□记者 段维佳 张晨光
沿着北京中轴线一路向北,国家速滑馆玻璃幕墙上22条“冰丝带”光华流转,仿佛冰刀在冰面留下的一圈圈划痕,记录着运动员风驰电掣的速度和石破天惊的力量。
从空中俯瞰,国家速滑馆马鞍形屋面张力十足。它采用单层双向正交马鞍形索网屋面,用钢量仅为传统屋面的四分之一,充分展现了科技、智慧、绿色、节俭的场馆建设特色。在这个世界上跨度最大的马鞍形“编织天幕”下,屋面索网结构采用的国产索,来自河北。
“依靠自主研发、科技创新,打破国外垄断,我们证明了国货的高水平、高质量!”谈起高钒密闭索的研发应用,来自河北保定的巨力索具股份有限公司常务副总裁李彦英依旧心潮澎湃。
时间回溯到2018年,巨力索具通过技术攻关,成功研制出国产高钒密闭索,打破了进口索的垄断地位,并首次应用于国家速滑馆工程,填补了国产索在国内大型场馆的应用空白。
“冰丝带”屋面索网由正交的49对承重索和30对稳定索编织而成,平面投影为椭圆形,长轴和短轴尺寸分别为198米和124米,张拉后形成屋面造型所需的马鞍面。
“屋面索网就好比是一个网球拍,密闭索就是线,把它们一个个编织起来才能构成这块巨大的钢铁‘天幕’。”李彦英告诉记者,场馆使用的高钒密闭索最长约196米,单根拉索的破断载荷达到547吨。
此前,高钒密闭索的生产企业主要集中在欧洲发达国家。2017年,得知国家速滑馆的建设用材需求后,巨力索具决定“放手一搏”。“哪怕只有1%的希望,我们也要付出超过100%的努力。”李彦英说。
凭着三十多年的制造经验,公司在已有的密闭索研发成果基础上进行重点攻关,全力筹备生产线改进。经过层层筛选,2018年5月,在国内多家实力雄厚公司参与的竞争中,巨力索具脱颖而出,成功中标国家速滑馆国产高钒密闭索的研发和生产。
而挑战才刚刚开始。
当时,为研发出适合场馆建设的优质密闭索,公司组建了由20多名专业技术人员组成的研发团队,从设计到生产各环节进行技术攻关。
经过研究,要达到承载能力强,且密封性能好的要求,高钒密闭索需采用密封钢丝绳,索体内层采用圆钢丝,外层采用2-3层Z形钢丝。
“首先,在工艺流程中,Z型钢丝需要经过多次拉拔才能成型,同时还要保证抗拉强度、韧性;其次,在钢丝捻制过程中,需要平行地把整个内层钢丝包裹起来,达到完全密封;第三,普通钢丝绳一般都是镀锌,而高钒密闭索采用锌铝合金镀层,目的是提高耐腐蚀性,效果达到普通镀锌产品的2-3倍。”李彦英介绍。
落实到生产上,Z型钢丝的模具设计需要和生产线进行匹配。“我们先通过三维设计来计算、模拟,确定生产工艺,另外因为产品是定制型,所以生产线也要进行改造升级,提高设备精度。”李彦英说,升级完成的密闭索生产线还获得了两项实用新型专利。
下足真功夫、硬功夫,仅用了4个月的时间,巨力索具就下线了第一批产品。
2018年10月,在业主、监理、总包、设计院、第三方检测单位共同见证下,密闭索完成了静载破断试验、弹性模量试验、索夹滑移试验等多项测试,所有指标均满足设计规范要求。更值得欣喜的是,价格较同类进口产品显著降低,工期还可以节约一半。
此外,为满足密闭索安装,巨力索具又研发了专用的索夹节点。
整个场馆的网架结构共有1142个索体结合点,每个结合处都有一个索夹分别把两种不同规格的4根索固定到指定位置。也就是说,全部索夹上要有4000多个非常清晰的标记点来确定好每根索的安装位置。由于每个索夹的应用位置不同、形状不同,不能使用流水线生产,只能一个一个人工打造。
2018年10月,巨力索具派出20人的专业安装团队奔赴北京,指导密闭索安装工作。
“近半年的时间里,大家吃住在工地,从放索、索体布置,再到确认索夹编号和安装,每个环节都要确保无误。”回忆起当时的场景,李彦英记忆犹新,“尽管赶上冬季施工,现场天寒地冻,但是大家的热情很高。能为冬奥场馆建设出一份力,值得!”
2019年3月19日,随着最后一根稳定索安装就位,国家速滑馆索网结构张拉作业正式完成,填补了我国首个大吨位、大面积的超大跨度单层正交索网同步张拉技术空白。
作为冬奥地标,国家速滑馆以“奥运标准”逐步从蓝图变为现实,向全世界展现出中国智慧,也成了北京冬奥的鲜明“中国特色”。
2020年12月31日,“国家速滑馆超大跨度索网建造关键技术科技成果评价会”在北京举行。4位中国工程院院士及全国工程勘察设计大师、北京建筑大学教授组成的专家团队一致认为:巨力索具国产密闭索技术性能达到欧洲标准,打破国外技术垄断,有力促进了行业发展。
在冬奥会场馆建设外,巨力索具的身影也出现在航空航天、核电项目、大湾区建设以及卡塔尔2022世界杯主体育场、斯里兰卡科伦坡港口高架桥等国内外项目建设中。2021年,巨力索具10730米超长钢丝绳成功下线、国内首套海上漂浮式风机永久系泊索验收成功,都彰显了其生产研发的硬核实力。
“荣誉是奋斗的新起点,科技创新是支撑企业高质量发展的原动力。我们要继续在索具行业深耕细作,提升技术水平,期待在打破国际垄断,创造高性能产品,在实现国产替代进口产品上再立新功。”李彦英说。