国家速滑馆“冰丝带”参观，大跨索网结构施工现场

国家速滑馆，简称冰丝带，是2022 年北京冬奥会的标志性场馆，冬奥会期间国家速滑馆承担速度滑冰项目的比赛和训练，冬奥会后，作为能够举办滑冰、冰球等国际赛事及大众进行冰上活动的多功能场馆。 作为北京建院设计完成的国家重点项目，在施工过程中和项目建成后，BIAD3结构所分别组织了两次工地参观，对项目的概况、结构受力及布置的特点有了直观的了解。

国家速滑馆 ?BIAD

1、主要技术参数

国家速滑馆主场馆地上部分建筑高度为17～32m，平面尺寸为178m×240m。地下室、看台及支承屋顶部分为混凝土结构，屋顶和周边幕墙为钢结构。钢结构由马鞍形索网、环桁架、斜拉索及幕墙网壳组成。

钢结构模型分解图

环桁架通过球铰支座固定于混凝土框架柱顶，马鞍形索网支承于环桁架内侧弦杆，斜拉索支承于环桁架外侧弦杆，幕墙网壳附着于环桁架、斜拉索及下部混凝土挑梁边缘，典型剖面如下图所示。

典型剖面图

屋盖结构采用马鞍形单层双向正交索网结构，平面为椭圆形，如下图所示。屋面索网长轴(南北向)为稳定索，跨度198m，拱度7m；短轴(东西向)为承重索，跨度 124m，垂度8. 25m。网格平面投影间距4m，周边固定于巨型环桁架内侧弦杆，屋面拉索采用1570级高钒封闭索，稳定索采用直径74mm的平行双索，承重索采用直径64mm的平行双索。

马鞍形索网示意图

环桁架采用立体桁架结构形式，东西向最大外轮廓尺寸为153m，南北向最大外轮廓尺寸为226m。环桁架下弦采用固定铰支座支承于混凝土劲性柱顶，东西向最大跨度为148m，南北向最大跨度为215m。环桁架剖面为菱形，环桁架最高点位于东西两侧，桁架中心线高度约 10m，宽度约11. 5m; 环桁架最低点位于南北两侧，桁架中心线高度约5. 2m，宽度约14m。环桁架东西中间部位为64m的大跨度区域，其他部位支座间距约9～11m。构件采用圆钢管，最大钢管规格为P1600×60，材质为Q460GJC。

环桁架平、剖面示意图

斜拉索采用1570级高钒封闭索，索径为48，56mm两种。拉索上端拉接于环桁架中间弦杆处，下端拉接于混凝土悬挑梁边缘。东西两侧最高点区域拉索长约20. 7m，与水平面夹角约64°，最低区域索长约7. 3m，与水平面夹角约47°，索间距4m。

幕墙结构采用网格结构体系。幕墙网格分为内外两层，内层为幕墙钢结构的竖龙骨，外层为近似水平的圆管梁，两层构件通过牛腿刚接，间距640mm。网格竖龙骨上部两个支撑点与环桁架连接，中间2个反弯弯曲处与拉索铰接，下端与混凝土挑梁端部铰接; 南北两侧无拉索区域，上部3～4个点固定在环桁架上，下部与混凝土连接; 22道近似水平布置的横梁用于支承幕墙外侧直径350mm 的玻璃管“丝带”，相邻横梁间距约2m。

幕墙网格示意图

该项目支承钢结构的混凝土框架柱受到建筑使用功能限制，柱截面尺寸不能太大。施工过程释放环桁架支座的水平约束、支座设置为滑动状态，利用环桁架自平衡消化索网张拉及一部分恒荷载产生的水平力，以减小环桁架传递给混凝土柱顶水平力。综合考虑混凝土框架柱的水平承载力和钢结构的经济性，通过控制支座在整个施工过程中的滑动、锁定状态，来调整环桁架与混凝土结构分担的水平力，使环桁架和混凝土结构可以同时发挥最大作用。

综合以上各因素，混凝土支承结构施工完成后 ，根据设计，钢结构主要施工环节如下：

1 ) 环桁架安装，此时环桁架支座为滑动状态；

2 ) 屋面索网组网、张拉；

3 ) 索网区域配重吊装，配重的重量与屋面做法重量相同；

4）环桁架支座锁定；

5 ) 屋面施工，同步等质量替换配重；

6 ) 吊顶、马道及幕墙结构施工。

2、2019年“冰丝带”

2019年3月，在冰丝带施工期间，第一次来到了现场参观。当时下部混凝土结构、环桁架、屋面拉索都已经施工完毕，屋面拉索还没有张紧。

屋面拉锁

下部混凝土看台结构，利用边柱的宽度，在柱顶设置双梁和悬挑梁，平衡斜拉索。

下部混凝土看台

屋面索网与边桁架连接位置，边桁架坐落在下部混凝土结构上，并深入场地内尺寸较大。下部看台梁顶部设置台阶，上部放置预制看台板。

屋面索网与边桁架

边桁架在主看台两侧，跨度很大。部分看台采用钢结构看台，可能涉及赛时赛后转换。

看台 照片

预制看台板后部预留送风孔

大尺度现场锁头样品

由于曲面玻璃需要定制，在幕墙设计中需尽量减少规格，后期维护存在难度。

现场曲面玻璃的样品

由于屋面索网在屋面安装之前和之后的变形相差较大，屋面安装前需要进行预加载，下图就显示了采用吊挂水箱的方式进行预加载的情况。

施工现场照片（来源网络）

3、2021年“冰丝带”

2021年4月，结构所再次来到了国家速滑馆进行参观。进入场馆，冰面已投入使用，屋面下的吊顶、马道、灯光、音响、水炮等都已经安装完毕，屋面索网的结构体系已经看不到了。

冰丝带室内照片

屋面采光天窗和局部索头

座椅下部 看台 预留通风口

赛场边的高度摄影机轨道

这次参观我们有幸进入了吊顶马道，边桁架区域的马道宽度较窄，随马道敷设了很多电气桥架。

边桁架区域马道

边桁架构件均采用圆管，相贯连接。钢结构表面涂有厚型防火涂料，一些后期安装的设备采用套环的方式与边桁架连接。

边桁架内部照片

风道利用边桁架空隙进行布置

屋面采光天窗位置，部分吊杆穿过装饰面，不同装饰面之间预留空隙，可以直接看到下部看台。不知为何索头连接板有预留孔洞没有利用。

屋面采光天窗位置

索头连接局部，由于拉索与变桁架存在角度，利用局部三角形牛腿进行连接。部分下部装饰龙骨与边桁架采用了直接焊接。连接板存在未利用预留孔洞。

索头连接局部

索网位置的马道，吊杆采用连接件与屋面拉索连接，参观时部分设备安装随意，影响马道净高。

索网位置马道

屋面系统在屋面拉索交叉位置设置支座进行连接，感觉连接高度偏高。

屋面拉索交叉位置

上部屋面与索网在交叉节点采用支座连接，下部吊顶吊杆与拉索采用夹具连接。

屋面空间内连接照片

马道的吊杆与屋面拉索采用夹具连接，由于吊杆采用连接板连接，连接板与拉索的角度随时变化，夹具采用特殊构造可以调整连接板角度。

马道上部吊杆连接照片

二层通廊可以直观看到斜拉索和幕墙异形龙骨。

二层通廊照片

最后我们上到了屋面，可以显著的看到屋面的马鞍形形状。

马鞍形形状屋面

屋面电动排烟窗

屋面排水沟

（左侧铺完卷材防水后未喷涂表面涂层，右侧已喷涂 ）

结构组通过两次参观，了解了国家速滑馆的主要结构布置和屋面典型连接构造，深刻感受了速滑馆建设所秉承的“创新、协调、绿色、共享”发展理念，丰富了职工活动内容，开阔了眼界，积累了经验。“冰丝带 ”已经完成本届冬奥会的使命，据悉， 目前已对公众在奥运工程建设馆对外展出。