镶嵌在东四环的奥运明珠

　　本报记者　吴东　耿诺走进工大体育馆，让人不由想起北京天文馆大堂中间斗转星移的设计——渔网般的钢索结构如藤蔓般围起了整个穹顶。在这座建筑中，记者看到了这样一组数据:内层直径93米、外层直径98米的穹顶，再加上两侧悬挑出来的两翼，其用钢量不到1200吨，相当于每平方米100公斤。

　　虽然弦支穹顶结构已得到过多方验证，并收到了相当理想的效果，但工大体育馆，要挑战的是需要5道环索、直径为93米的庞然大物。这么大的穹顶结构，靠什么来支撑？

　　轻巧工大馆四两之力承千斤在奥运工程中，“预应力”一词越来越多地进入人们的视野。北工大副校长张爱林说，“预应力”就是在构件中提前加力来抵消钢结构本身所受到的力。

　　如果您手边有一张弓，将它垂直放在桌子上，弓弦贴紧桌面，然后在水平面上转180度，弓背所形成的形状就是羽球馆的穹顶。由于弓弦拉起了弓背的两端，给它一个向上的力来和自身重力相抵消，这个向上的力，就是预应力。1200吨的穹顶，就是依靠这四两承千斤的预应力支撑起来的。

　　早在2002年，工大就做过类似的预应力体系实验。当年，工大正忙于两个申请，一个是申请在校内兴建一座奥运会比赛场馆，一个是学科带头人张爱林正在申请预应力钢结构体系的国家基金项目。工大体育馆预应力钢结构体系优化设计，是北京市科委奥运专项资助项目。最终工大的两个愿望都得以实现。招标时，华南理工大学建筑设计院的设计牢牢抓住了评委的“眼球”，也正对了工大的“胃口”。二话不说，预应力体系融入弦支穹顶结构，工大体育馆定将以“轻”取胜。

　　工大博士研究生刘学春仍旧很清楚地记得去年春夏间的那个实验。2006年4月中旬，一个比例为1比10的穹顶模型在实验室里开建，一个模型就搭了一个半月。随后，刘学春跟着张爱林教授，再加上六七名同学钻进了实验室，开始了繁复的动力静力实验，验证理论计算，进行安全性测试。

　　实验开始前，刘学春和同学们先要将重要节点和构件接上“传感器”，再连接到试验现场的两台计算机上。别看只有5道环索，因为中间有索和钢管相连，牵一发而动全身，每一步微小的调整都需要慎之又慎。之后分三次加重，动力静力实验还要穿插进行。一轮测试下来，至少要一个星期。

　　在测试期间，刘学春紧盯着这个未来的“工大体育馆穹顶”，比较数据之间微小的差值，全天都泡在实验场。刘学春回忆，当时每天早上8点就进场开始实验，经常晚上12点才出来。一泡就是两个月。

　　模型实验不仅证明了体育馆的安全性和稳定性，而且表明，取“轻”也能达到更好的效果。

　　借奥运契机工大展学府实力

　　虽然在国内有着众多"粉丝"，但在奥运会28个大项比赛里，羽毛球顶多算是个小兄弟。此前奥运会上，羽毛球馆通常是作为临建场馆出现－－悉尼奥运会的羽毛球比赛临时占用了会展中心，雅典奥运会时就用一个大棉布帘子隔开室内外，通风、采光条件都不太稳定。

　　在这种情况下，北京工业大学为什么还会如此煞费脑筋，花这么大力气建个羽毛球馆？也许在行家的指引下，您能看到工大人跃跃欲试背后的巧思凝结－－

　　在穹顶结构中，连接5道环索的是编织成渔网般的钢管。而在这编织结构中，有102个万向可调节节点。所谓万向可调节节点，就是将环索和"渔网"交叉点的"死扣"改成凹槽与半球相套的"活扣"。这样一来，受力性能更好，对建筑来讲更安全。这个一分为二的"活扣"，还在去年申请了专利。

　　也许您看不到这个万向可调节节点，但您能看到主场馆上头覆盖的钢管"渔网"。在以前的穹顶结构建筑中，连接环索的都是单根径向索。而工大考虑到环索的强度本身要比钢管高4到5倍，为了让穹顶更安全、材料更匹配，每个连接处都接了两根拉杆，构成更加稳定的V形结构。建筑学家对工大体育馆"不是以柔克刚，而是刚柔并济"的说法，就是由此而来。

　　伴随着羽毛球馆一起成长的，还有一本名为《预应力钢结构技术规程》的小册子。从2004年到2006年，这本技术规程历时三载、六易其稿，终于在去年年底出版。

　　在此之前，国内并没有一本用来规范预应力钢结构的技术规程，而预应力结构的使用与普及却势不可挡。

　　张爱林一直有编纂这本规程的想法。借着建设工大体育馆这个难得的机会，他和另外一名工大教授陆赐麟开始编写，并将规程初稿寄给了全国40多位专家，没想到的是，他们收到了众口一词的评价，专家用"正当其时"来形容技术规程所填补的空白和带来的巨大推动作用。

　　2005年10月，钢结构专家聚集中国钢结构协会专家委员会学术年会，请张爱林就工大体育馆做了专题报告。他就在会上推出了这本技术规程的初稿和万向可调节节点的想法，会后，多位老专家激动地拍着张爱林的肩膀:"你们工大给中国钢结构发展做了两件像样的事，真是不易啊。"

　　一座即将载入奥运史册的场馆，也在中国建筑史上如实地记录下了工大人的实践与创新。巧中再取精空调清凉细无声

　　华南理工大学在空调设计上非常在行，但工大的送风系统可让他们犯了难。主管工大项目的副院长孙一民接到国际羽毛球联合会的要求时，真是挠了头:8月盛夏，一个7000多人的体育馆里，恒温26摄氏度，而送风量不能超过每秒0.2米，这不是难为人嘛。

　　空调系统肯定改不了，要改只能改出风口。华南理工大学提出了"化整为零"的送风方法。将空调出风口设置在每名观众靠背的下方，每两座有3个出风口，全场观众席共设置了9100个出风口。观众入场前，先大风量降温，再用小风维持26摄氏度的温度。

　　工大和华南理工两处一碰头，这主意真是不错。但他们也得出了一致的意见:难的不是降温，而是如何保持温度。这7000多人，出来进去的，室内室外空气流通，肯定会影响风速。这个问题，怎么解决？

　　工大人的巧劲儿再一次体现。等测试赛时，如果您去工大看比赛，一定要注意羽毛球比赛场馆的双层门。为了隔开室内室外的空气，工大设置了间隔一米多宽的错位双重门，连穿堂风都不让进。室内温度，自然也就有了更严密的保障。10月10日，羽球名将张宁在"好运北京"系列赛之羽毛球国际邀请赛现场迎来了首战告捷。赛后，她一脸轻松地对工大体育馆现场的风量控制、温度、照明甚至背景颜色表示欣赏。曾经有人问过她，最喜欢参加哪项比赛，她说是在伯明翰举办的世界羽毛球锦标赛－－好就好在是3月开赛，伯明翰温度适宜而且不用开空调，选手可尽情舞拍而免除空调送风影响发挥之忧。

　　在这次"好运北京"的赛事上，她感受到了工大人这样履行承诺:我们给了你一个顶尖的场地，一个更好的"伯明翰"。

　　还有一些情况，也许您已经看到了，也许您还看不到－－

　　目前，北工大的校园内已经实现了雨水收集利用，体育馆人行广场使用彩色透水混凝土铺设，部分灯具采用高效发光二极管照明，体育馆冬季使用地热供暖方式，夏季则使用水源热泵系统制冷……每一项都是"绿色奥运"和"科技奥运"的体现，每一项都凝结着工大人的心血与巧思。

　　赛后，北京工业大学体育馆将成为校内两万多名师生的文体活动中心。同时，发挥奥运场馆赛后利用的辐射作用，惠及周边民众，成为该地区居民的文体活动中心。届时，体育馆内将设置篮球、排球、乒乓球等训练场地，以及舞蹈、声乐、乐队排练厅，还兼做各种报告、团体训练、技能培训、文化科技作品展览场所。另外，这里距国家羽毛球队驻地仅有3.5公里，这座占尽天时地利人和的场馆还将成为中国羽毛球国家队的训练基地。RJ076RJ215