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科技奥运,用创新筑“鸟巢”

发布时间: 2008-08-20      浏览:

供稿人:潘宏

8月8日晚上八点,全中国乃至全世界的目光,都汇集到同一座建筑物身上——中国国家体育场“鸟巢”。 

奥运会开幕式在这里举行,使“鸟巢”的光芒彻底绽放。而在这光芒的背后,是科技奥运带给这一建筑的一系列奇迹。

由于设计理念先进甚至“超前”,“鸟巢”在施工中有很多难题在世界建筑史上都是独一无二的,国际上找不到现成的答案,只有依靠我国自己的科技创新独立解决。

“鸟巢”最吸引人的地方,是其由不规则的钢结构构件编织而成的外罩。设计者介绍,外罩里面的混凝土结构与钢结构之间是相互独立的。设计者在混凝土看台和钢结构外罩之间的空间里,设计了很多倾斜的混凝土柱子来支撑建筑。如何既保证这些柱子的支撑作用,又不影响“鸟巢”的整体美观是一个相当大的技术难题。

几经论证,国内建设者决定:先绑扎好钢筋笼,再从上面一节一节套上方钢管,然后在钢管里浇筑混凝土,形成与钢管一体的混凝土柱。这样观众看不到混凝土柱,既安全又美观,却加大了施工难度。

(图1 采用钢箱作为永久模板的混凝土柱的横截面示意图 其中1是钢箱模板;2是钢筋笼;3是混凝土)

经过研究,建设者提出了一个全新的施工方案:反方向从钢管底部注入混凝土,由底向上逐步顶升填充。这在建筑界是一个从来没有人用过的方法,结果却非常理想。完工时,比预定工期缩短了60多天。

这些钢柱管共124根分布在国家体育场看台结构中,最长的为21米,最短约8米,均为双斜柱,斜度最大柱子与地面成近60度夹角。如果用传统施工工艺,安全风险较大,而且质量也难以保证。施工实践证明,与传统施工工艺相比较,这种施工工艺具有质量可靠、安全,易于质量控制,施工用工少,作业效率高等优点。如:按传统施工工艺浇注一根15米高的柱子需3至4小时,而采用此种顶升工艺仅需约30分钟时间就可完成混凝土浇注施工,缩短工时7倍多。同时,混凝土浇注过程中不需振捣,可节省大量的混凝土用工和机械;在质量控制上,由于采用了从柱根向上顶升逆向浇注混凝土方法,浇注的混凝土更加均匀密实,较好地杜绝了烂根、漏浆等质量通病。

该施工工艺已由北京城建集团有限责任公司于2005.11.17申请了中国发明专利,专利号为ZL200510200708.2。并于2007.8.29获得授权公告,授权公告号为CN100334308C。内容如下。

一种采用钢箱作为永久模板的混凝土柱的施工方法,先焊接钢箱模板,在钢箱模板两节对接端外侧箱壁焊接定位钢板,沿钢箱模板纵向间隔设置柱箍,在钢箱模板侧壁间隔开设透气观察孔。将第一节钢筋笼绑扎至第一节钢箱模板高度,将第一节钢箱模板套装在钢筋笼外,绑扎第二节钢筋笼,将第二节钢箱模板套装就位,并与第一节钢箱模板在对接处焊接,绑扎钢筋笼至第三节钢箱模板高度,以此类推。在距离钢箱模板根部切割圆洞板,并向下倾斜焊接下料导管,该下料导管与混凝土输送管连通,向钢箱模板内泵送混凝土,混凝土自下而上顶升自密实。发明可以缩短工期,简化施工程序,使斜扭柱的制作方便快捷,保证工程质量,适用于建筑工程中斜扭柱的施工。

 

 

(图2 钢箱模板结构示意图其中1为钢箱模;4为柱箍;5为定位钢板;10为透气观察孔)

(图3 自下而上浇注混凝土示意图 其中1为钢箱模板;6是下料导管;7是止回管;8为弯管;9为混凝土输送管)

该专利包含7个权利要求,其中其主权项是:

一种采用钢箱作为永久模板的混凝土柱,其柱体是钢筋混凝土结构,特征在于:柱主体与外包的钢箱模板由混凝土浇筑成一体,钢箱模板永久不拆除,它由四块钢板合焊接而成:沿钢箱模板纵向间隔设置柱箍,每道柱箍由四面钢箍将钢箱模板箍紧;柱箍的每面钢箍由两根平行并排连接的槽钢连板连接一体。



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