光明日報記者 陸健 光明日報通訊員 柯溢能 吳雅蘭(lan)

　　流光溢彩，星月交輝，環形“冰絲(si) 帶”造型靈動，22條晶瑩剔透的“絲(si) 帶”狀曲麵玻璃幕牆環繞著國家速滑館。作為(wei) 唯一新建冰上競賽場館，國家速滑館“冰絲(si) 帶”為(wei) 世界貢獻了由中國設計、中國技術、中國材料、中國製造組成的奧運場館建設“中國方案”。近日，浙江大學建築工程學院羅堯治教授團隊和鄧華、袁行飛教授團隊向記者解析了“冰絲(si) 帶”超大跨度索網結構建設施工與(yu) 運維保障的科技智慧。

　　“健康醫生”緊盯工程全過程

　　“冰絲(si) 帶”屋麵體(ti) 係采用了雙曲麵馬鞍形單層索網結構，是目前世界上跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋麵體(ti) 育館。所謂的索網結構，簡單地說，就是一張由鋼索編織而成的大網。這樣一張大網“扣”在了速滑館的上方，形成一個(ge) 馬鞍形雙曲麵屋頂。

　　相較於(yu) 傳(chuan) 統的剛性屋麵結構體(ti) 係，柔性的索網屋麵在滿足結構功能的前提下大大減小了結構的用鋼量。但是可想而知，它的施工難度也非常大。

　　每根索網都有幾噸重，隻有通過合理的張拉，才能織成一張網。為(wei) 了更好摸清鋼索狀態，羅堯治團隊在施工環節就安裝上浙大自主開發的無線傳(chuan) 感器，用以進行實時監測和力學分析。

　　在索網的施工過程中，采取“先地麵拚裝、再整體(ti) 提升”的工序，但由於(yu) 場地空間限製，鋪在地麵等待張拉的鋼索需要微微拱起才能越過“瓶頸”。倘若沒有準確的數據支撐，誰也不能輕易下令彎折動輒幾噸的鋼索。“這時候，我們(men) 的現場監測數據能夠實時掌握彎曲對鋼索的影響，為(wei) 現場決(jue) 策指揮和安全施工提供了重要依據。”施工方評價(jia) 說：“浙大的無線傳(chuan) 感器就像一雙雙眼睛，緊緊‘盯’著工程的建設全過程。”

　　“最強大腦”實時監測數據安全

　　無線傳(chuan) 感器不僅(jin) 在建設時發揮作用，建成後的“冰絲(si) 帶”依舊通過“健康醫生”的方式測量著“脈搏”與(yu) “心跳”。

　　“拿到數據、傳(chuan) 輸數據、處理數據，是我們(men) 開展監測分析的全過程。”羅堯治教授團隊的許賢教授說，團隊對速滑館的應力、位移、加速度、溫度、風壓、索力等六大類參數進行監測，測試點數也達千餘(yu) 個(ge) ，數量之多創下了單一建築結構之最。

　　那麽(me) ，這些監測大數據如何更好地決(jue) 策呢？走進位於(yu) 浙大紫金港校區的空間結構健康監測平台，記者看到，這裏匯集著來自各地的監測數據，也實時處理著來自“冰絲(si) 帶”的數據。作為(wei) 多學科融合的雲(yun) 端數據庫，浙大團隊采用的是統一的數據標準、統一的數據係統，這種數據融合便於(yu) 更好地開展建築物結構分析。

　　這套監測係統是由浙大自主開發設計的，早在2010年就開始應用於(yu) 國家體(ti) 育館“鳥巢”的運營監測，已經有10多年的工程經驗，同時也應用於(yu) 大興(xing) 國際機場，監測麵積是世界最大。“我們(men) 會(hui) 根據每個(ge) 項目的具體(ti) 需求來改造這套係統，在施工的關(guan) 鍵環節和惡劣天氣條件下，我們(men) 還會(hui) 加密監測。”許賢說。

　　　“風吹雪打”模擬考驗索網模型

　　在“冰絲(si) 帶”建設期間，浙江大學建築工程學院的另一團隊也發揮了重要作用。為(wei) 了更好解決(jue) 屋頂的建設難題，鄧華、袁行飛教授團隊通過12：1的縮尺模型，開展了國家速滑館大跨度索網屋蓋結構建造關(guan) 鍵技術及模型試驗研究。

　　“國家速滑館屋蓋跨度大、鋼索多、內(nei) 力協調複雜，這要求結構必須實現高精度的建造。”鄧華說，索網中需要施加巨大的張拉力，且必須保證與(yu) 環桁架和幕牆索高精度地協同工作，因此確定安全、高效、精確的索網施工方案是關(guan) 鍵技術問題。

　　“設計難，但要將‘冰絲(si) 帶’從(cong) 圖紙打造成冬奧會(hui) 的標誌性場館同樣困難。”鋪在地上的索網怎樣平穩提起來，到達屋麵高度後需要張拉哪些索才能繃緊索網，最終可以容忍多大的誤差……這些都需要進行敏感性分析。於(yu) 是，團隊在浙大打造了一個(ge) 縮小版的“冰絲(si) 帶”模型，模擬索網結構的建造全過程，並驗證結構的設計性能。

　　團隊基於(yu) 大量的數值仿真結果和試驗測試數據，在索網的整體(ti) 提升、張拉控製、施工驗收和預張力監測等方麵提出了係統性的方案和建議，為(wei) “冰絲(si) 帶”大跨度索網屋蓋結構的高精度建造提供了有力的技術支撐。

　　此外，浙大科技團隊還通過沙袋等形式，在張拉好的索網施加荷載。“我們(men) 在模型上吊掛不同的荷載來模擬風吹雪打的環境，驗證屋頂的強度和抗形變能力。”鄧華說。