化工新技术“点缀”奥运场馆

北京2008年奥运会筹划进入最后阶段，比赛场馆大部分已经建成。北京奥运会的场馆建设正在作最后的冲刺，来自北京市“2008工程建设指挥部”办公室的统计数据表明，截至目前北京奥运需要的37个比赛场馆中，除国家体育场——“鸟巢”因举办开幕式需要将在今年4月竣工外，其余36个场馆均已完工，目前还在施工的项目也都陆续进入扫尾阶段。北京奥运工程的宏伟壮观及其绿色人文内涵，让国人为之骄傲、让世界为之震惊。仅仅三四年时间，一座座造型别致、独具匠心的奥运场馆拔地而起，这些建筑不但成为北京的新标志，还闪现出极具中国特色的智慧结晶。“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”理念在每座奥运场馆都得到充分的体现，更是我国工程和材料领域科技水平的展示，这里选择几个化工新技术的“点缀”片断，它们虽然不是奥运场馆建设的主角，却也起着不可或缺的作用。
——曲棍球场和射箭场，技术创新保障进度、攻克难关
如果说，曲棍球场和射箭场的施工工艺和技术标准，向人们展示“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”三大理念的的话，那么奥运项目部的自主创新则诠释了他们对奥运场馆建设的贡献。北京住总二公司副总工程师兼奥运项目部总工程师彭爱京，他积极配合设计单位，推广应用新材料、新工艺。当看台钢板原设计安装雨水槽出现问题时，他马上找到设计院选用新产品“耐候胶”，封住钢板的交接点；同时请来德国拜耳公司的技术人员共同研究防水问题，最终选用“单组份聚氨酯”做室内防水材料，解决了看台斜面与功能房交接处防水的技术难点。为了减少看台板震动、降低噪音，彭爱京带领技术人员在现场反复试验，提出了《钢结构看台板优化方案》，把原设计隔栅板与看台板的横向搭接改为竖向搭接，这一小小改动起到了良好的降音效果又减少了众多焊点，节约工程造价近600万元。
在“好运北京”系列赛还有不到2个月的时间，工程进度十分紧张。现场所有人都捏着一把汗，一向沉稳的彭爱京向建设方和08办提出建议：“将原设计用环氧树脂自流平地面，更换为石塑地板地面”。建议很快被采纳，减少施工技术间歇21天、节约工期1个月。28栋附属用房原设计选用防火涂料粉刷内饰，他们则选用防火板代替防火涂料，达到消防要求又提高了施工速度，防火板还可回收利用。环保太阳能淋浴设备，原设计为集中一起供应全现场，管线长、保温效果不好，他们重新设计，把太阳能分散设置，既解决了保温问题，又节约了输水管线。据建设方介绍，彭爱京和他的技协小组在审图和工序验收时，提出合理降低造价措施25条，经反复讨论形成一致意见，报“08”办和奥组委审核，采用了包括优化看台板方案等10项合理化建议，并通过专家实体验收，保证了奥运场馆的使用功能，同时体现了勤俭办奥运的思想。
——鸟巢，因此也称“向日葵”，
除了特殊的钢结构以及外形之外，“鸟巢”另一个吸引人的地方就是它拥有世界上最大的透明顶棚。按照设计“鸟巢”的顶棚由两层膜组成，其中外层膜也就是我们现在看到的“鸟巢”外观共由884块ETFE膜组成，在这884块膜中面积最小的不超过1平方米，而面积最大的达到250平方米，整个铺设面积接近4万平方米。也许有人要问，钢结构的“鸟巢”怎么安装膜呢？据介绍，“鸟巢”的每个钢架交织出来的格子当中都要安装上钢梁，然后再安装上钢索，而那些膜就固定在钢索上。其实除了“鸟巢”以外，国家体育场还有一个不为人知的名字，就是“向日葵”，因为“鸟巢”是全钢结构，而钢的热胀冷缩系数相对较大，所以“鸟巢”就会像个大向日葵，总是随着太阳一起转(当然，这个过程人的肉眼是无法察觉的)。这也要求贴在钢索上的膜有较强的张力，因此曾经有人对“鸟巢”只贴了单层膜表示疑虑，不过据设计人员介绍，“鸟巢”之所以选择单层膜，是为了保证“鸟巢”看上去是白色，突出钢架结构，而如果使用多层膜的话，表面就会反射天空的蓝色，此外单层膜完全可以适应北京的气候。
——水立方，“洗澡”只需8吨水
“水立方”外观设计的新颖独特也给施工带来了很大的挑战，其中最为“水立方”添彩、施工难度也最大的就是它的外膜。“水立方”的外膜材料叫做四氟乙烯聚物也叫ETFE膜，虽然这种材料在国外的应用技术已经成熟，但在我国却是首次使用，而且面积之大创了世界纪录。“水立方”的外膜，摸上去它比普通的塑料更厚、更有弹性。据说这种膜的延展性特别好，可以拉伸3～4倍，而且还有很好的抗压性，完全可以承受暴雨、冰雹、沙尘暴等恶劣天气的袭击。它的弱点就是怕戳，但是设计师告诉我们，如果有微小的破损是可以像贴胶带一样用特殊的粘合材料修补上的，如果严重还可以像更换玻璃一样换掉它，非常方便。
“水立方”中方设计师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总建筑师郑方说：材料本身是一种难燃材料，就是说你用火去点它的时候，离开火它自己会熄灭，同时在燃烧的过程中也不会有塑料的滴落物，或者残余物，这也是它能够适用于建筑的特征。ETFE膜的目前设计使用寿命是30年，因为世界上第一个ETFE建筑物到目前为止经过30年的时间仍然运行良好。30年之后可能会有局部破损需要修复的以及发生变化的，在30年之后可以进行评估和更换。“水立方”更吸引人的是，“洗澡”只需8吨水，高科技材质是省水原因。“水立方”首个赛事——“好运北京”2008年中国游泳公开赛上，赛事组委会主席李爱庆介绍了关于“水立方”所采用的膜材料的相关情况。李爱庆表示，“水立方”采用的膜结构ETFE(四氟乙烯)是一个成熟的产品，它的强度、延展性强，透光性都很好、具有自洁功能。雨水会将尘土带走，经过雨水冲刷，“水立方”的透光性效果会很好。计划每年对水立方进行4到5次大清洗，大概用8吨水就够，在场馆周围的水槽将对清洗用水进行回收利用，可用于景观用水等方面。另外水槽也采用热源热泵技术，保证在冬天不结冰。
——首都体育馆改造，延长寿命30年
历时1年半的首都体育馆奥运改扩建工程近日竣工。明年8月奥运会排球比赛将在这座再次焕发出勃勃生机的场馆里精彩上演。竣工后首都体育馆内自然光线充足，红、黄、蓝等暖色座椅整齐排列，涂了一层纳米涂料的天花板吸声不变形，墙壁不粘水和油；在吸烟室里，人们吐出的烟雾被纳米空气净化器吸收并分解成无害气体。考虑到北方冬天户外气候寒冷，改扩建工程为首体屋面“披”上了一层50毫米厚的保温层，降低了传热系数，并给外墙墙体“穿”上了30毫米厚的，收到了良好的保温、隔热、节能、降噪效果。这次改扩建工程采用了大量新技术、新工艺和新材料，其中对场馆的结构加固则是工程的重头戏。
为进一步提高结构的抗侧刚度，提高整体抗震性能，施工方决定采用最新技术———软钢阻尼器，这一工艺在工程中很少应用，几乎没有现成工艺可以借鉴。施工中，技术人员把剪力墙与上部框架梁及剪力墙侧面与框架柱完全断开，将X型软钢阻尼器的顶部和底部分别与框架梁底钢板和型钢支撑顶部钢板焊接，或者与框架梁钢板和混凝土剪力墙顶部钢板焊接，形成一个完整的受力体系，在地震作用下，由于框架层间相对变形引起装置顶部和底部的水平运动，使软钢板弯曲屈服并产生弹塑性滞回变形来耗散地震能量。在结构改造中共有64套阻尼器应用到馆内，减小了加固改造结构断面尺寸，尽可能保留了原建筑的使用空间和使用功能，并使场馆的抗震能力达到8度设防要求，将场馆寿命延长了30年。
——丰台垒球场，广场和步道可透水砖
丰台垒球场在广场和步道铺设的9000多平方米透水砖，是诸多奥运场馆新材料中的一种。这种原料为风积沙的地砖有着极强的透水功能，降雨时雨水可透过砖面渗到地表下，不会造成积水。加上丰台垒球场地处永定河冲积平原，地表下面是沙卵层，利于地下水回灌，使用这种透水砖非常适合。但是，这种透水砖每平方米造价在160元左右，价格较普通砖高近一倍，它的推广和应用遇到了一些难题。据了解，除了丰台垒球场，其他奥运场馆目前均未选择这种透水砖。