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国家速滑馆3360块玻璃拼出“冰丝带”曲面幕墙

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来源标题:国家速滑馆3360块玻璃拼出“冰丝带”曲面幕墙

北京2022年冬奥会场馆——国家速滑馆的建设正在加快推进,目前,场馆正在进行屋面和外幕墙两项主要工程的施工,“冰丝带”的完整外形已经初步亮相。

有“冰丝带”之称的国家速滑馆是北京2022年冬奥会速度滑冰项目的比赛场馆,日前,记者探访了位于奥林匹克森林公园网球中心南侧的国家速滑馆。

记者在施工现场了解到,场馆外幕墙施工已进行到收尾阶段,3360块外幕墙玻璃已安装3000块以上,约完成90%,本月底将全部安装完成。外幕墙上的“冰丝带”也正在紧锣密鼓的安装中,预计年底整个场馆将完成封围封顶,实现“丝带飞舞”。

国家速滑馆是北京冬奥会标志性场馆,该工程由北京城建集团施工总承包,其主场馆建筑面积约8万平方米,高度33.8米,能容纳一万名左右观众。“冰丝带”设计为世界上规模最大的单层双向正交马鞍形索网屋面,1.2万平方米的亚洲最大冰面,并由3360块玻璃拼接出外观自由流畅的天坛形曲面。

建成后,国家速滑馆“冰丝带”将与国家体育场“鸟巢”、国家游泳中心“水立方”一起,共同组成北京这座世界首个“双奥之城”的标志性建筑群。冬奥会后,国家速滑馆将成为集“体育赛事、群众健身、文化休闲、展览展示、社会公益”五位于一体的综合性体育场馆。

揭秘1

天坛形曲面幕墙怎么安装?

10月11日,记者在国家速滑馆施工现场看到,国家速滑馆酷似天坛造型的玻璃幕墙已经完成了大面积的安装,外立面连续弯曲的玻璃幕墙随着屋顶轮廓的高低变化水平延展。

北京城建集团国家速滑馆工程总承包部执行经理张怡向记者介绍,国家速滑馆的曲面玻璃幕墙体量大,3360块玻璃单元板块需要通过机械配合工人操作,严丝合缝地嵌入S形钢龙骨打造的框架中。

在玻璃安装之前,一道重要的施工程序,是将160根S形钢龙骨进行安装定位,这是整个曲面幕墙的“骨架”。幕墙钢结构工程包括曲面幕墙S形钢龙骨、弧形连接梁、丝带支撑杆、丝带圆钢管的加工制作以及现场安装,每根S形钢龙骨由4块钢板拼焊而成,最长的为32.7米,重量约6吨,最短的也有16.1米。

与一般平面幕墙相比,S形钢龙骨形态复杂,模具制作难度大,安装精度高、施工难度大。“每一根S形钢龙骨的尺寸都不一样,位置高低不同,弯度不同,这就要求我们在现场施工中反复调整,确保定位准确,之后曲面玻璃才能毫无误差地嵌进每一个空格里。”张怡说。

据其介绍,曲面幕墙采用的是超白双银低辐射半钢化夹胶中空(low-e)玻璃,没有一块是相同尺寸,包括外凸和内凹的两种弯弧玻璃、平板玻璃、大平板立面玻璃和“冰丝带”半圆管玻璃,单元体半径为1.5米,玻璃夹胶层为先进的SGP胶片,中间中空层则充入惰性气体,可以起到保温的效果。

这些形态各异的玻璃,如何能严丝合缝地安装在国家速滑馆的外幕墙?张怡告诉记者,许多外凸和内凹的玻璃需要一点点推进两根“冰丝带”轴和S形钢龙骨搭成的框架里面去,安装的角度需要一遍又一遍地研究琢磨。“这比普通平面玻璃的安装难度要大得多,一年多来,研发团队也不停地在研究现场安装的工艺,不断进行完善和调整。”

揭秘2

“冰丝带”如何飞舞起来?

记者在施工现场看到,除了大面积的曲面玻璃,在场馆南北向的一侧,数条“冰丝带”已经成功地环绕在曲面幕墙之间。近距离观察可以看到,这些作为“冰丝带”本体的圆管玻璃,由一块块半圆柱体组成,透明的玻璃体上装饰着宛如冰晶的白色花纹。

张怡向记者介绍,这些圆管玻璃都是专门为国家速滑馆定型加工制作而成的,共有3500多片,将拼接组成自上到下分布在外幕墙上的“冰丝带”,平均一圈约为640米,全部连起来总长达到14000米左右。每一块单元体由两层6毫米的玻璃贴合而成,需要弯曲成直径350毫米的弧度,加工难度极大。

而我们看到的“冰晶”花纹,则是通过特殊的彩釉工艺在玻璃表层制造花纹,呈现出冰雪晶莹的效果。“对曲面玻璃来说,半径越小加工难度越大,要把两片玻璃加工弯曲成同样的弧度还要牢固地拟合在一起,难度就更大了。”

更有特色的是,“冰丝带”的灯光照明将安装在两片玻璃胶合处一毫米的交缝上,每1米将密集安装90多个小灯泡,通过彩釉膜的导光效果,把光导进玻璃,使灯光呈现出特殊的柔和效果,整个“冰丝带”将成为一个发光的玻璃体。22根“冰丝带”如同速滑运动员的运动轨迹缠绕在曲面玻璃幕墙表面,建成后夜景照明开启,将形成美轮美奂的“丝带飞舞”效果。

揭秘3

双向正交马鞍形索网屋面如何打造?

在国家速滑馆的建设中,比外幕墙施工难度更大的,是屋面工程的安装。国家速滑馆“冰丝带”设计为目前规模最大的单层双向正交马鞍形索网屋面,南北长跨约200米,东西短跨约130米,用钢量仅为传统屋顶的四分之一。由于场馆屋顶索网结构呈双向正交马鞍形,建设人员需要先后完成索网地面铺装、提升安装、张拉、屋面单元体安装等多道复杂的施工工序。

目前正在施工中的屋面,仍能看出张拉开的索网形状,宛如一个巨大的网球拍笼罩在场馆上方。“索网的作用就是整个屋面的‘骨架’,等屋面单元体安装完成,索网下部还会悬挂上低辐射膜材,这个‘骨架’就会被整个藏起来。”张怡说。

张怡解释,由于索网屋面的空间形态非常复杂,张拉以后每一个“方格”空间形态都不一样,因此填充的每一块单元体尺寸也不同,需要通过实测得到数据后再进行加工定制。在施工现场,堆积着多块将安装在屋面上的单元体,每一块都标有精确到毫米的尺寸表、代表安装区域的批次和详细编号,每个角则对应标有东南西北的方位。据介绍,这是为了确保安装的时候不会错位,一旦错位就不能拟合双曲面马鞍形曲线。

此外,记者还在现场看到多块形态各异的异形单元块,不少都带有不同坡度的凹槽。“这些凹槽就是屋顶的排水沟,凹槽里将安装虹吸雨水斗,下雨的时候雨水会汇聚至此再排出去。我们的施工人员,需要按照设计好的角度像搭积木一样,一块一块安装在索网屋面上。”据悉,这样的复杂异型单元块约有600块,占屋面总单元体块数的一半以上。

在速滑馆内部施工现场,几百个正方体大水桶仍然自屋顶垂吊在场地中央,这是国家速滑馆索网屋面在安装过程中的巧思之一。据介绍,这些水桶是为了模拟未来将安装在屋顶上的单元体。“屋面索网具有一定的柔性,在屋面单元体的安装过程中,索网会不停地变形,为了让它一开始就保持在未来完工的状态,我们通过悬挂配重的方法模拟屋面的重量,让这个‘网架’锁定住,再随着屋面的安装慢慢撤除配重,不停地进行置换,使整个屋面始终保持在稳定的变形状态。”

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