扶起"巨人"的"拐杖"

--大跨度马鞍形空间钢结构支撑卸载工法诞生记
本报记者李玉明
2006年9月13日，中国的筑巢人终于把世界上独一无二的钢铁鸟巢（国家体育场）的主体结构编织完成。接下来，北京城建集团鸟巢建设者碰到了一个他们从来没有经历过的困难。如何利用科学的施工工艺，完美卸载支撑着这个庞大建筑的78个塔架，让犹如巨人的鸟巢抛掉“拐杖”，完全依靠自身的力量屹立于世。为了解决这个问题，在国家体育场进入设计阶段后，由北京城建集团总承包部李久林、邱德隆、高树栋为主要技术攻关成员的国家体育场钢结构支撑卸载工法攻关组成立了，全面研究大跨度马鞍形空间钢结构支撑卸载技术。
卸载风险巨大
　　“在研究中，我们发现卸载支撑塔架的风险巨大，其卸载总面积约6万平方米，卸载吨位约1.2万吨，共有78个，其中最大的塔架可支撑300吨的重量，卸载难度极大。为什么呢？因为支撑鸟巢双曲面屋盖的每一个受力点，都在一个临时塔架的两个支柱上面。在支柱和鸟巢的钢结构之间有若干垫片。卸载，简单地讲，就是抽出这些垫片，解除支撑鸟巢钢结构的78个塔架，让鸟巢用自身的力量站起来。在卸载塔架时，如果某一个塔架的下降速度与其他塔架不同，极有可能造成鸟巢钢结构产生重大扭力，重达4.2万吨的钢结构整体重心发生偏移，有可能造成鸟巢倾覆。为了保证卸载鸟巢临时塔架的质量安全，我们要想尽一切办法，研究出一套行之有效的卸载施工方法。”该攻关组专家高树栋说。
　　紧张的卸载技术研究工作，让攻关组人员废寝忘食。在卸载技术攻关路上，他们早就作好了思想准备。
卸载工法出炉
　　他们在研究中发现，塔架卸载会产生一定的水平位移，在塔架卸载的过程中，78个塔架的下降速度肯定是不同的。那么，如何把各个塔架的下降速度控制在卸载技术规范允许的范围内呢？
　　高树栋对记者说，国家体育场结构体系的水平位移是在卸载过程中慢慢积累而成的，是客观存在的，而液压千斤顶抗侧向力的能力一般不超过其最大顶升力的10%。为了防止卸载点水平位移，经过多次实验，他们发现当塔架卸载时，每个卸载点的工人都应采取支撑垫块与液压千斤顶交替作用的方式进行卸载操作。同时，在液压千斤顶与结构本体的接触部位，工作人员要采取垫不锈钢钢板并涂抹黄油等措施，来最大限度地减小接触面的摩擦力。
　　为了保证每位指挥长的指挥与工人的操作同步，攻关组的专家们通过卸载仿真实验和分析，最终研究出一个详细的卸载工法。在工法里，专家们把整个支撑塔架体系分为外、中、内3圈。卸载的步骤共分为7大步，每一大步再分为5小步。采取中央处理器控制，分级自动同步卸载的方式。接着，600本汇聚了技术攻关小组心血的《鸟巢卸载技术操作手册》发到了每一名参与卸载工作的技术工人手中。在塔架卸载研究中，专家们还以计算机控制集群液压千斤顶同步卸载系统为核心，实现了塔架卸载指令、卸载操作、监控测量工作的自动化和集成化，并对结构应力、变形进行监测，来确保塔架卸载顺序进行。
“巨人”站起来了
2006年9月13日，78个支撑塔架两侧的156个巨大的千斤顶一齐发力，鸟巢主结构的卸载正式开始。
　　9月17日9时50分，整个临时塔架卸载的最后一步--第7大步第5小步开始。在接下来的半个小时里，现场工人都在紧张地工作着。现场的专家们对所有资料和中央处理器得出的各种数据进行细致的分析和整理，并及时交到总指挥谭晓春手里。谭晓春高兴地对大家说：“东面最大沉降变形量为266毫米，西面最大沉降变形量为276毫米，平均最大位移为271毫米，各项数据均小于设计规定的286毫米，完全符合设计标准。”11时，国家体育场钢结构支撑塔架卸载顺利完成。
　　2006年10月1日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛到国家体育场视察时称，鸟巢钢结构支撑塔架的成功卸载，谱写了中国建筑史上光辉的一页。
2006年末，大跨度马鞍形空间钢结构支撑卸载工法被评为国家一级工法。

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