  當(dāng)年全過程參加“水立方”建設(shè)管理的工程師王武斌見證了這里的改變。

  

  用現(xiàn)代科技造“泡泡”

  有人說,水立方是世界上最令人嘆為觀止的“泡泡”,看起來又像組裝玩具一樣輕盈脆弱。

  它并不脆弱——“泡沫結(jié)構(gòu)”,這種由空間多面體構(gòu)成的多次超靜定結(jié)構(gòu)是自然界最為穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)。一個多世紀(jì)來,眾多科學(xué)家一再向這大自然中最為尋常又神秘的“完美空間”逼近,卻至今沒有找到終極答案。

  在水立方建成之前,泡沫結(jié)構(gòu)也未有在工程中被使用的先例。全國工程勘察設(shè)計大師傅學(xué)怡稱其為“第34種結(jié)構(gòu)”,因?yàn)樗耆`背了傳統(tǒng)的直線設(shè)計,在工程界已有的33種結(jié)構(gòu)型式中難覓其影。

  2003年6月,這個晶瑩剔透的“泡泡集”一經(jīng)亮相,便吸引多方關(guān)注。加之水立方和鳥巢共同體現(xiàn)出的“天圓地方”理念,也更符合東方哲學(xué)觀。

  走出圖紙的方寸之間,挑戰(zhàn)接踵而至。工程師要考慮鋼構(gòu)件的排布,考慮機(jī)電、水暖、消防,考慮風(fēng)霜雨雪和地震等極端工況。一通考慮下來,王武斌發(fā)現(xiàn),“為了讓水立方藍(lán)圖變?yōu)閵W運(yùn)精品工程,每個毛孔都要創(chuàng)新?!?/p>

  水立方采用的威爾―弗蘭氣泡(Weaire-Phelan bubbles)模型,由12面體單元和14面體單元兩種多面體單元組成,雖然可以減少鋼材數(shù)量,但復(fù)雜的結(jié)構(gòu)卻帶來裝配的困難。設(shè)計階段,為產(chǎn)出藍(lán)圖,大家加班加點(diǎn)已成常態(tài)。

  王武斌在工程與科研之間“穿針引線”。南至浙江大學(xué),北到哈爾濱工業(yè)大學(xué),從項(xiàng)目現(xiàn)場結(jié)構(gòu)系統(tǒng)電腦屏幕的監(jiān)測數(shù)據(jù),到清華大學(xué)1:3的局部結(jié)構(gòu)模型加載試驗(yàn),國內(nèi)最頂尖的院士專家?guī)ш?duì)組織研究一個個分解的課題,限時拿到一個個科研數(shù)據(jù),去復(fù)核設(shè)計建模計算結(jié)果。

  當(dāng)“泡泡集”從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)向工地后,問題又出現(xiàn)了:沒有設(shè)計規(guī)范、沒有施工標(biāo)準(zhǔn),鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)隊(duì)伍拿到圖紙,沒有人告訴他們該怎么安裝。

  滯后的工程進(jìn)度,拖得大家吃不香、睡不著,也迫使王武斌對施工組織進(jìn)行了反思,“鋼結(jié)構(gòu)容許幾十厘米的卸載變形,安裝時是否有必要按照毫米級誤差控制?”

  通過謹(jǐn)慎調(diào)研與大量計算,科研、設(shè)計與施工團(tuán)隊(duì)一致為水立方量身定制出“嚴(yán)格控制外墻節(jié)點(diǎn),在內(nèi)部按照泡沫結(jié)構(gòu)讓構(gòu)件自然對接,預(yù)留焊接變形量,逐個排布鋼結(jié)構(gòu)”的安裝思路。

  安裝方案一經(jīng)調(diào)整,老師傅的經(jīng)驗(yàn)便起了關(guān)鍵作用,工程推進(jìn)速度成倍增長。多少個深夜,王武斌看著幾十米高的架子上焊花四濺,“照亮北京夜空滿天星辰”。

  直到現(xiàn)在,20670根桿件、9830個節(jié)點(diǎn)等數(shù)據(jù),王武斌還能脫口而出。

  2006年4月10日,這座近似埃菲爾鐵塔金屬框架重量的巨型場館封頂成功??粗詈笠桓摿壕従徤?,王武斌不由掉下了眼淚,“太多人都不計回報投入水立方建設(shè)當(dāng)中。每一根桿件、每一個框架是怎么搭建的、怎么焊接的,歷歷在目,一輩子都忘不了”。

  水立方的錘煉

  水立方是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它所凝聚起的不僅僅是眾多的學(xué)科和行業(yè),還有一群來自四面八方的人。

  時間回到2001年。

  北京申奧成功后,北京市確定了“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的理念,并確定要有兩個可以體現(xiàn)這一理念的精品工程,國家游泳中心自然成為其中之一。

  彼時,建筑藍(lán)圖尚為一張“白紙”。國家游泳中心項(xiàng)目業(yè)主——北京市國有資產(chǎn)經(jīng)營有限公司(以下簡稱“北京市國資公司”)亟待找到一支具備工程建設(shè)管理經(jīng)驗(yàn),又能經(jīng)得起市場考驗(yàn)、具有國內(nèi)一流管理水平的隊(duì)伍,統(tǒng)籌各方將“白紙”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

  與此同時,三峽工程“蓄水、通航、發(fā)電”目標(biāo)即將實(shí)現(xiàn)。在另一個舞臺上證明自己,也是三峽人的使命與夙愿。

  2003年1月15日,國家游泳中心建筑設(shè)計方案面向全球招標(biāo)。大約10天之后,作為項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)成員之一,王武斌從三峽工地來到北京,以極高的熱情承擔(dān)起新的角色,了解政府和業(yè)主需求、摸排市政規(guī)劃接口,超常規(guī)開展各項(xiàng)工作。

  2003年早春,北京。

  “非典”肆虐。街道車輛稀少,人們口罩遮面,平日里繁忙的一棟棟寫字樓群幾乎成為空樓。從辦公室到會議室,從上午到后半夜,王武斌和水立方項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)的同事們從進(jìn)入工地的那一天起,就幾乎沒有出去過。一晃半年,北京和初到一樣遙遠(yuǎn)而陌生,病毒的威脅也泯然不覺。

  日后,王武斌將水立方建設(shè)形容成“蹚路”——這是三峽修大壩的工程師們參與的第一個公共建筑,又要以最快的推進(jìn)速度承擔(dān)起為其他奧運(yùn)場館和配套設(shè)施“打前站”的重任。

  重?fù)?dān)之下,無論是建設(shè)條件和程序,還是接口單位的規(guī)劃,在程序上具有很強(qiáng)的探索性。

  千頭萬緒之際,三峽總公司的領(lǐng)導(dǎo)來到建設(shè)現(xiàn)場,與團(tuán)隊(duì)過了一個中秋。平日里連睡眠也要壓縮的一群人,“奢侈”地看了一場電影。長久重壓下歡樂的體驗(yàn)讓王武斌難以忘懷,“我們也開始從封閉的自我環(huán)境中跳出來,以更開放的心態(tài)看待各種問題”。

  萬事開頭難。隨著各方組織優(yōu)化調(diào)整,工作機(jī)制逐步完善,管理團(tuán)隊(duì)摸索出了更加清晰的工作脈絡(luò),多方合作也越來越順利。

  完成水立方建設(shè)任務(wù)后,王武斌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),向市場化程度更高的新能源領(lǐng)域開疆拓土。從此,面對再復(fù)雜的局面,他也不缺底氣,“還要感謝當(dāng)年水立方的錘煉” 。

  一代代人接力的故事

  

  水立方和三峽工程都秉承著與水共生的理念??稍诂F(xiàn)實(shí)中,兩個工程卻隔著工民建和水電的專業(yè)知識壁壘。

  一開始,人們甚至很難摸清壁壘的邊界。比如水電工程常說的術(shù)語“金結(jié)”(金屬結(jié)構(gòu)),對方聽著很新鮮。即便如此,三峽人還是堅定傳承了三峽工程、大水電的經(jīng)驗(yàn)。

  事實(shí)證明,這步路,走對了。

  在基礎(chǔ)設(shè)計施工中,團(tuán)隊(duì)大膽采用三峽工程防滲墻“振沖”工藝,大幅減小了灌注樁樁徑,有效節(jié)省了投資,提高了工效。

  三峽工程創(chuàng)新土建與機(jī)電交面、建設(shè)與運(yùn)行“無縫交接”的做法,也被用于水立方招標(biāo)文件編制當(dāng)中,保障了有關(guān)界面責(zé)任劃分、暫估價招標(biāo)等內(nèi)容的詳細(xì)與全面。

  水立方熱身池上布設(shè)8條預(yù)應(yīng)力大梁,因嚴(yán)格遵守三峽工程混凝土溫控措施,成為無裂縫混凝土……

  項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)20多個人,既要負(fù)責(zé)策劃管理,又要承擔(dān)具體操作的工作,還要進(jìn)行奧運(yùn)會功能、北京市政功能的對接,有時候因?yàn)檫^于“較真”,被合作方形容“比業(yè)主還業(yè)主”。

  這份投入與執(zhí)著,結(jié)出了最實(shí)在的果實(shí)。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,水立方實(shí)際結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、生存力比模型試驗(yàn)結(jié)果更加可靠。此后十多年的運(yùn)行更加證明,水立方結(jié)構(gòu)在各方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。英國《衛(wèi)報》發(fā)表文章,贊譽(yù)其為“理論物理學(xué)的杰作”;而更讓建設(shè)者驕傲的是,在世界建筑領(lǐng)域內(nèi),從此有了中國人創(chuàng)造的標(biāo)準(zhǔn)。

  2011年,國家游泳中心水立方關(guān)鍵技術(shù)研究課題獲得國家科技進(jìn)步一等獎,王武斌是15名獲獎?wù)咧弧?/p>

  提起榮譽(yù),他很平靜。對他來說,更大的成就感來自于水立方作為建筑物本身的價值:被看見、被使用、被記得。

  截至目前,水立方已經(jīng)接待了2700萬名游客,舉辦了超過1600場活動,“很多我們看起來的理所當(dāng)然,背后是一代代人艱辛的求索。”王武斌說。

  在更大的時間跨度中,這是一個“接力”的故事。從自然現(xiàn)象到物理命題再到數(shù)學(xué)求解,從建筑方案到工程實(shí)體,一代又一代人在古老的學(xué)科與現(xiàn)代科技中相互激勵啟迪,打破學(xué)科的壁壘,跨越工程的極限,架起了全世界最大的“泡泡”,讓這一抹藍(lán)色與我們?nèi)绱私咏?/p>

  

  2021年10月20日,在冰立方不遠(yuǎn)處的北京奧林匹克塔,中國再迎奧運(yùn)火種。作為北京冬奧會和冬殘奧會官方合作伙伴,三峽集團(tuán)累計與冬奧場館達(dá)成5100萬千瓦時綠色電能交易,助力北京冬奧場館實(shí)現(xiàn)奧運(yùn)史上首次100%綠電供應(yīng)。

  作為三峽集團(tuán)新能源業(yè)務(wù)實(shí)施主體,王武斌任職董事長、黨委書記的三峽能源,第一時間積極擔(dān)起綠電供應(yīng)之責(zé)。

  夏秋時節(jié),壩上草原。三峽能源石井風(fēng)電場、康保風(fēng)電場提前進(jìn)入“冬奧時間”,加強(qiáng)設(shè)備巡檢、精益運(yùn)行管理、增加人員配置,確保綠色風(fēng)電源源不斷,涌向張北柔性直流工程。

  在王武斌看來,三峽人雖是以新的角色續(xù)寫與奧運(yùn)的“緣分”,初衷卻與19年前一脈相承?!拔覀兪呛退蚪坏赖乃姽こ處煟瑢λ慕ㄖ蟹N發(fā)自內(nèi)心的親近感。冰雪是水的另一種形式,也是三峽工程的根與源。我們以風(fēng)的能量激揚(yáng)冰雪,正是善用大自然的力量,為綠色生活賦能的體現(xiàn)?!?/p>

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