官方網站3月21日訊 站在北京工業大學主辦公樓樓頂俯瞰工大體育館（北京奧運會羽毛球、藝術體操比賽場館），主場館還覆蓋著漁網般縱橫交錯的鋼管，旁邊的熱身館已經開始外層
鋼結構鋪裝。在陽光下，一明一暗，一陰一陽。
走進施工中的主場館，踩在未來的北京奧運會羽毛球比賽場地上，仰望直徑93米跨度的
穹頂。腳手架中，動靜之間，天圓地方。
2005年６月開工至今，這個位于北京工業大學東南角的北京奧運會比賽場館不聲不響地完成了世界上最大的穹頂鋼結構建設。沒有鳥巢的雄渾，沒有水立方的靈動，但只要來到羽球館、了解羽球館的人，無不為工大體育館“輕巧”而贊嘆
每平米用鋼60公斤的羽球館
走進工大體育館，穹頂似天，籠蓋于四野，無意中，讓人覺得安詳。在這種歸屬感的氛圍中，記者看到了這樣一組數據：內層直徑93米、外層直徑98米的穹頂，再加上兩側懸挑出來的兩翼，其用鋼量不到1200噸，相當于每平米60公斤。而鳥巢的用鋼量每平米在400公斤左右，水立方每平米也有200公斤。
相較而言，工大體育館只達到其他場館幾分之一的用鋼量。這不由得讓人提出疑問：和其他奧運場館用鋼量相差那么多，羽球館的張弦穹頂結構到底結實不結實？
其實，無論在國內外，張弦穹頂結構的理論都已得到過驗證，并收到了相當理想的效果。國際空間結構協會主席、日本建筑學會理事川口衛教授就曾設計過一個張弦穹頂結構的場館，被他視為得意之作。此后，天津開發區的一個小型社區體育館也嘗試了這種造型。這兩座建筑的張弦穹頂結構直徑都只有30多米。而工大體育館，要挑戰的是需要5道環索、直徑為93米的龐然大物。這么大的穹頂結構，靠什么來支撐？
結構實驗中心
“預應力”體系成就輕巧
隨著民眾將關注的目光轉移到羽球館，“預
應力”一詞越來越多地進入人們的視野。工大副校長張愛林說，“預應力”就是在
構件中提前加力來應對鋼結構本身所受到的
荷載，包括屋面自身重量的荷載、
風荷載、
雪荷載、
地震荷載作用等。而張弦穹頂結構，主要采用的就是預應力體系，這種特殊的結構使得屋面豎向荷載轉為拉力，
如果您手邊有一張弓，將它垂直放在桌子上，弓弦貼緊桌面。然后在水
平面上轉180度。弓背所形成的形狀就是羽球館的穹頂。由于弓弦拉起了弓背的兩端，給它一個向上的力來和自身重力相抵消，這個向上的力，就是預應力。1200噸的穹頂，就是依靠這四兩撥千斤的預應力支撐起來的。
早在2002年，工大就做過類似的預應力體系實驗。當年，工大正忙于兩個申請，一個是申請在校內興建一座奧運會比賽場館，一個是學科帶頭人張愛林正申請預應力體系的國家科研項目。人說福無雙至今夜至，北工大兩個愿望都達成。
招標時，華南理工大學建筑設計院的設計牢牢抓住了評委的眼球，也正對了北工大的胃口。二話不說，預應力體系融入張弦穹頂結構，工大體育館定將以“輕”取勝。
實驗證明穹頂承受設計荷載達到3.2倍的重量
現在仍在北工大讀書的博士研究生劉學春仍舊很清楚地去年春夏間的那個實驗。2006年4月中旬，一個比例為1比10的穹頂模型在實驗室里開建，一個模型就搭了一個半月。隨后，劉學春跟著張愛林、再加上六七名同學鉆進了實驗室。開始了繁復的動力靜力實驗，驗證理論計算，進行安全性測試。
實驗開始前，劉學春和同學們先要將重要
節點和構件接上“
傳感器”，再連接到試驗現場的兩臺計算機上。別看只有５道環索，因為中間有鋼管相連，牽一發而動全身，每一步微小的調整都需要慎之又慎。之后分三次加重，動力靜力實驗還要穿插進行。一輪測試下來，至少要一個星期。
在測試期間，劉學春緊盯著這個未來的“工大體育館穹頂”，比較數據之間微小的差值。說他們全天泡在實驗場不假，劉學春回憶，當時每天早上八點就進場開始實驗，經常晚上十二點才出來，倆月下來，盒飯吃了1000多塊錢的。
讓我們來看看工大體育館的數字：穹頂的極限
承載力系數達到3.2，也就是說，它能夠承受設計荷載3.2倍的重量，一般建筑的極限承載力系數達到1就安全。驗證的數據表明，取“輕”也能達到更好的效果。
細處具匠心 巧思出精工
羽球館雖然沒有國家體育場那么恢弘，也沒有水立方那么秀麗，但它處處能體現出工大人的獨具匠心。
在穹頂結構中，連接５道環索的，是編織成漁網般的鋼管。而在這編織結構中，有102個萬向可伸縮節點。所謂萬向可伸縮節點，就是將環索和“漁網”交叉點的“死扣”改成“活扣”。
而“活扣”的作法，就是將
固定節點分成兩半，頂部固定的部分開凹槽，而底部的一部分則做成半球狀，類似于人的關節。兩個一套，受力性能更好，對建筑來講更安全。這個一分為二的“活扣”，還在去年申請了專利。
您可能看不到這個萬向可伸縮節點，但如果現在路過工大南
門，您還能看到主場館上頭覆蓋的鋼管“漁網”。 在以前的穹頂結構建筑中，連接環索的都是單根徑向索。而北工大考慮到環索的
強度本身要比鋼管高4到5倍，為了讓穹頂更安全、材料更匹配，每個連接處都接了兩根
拉桿，構成更加穩定的V形結構。建筑學家對工大體育館“不是以柔克剛，而是剛柔并濟”的說法，就是由此而來。
伴隨著羽毛球館一起成長的，還有一本名為《
預應力鋼結構技術規程》的小冊子。從２００４年到2006年，這本技術規程歷時三載，六易其稿，終于在去年年底出版。
在此之前，國內并沒有一本用來規范預應力結構體系的技術規程，深圳會展中心建設時，也采用了預應力結構，但只能用一般的鋼結構規程，沒有足夠的技術規范。
張愛林一直有編纂這本規程的想法。借著建設工大體育館這個難得的機會，他和另外一名工大教授陸賜麟開始，并將規程初稿寄給了全國40多位專家，沒想到的是，他們收到了眾口一詞的評價，專家用“正當其時”來形容技術規程所填補的空白和帶來的巨大推動作用。
在2005年11月，鋼結構專家聚集中國鋼結構協會年會，請張愛林就工大體育館做了專題報告。他就在會上推出了這本技術規程的初稿和萬向可伸縮節點的想法，86歲的老專家鐘善桐激動地拍著張愛林的肩膀：“你們北工大給中國鋼結構發展做了兩件像樣的事，真是不易啊。”
說是申請專利，說是填補空白，其實這一切，只出于北工大人的巧思。
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