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新材料無(wú)處不在、成北京奧運(yùn)會(huì)亮麗風(fēng)景

作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:02:17 [收藏]

    材料既是保證奧運(yùn)工程順利實(shí)施的重要基石，同時(shí)還擔(dān)負(fù)著實(shí)現(xiàn)科技奧運(yùn)主題的重要作用。北京奧運(yùn)場(chǎng)館的主體建筑材料、場(chǎng)館設(shè)施配套材料、體育設(shè)施配套材料、奧運(yùn)服務(wù)配套材料、周邊設(shè)施及城市建設(shè)配套材料及其他相關(guān)材料等對(duì)新材料的大量需求，為我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)尤其是生態(tài)建材、可降解塑料、無(wú)鉛助劑、太陽(yáng)能電池以及清潔燃料等綠色材料產(chǎn)業(yè)，帶來(lái)重要的發(fā)展機(jī)遇。新材料的運(yùn)用成為北京奧運(yùn)會(huì)一道亮麗的風(fēng)景線。

    納米材料唱主角

    自上世紀(jì)80年代以來(lái)，納米技術(shù)成為世界科技前沿的重點(diǎn)課題。一些國(guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略，并投入巨資搶占納米技術(shù)的戰(zhàn)略高地。記者了解到，在奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館建設(shè)中，納米材料更是得到了廣泛的應(yīng)用。

    走進(jìn)各大體育場(chǎng)館，納米改性涂料、納米孔超級(jí)絕熱材料、納米自潔玻璃、納米材料空氣凈化器、納米塑鋼門(mén)窗等，隨處可見(jiàn)。

    始建于1968年的首都體育館，于北京奧運(yùn)會(huì)期間承擔(dān)排球比賽任務(wù)。

    經(jīng)過(guò)科技手段的運(yùn)用，這座有著40年館齡的建筑，堪稱(chēng)納米化了。1600平方米的防水吸聲板使用了防止變形的納米材料；訓(xùn)練館的內(nèi)墻使用了能抗菌抗污染的納米涂料；耐磨耐腐蝕的納米塑料應(yīng)用在門(mén)窗和排污管道上；納米空氣凈化器能將吸煙室的煙霧分解成無(wú)害氣體。

    北京奧運(yùn)會(huì)籃球比賽場(chǎng)館五棵松體育館，使用了納米自潔玻璃。經(jīng)過(guò)納米鍍膜處理的玻璃，其表面具有超親水性能。該特性可以使水分子均勻地在玻璃表面鋪展開(kāi)來(lái)，并且完全浸潤(rùn)玻璃。通過(guò)陽(yáng)光照射，紫外線激活玻璃表面鍍膜里的納米材料，產(chǎn)生光催化反應(yīng)，將玻璃表面的有機(jī)物分解成水和二氧化碳，并通過(guò)水的重力將附著于玻璃上的污物攜帶走，從而達(dá)到自潔效果。

    膜結(jié)構(gòu)裝扮“水立方”

    閃爍變幻的紅、黃、橙、藍(lán)、綠燈光組合，使得國(guó)家游泳中心“水立方”鮮艷奪目。據(jù)設(shè)計(jì)者中建國(guó)際設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司總建筑師鄭方介紹，這座集世界最先進(jìn)多面體空間鋼架結(jié)構(gòu)技術(shù)大成的建筑，采用世界規(guī)模最大、構(gòu)造最復(fù)雜、綜合技術(shù)最全面的膜結(jié)構(gòu)。

    構(gòu)成“水立方”“皮膚”的3000多個(gè)不規(guī)則“泡泡”，是由新型的環(huán)保節(jié)能材料四氟乙烯膜（ETFE）制成的。雖然它的外表厚度只有..2毫米，但ETFE膜具有很好的延展性和抗壓性，1米長(zhǎng)的膜可被拉伸至3.5米長(zhǎng)，熔點(diǎn)高達(dá)275攝氏度，即使用火去燒都不會(huì)點(diǎn)燃，因此被人們稱(chēng)為“塑料王”。

    使用了ETFE膜，“水立方”還更加節(jié)能。陽(yáng)光穿過(guò)“水立方”表面透明的ETFE膜，可以直接加熱游泳池水溫和室溫。這使得“水立方”整體節(jié)能9％左右。另外，采用ETFE膜結(jié)構(gòu)，館內(nèi)透光性大大提高，可保證90％的自然光進(jìn)入場(chǎng)館，夏季自然光照明平均每天近10個(gè)小時(shí)。

    國(guó)產(chǎn)特鋼填補(bǔ)空白

    更令國(guó)人自豪的是，支撐國(guó)家體育館“鳥(niǎo)巢”的鋼筋鐵骨，全部是國(guó)產(chǎn)鋼。這一世界跨度最大的鋼結(jié)構(gòu)建筑，向世人展示出科技創(chuàng)造的奇跡。

    “鳥(niǎo)巢”這個(gè)輻射式旋轉(zhuǎn)而成的夢(mèng)幻般造型，讓4.2萬(wàn)噸鋼的受力點(diǎn)集中在24根柱子和柱腳上。

    什么樣的鋼能夠支撐起如此大的重量？這是中外建筑科學(xué)家、設(shè)計(jì)家從未遇到過(guò)的。必須盡快研制出一種把這些相對(duì)立的特性統(tǒng)一起來(lái)的特殊鋼材，才能破解“鳥(niǎo)巢”用鋼的難題。
    經(jīng)研究，比通常建筑用鋼材強(qiáng)度超出一倍的低合金高強(qiáng)度Q460厚鋼板成為首選。但是，這種鋼從未在建筑中使用過(guò)，國(guó)內(nèi)也沒(méi)有廠家能生產(chǎn)。

    “特殊的高強(qiáng)度鋼能不能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)？要自主創(chuàng)新，填補(bǔ)空白。只要能在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，就堅(jiān)決不進(jìn)口！”在“鳥(niǎo)巢”用鋼招標(biāo)時(shí)，曾是冶金部部長(zhǎng)的北京奧組委主席劉淇，寄希望于國(guó)內(nèi)鋼廠。

    “奧運(yùn)工程什么時(shí)候要，我們就什么時(shí)候供！”舞鋼黨委書(shū)記顧強(qiáng)圻當(dāng)場(chǎng)立下了軍令狀。

    從2004年9月開(kāi)始，舞鋼科研人員著手研制Q460。經(jīng)過(guò)三次試制，2005年7月，Q460終于脫胎成110毫米厚的“鳥(niǎo)巢”特殊用鋼Q460EZ35。400噸集剛強(qiáng)、柔韌特點(diǎn)于一體的Q460EZ235鋼材，實(shí)現(xiàn)了“鳥(niǎo)巢”用鋼的抗震性、抗低溫性、焊接性三效合一，保證了如果遭遇等同于1976年唐山大地震一樣的地震，“鳥(niǎo)巢”依然能保持原狀。

    寶鋼、首鋼、鞍鋼等企業(yè)也接下了GJ345D、345C、420C等高強(qiáng)度鋼材生產(chǎn)的訂單。在中國(guó)鋼鐵工業(yè)界的拼搏創(chuàng)新下，2008年北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。整個(gè)施工期間，國(guó)產(chǎn)鋼材經(jīng)受住了考驗(yàn)。在“鳥(niǎo)巢”等新建奧運(yùn)場(chǎng)館逐漸呈現(xiàn)在人們面前的同時(shí)，中國(guó)鋼鐵工業(yè)也完成了一次科技跨躍。


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