在“冰丝带”建设期间,浙江大学建筑工程学院的另一拨人马也发挥了重要作用。为了更好解决屋顶的建设难题,邓华、袁行飞教授团队通过12:1的缩尺模型,开展了国家速滑馆大跨度索网屋盖结构建造关键技术及模型试验研究。
“国家速滑馆屋盖跨度大、钢索多、内力协调复杂,这要求结构必须实现高精度的建造。”邓华介绍,索网中需要施加巨大的张拉力,且必须保证与环桁架和幕墙索高精度地协同工作,然而索网由地面提升的步骤和钢索的张拉顺序都将影响到整个“冰丝带”的最终施工质量,因此确定安全、高效、精确的索网施工方案是关键技术问题。
“设计难,但要将‘冰丝带’从图纸打造成冬奥会的标志性场馆同样困难。”铺在地上的索网怎样平稳提起来,到达屋面高度后需要张拉哪些索才能绷紧索网,最终可以容忍多大的误差……这些都需要进行敏感性分析。于是,团队在浙大打造了一个缩小版的“冰丝带”模型,模拟索网结构的建造全过程,并验证结构的设计性能。
缩尺模型试验从2018年6月初开始持续到8月底,期间董石麟院士也多次前往试验现场指导。一整个暑期的加班加点没有白费,最终,“冰丝带”索网结构模型在浙大诞生,此后各项试验测试和数据分析工作有序开展。
团队基于大量的数值仿真结果和试验测试数据,在索网的整体提升、张拉控制、施工验收和预张力监测等方面提出了系统性的方案和建议,为“冰丝带”大跨度索网屋盖结构的高精度建造提供了有力的技术支撑。
此外,团队还通过沙袋等形式,在张拉好的索网施加荷载。“我们在模型上吊挂不同的荷载来模拟风吹雪打的环境,验证屋顶的强度和抗形变能力。”邓华说。
舞动的“冰丝带”,与雄浑的钢结构“鸟巢”和灵动的膜结构“水立方”共同组成北京这座世界首个“双奥之城”的标志性建筑群。而这背后,就闪耀着浙大团队的科技智慧。
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