科技日?qǐng)?bào)記者 何亮
“很多人都被‘鳥(niǎo)巢’的外圍鋼結(jié)構(gòu)所吸引。其實(shí)，它內(nèi)部的混凝土柱子長(zhǎng)短不一、傾斜各異，而且與鋼結(jié)構(gòu)穿插在一起。如果一眼就將尺寸、顏色相同的柱子和鋼結(jié)構(gòu)分辨出來(lái)，那么你對(duì)‘鳥(niǎo)巢’工程的了解就很深入了……”
1月30日，在北京城建大廈的辦公室里，剛剛榮獲“國(guó)家卓越工程師”稱(chēng)號(hào)的李久林熱情地為記者推介國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”和國(guó)家速滑館“冰絲帶”，這兩座北京奧運(yùn)的地標(biāo)性建筑是李久林和技術(shù)團(tuán)隊(duì)一手打造的超級(jí)工程。
從2003年開(kāi)始建造“鳥(niǎo)巢”，到2022年“冰絲帶”驚艷冬奧，兩大場(chǎng)館直線距離只有3.5公里，李久林卻帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)奔跑了近20年，書(shū)寫(xiě)出奧運(yùn)場(chǎng)館建設(shè)的“雙奧”傳奇。
敢于突破，織就“鳥(niǎo)巢”
2001年7月13日，北京申奧成功，舉國(guó)沸騰。經(jīng)過(guò)反復(fù)論證和比較，外形酷似“鳥(niǎo)巢”的設(shè)計(jì)方案脫穎而出，一座現(xiàn)代化的國(guó)家體育場(chǎng)備受?chē)?guó)人期待。
“鳥(niǎo)巢”是中國(guó)第一座非線性建筑，也是當(dāng)時(shí)世界上規(guī)模最大、用鋼量最多、技術(shù)含量最高的超大型鋼結(jié)構(gòu)體育設(shè)施工程。
沒(méi)有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有前人的經(jīng)驗(yàn)。2003年，面對(duì)“中國(guó)人建不出‘鳥(niǎo)巢’”的質(zhì)疑聲，35歲的李久林走上了“鳥(niǎo)巢”工程總工程師的崗位。
攤開(kāi)150張鋼結(jié)構(gòu)圖紙，“鳥(niǎo)巢”以獨(dú)特的坐標(biāo)點(diǎn)位呈現(xiàn)在李久林面前。如何讓施工方也能看得懂縱橫交錯(cuò)的鋼結(jié)構(gòu)？李久林選擇打破常規(guī)，聯(lián)合清華大學(xué)研發(fā)三維數(shù)字模型軟件。
當(dāng)軟件在電腦中運(yùn)行起來(lái)，“概念圖”中的“鳥(niǎo)巢”瞬間形象可感。三維數(shù)字模型不僅輔助施工方像裁布制衣一樣定制鋼板，而且能把每一個(gè)焊工的每一條焊縫都管理起來(lái)，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)BIM（建筑信息化模型）技術(shù)應(yīng)用的先河。
“鳥(niǎo)巢”的外形結(jié)構(gòu)主要由巨大的門(mén)式鋼架組成，內(nèi)部沒(méi)有一根立柱，高空大跨度的馬鞍形屋蓋支撐在24根桁架柱之上。這意味著4.2萬(wàn)噸鋼的受力點(diǎn)都在24根柱子和柱腳上。
高強(qiáng)度鋼材及其焊接技術(shù)是決定成敗的最關(guān)鍵因素。李久林深知，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)沒(méi)有符合要求的高強(qiáng)度鋼，也很難進(jìn)口，要突破這個(gè)“卡脖子”難題，必須實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度鋼材的國(guó)產(chǎn)化。他聯(lián)合設(shè)計(jì)單位、分包單位、材料供應(yīng)商等一道開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次研發(fā)與探索，最終制造出國(guó)產(chǎn)Q460鋼材。
但新型鋼材碳當(dāng)量較高，可焊性較差。面對(duì)緊張的施工期，李久林又?jǐn)堖^(guò)重任，開(kāi)展焊接參數(shù)研究、焊接工人培訓(xùn)等一整套技術(shù)試驗(yàn)創(chuàng)新。直到近700噸Q460高強(qiáng)鋼在“鳥(niǎo)巢”上應(yīng)用成功，這項(xiàng)束縛我國(guó)建筑業(yè)的瓶頸被突破。
如今，在北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)等建筑中，Q460高強(qiáng)鋼大量應(yīng)用。僅2023年我國(guó)Q460高強(qiáng)鋼的用量就達(dá)120萬(wàn)噸。
勇于創(chuàng)新，編出“冰絲帶”
2015年，北京冬奧會(huì)申辦成功，中國(guó)再次聚攏了世界的目光。2018年，50歲的李久林重新披掛上陣，擔(dān)任國(guó)家速滑館工程總工程師。
世界上“最節(jié)能的館”和“最快的冰”，是建造“冰絲帶”的兩大世界級(jí)目標(biāo)，更是李久林對(duì)奧運(yùn)工程品質(zhì)的極致追求。他常說(shuō)：“建造‘鳥(niǎo)巢’我們是背水一戰(zhàn)，必須完成；建造‘冰絲帶’我們游刃有余，要建造得更好！”
國(guó)家體育場(chǎng)以鋼為枝編織“鳥(niǎo)巢”，國(guó)家速滑館用鋼為索“繃”出一個(gè)大跨度的屋頂。都是“鋼”，“鳥(niǎo)巢”和“冰絲帶”的鋼卻完全不同。
李久林把“冰絲帶”鋼索的應(yīng)用過(guò)程叫作“編織天幕”。其中的關(guān)鍵“材料”是一種被稱(chēng)為“高釩密閉索”的密閉鋼絲繩，但能生產(chǎn)出這種材料的工廠主要集中在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)沒(méi)有先例。
在從國(guó)外直接購(gòu)買(mǎi)和自主研發(fā)這兩個(gè)選擇中，李久林力排眾議，選擇了更難走的路——破解高釩密閉索國(guó)產(chǎn)化的瓶頸。
“沿用國(guó)外技術(shù)雖然風(fēng)險(xiǎn)低、壓力小，但成本高，建設(shè)周期受制于人。我們就是要依托北京冬奧場(chǎng)館建設(shè)，突破技術(shù)壁壘，推動(dòng)高端材料國(guó)產(chǎn)化?！崩罹昧趾蛨F(tuán)隊(duì)拿出當(dāng)年攻克“鳥(niǎo)巢”國(guó)產(chǎn)Q460鋼時(shí)的氣魄，矢志創(chuàng)新超越。
李久林團(tuán)隊(duì)把國(guó)內(nèi)能夠生產(chǎn)高釩密閉索的頂級(jí)廠家全部考察了一遍，聯(lián)合廠家進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，僅用3個(gè)月便突破核心技術(shù)瓶頸。新研制的國(guó)產(chǎn)索不僅實(shí)現(xiàn)了在國(guó)內(nèi)重大建筑工程的推廣應(yīng)用，還出口應(yīng)用到國(guó)際重大建筑工程中，極大促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
“冰絲帶”打造“最快的冰”，冰面最關(guān)鍵。此前，速度滑冰能創(chuàng)造世界紀(jì)錄的兩塊冰場(chǎng)都位于高原地區(qū)。而“冰絲帶”位于低海拔的平原，在這里打造“最快的冰”是巨大挑戰(zhàn)。
在速度滑冰場(chǎng)地，溫差越小冰面的硬度就越均勻、冰面越“絲滑”。李久林團(tuán)隊(duì)拿出的“中國(guó)方案”創(chuàng)新性地采用了二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)，不僅將冰面溫差控制在0.5攝氏度以?xún)?nèi)，而且碳排放趨近于零。
國(guó)家速滑館是全球首個(gè)采用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)的冬奧速滑場(chǎng)館，而北京冬奧會(huì)就是“試金石”。冬奧會(huì)期間，各國(guó)健兒在國(guó)家速滑館連連刷新奧運(yùn)會(huì)紀(jì)錄時(shí)，李久林欣喜不已?！澳軌騾⑴c兩個(gè)奧運(yùn)會(huì)，見(jiàn)證奧運(yùn)紀(jì)錄在自己建造的場(chǎng)館中誕生，是作為土木工程師最大的榮耀?！彼f(shuō)。
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