]“鸟巢”管道连接如期完工得益于沟槽式解决方案

　序
　　
　　中国政府斥资巨额兴建、标志国家建筑工程进入新纪元的世界级比赛场馆──中国国家体育场或称“鸟巢”，即国家体育场，是2008年在北京召开的第29届奥林匹克运动会的主场馆，建筑面积达25.8万平方米，可同时容纳10万名观众现场观看比赛项目。在2008年8月8日的北京奥运开幕礼上将会在此国家体育场举行，届时现场来自世界各地的10万名观众和运动员，全中国超过10亿的百姓，以及全球各地的观众，将会通过不同渠道见证这历史一刻。
　　
　　国家体育场外形完美纯净，结构组件相互支撑，就像有树枝织成的“鸟巢”，因此而得名。无论是远观还是近看，“鸟巢”都给人以独特及的印象，也成为一座奥林匹克历史性的标志性建筑。
　　
　　“鸟巢”由瑞士赫尔佐格和德梅隆设计事务所、ARUP工程顾问公司及中国建筑设计研究院设计联合体共同设计。设计中，支撑体育场看台的放射性混凝土框架结构与环绕他们并形成主屋盖的空间钢结构完全分离。而空间钢结构有一系列门式桁架围绕着体育场内部碗状座席区旋转而成结构组件相互支撑，形成网格状构架组成体育场整体的“鸟巢”造型。所有的钢结构构件自然裸露在外，不加幕墙或其他外墙的粉饰，形成建筑物独有的外观特点。
　　
　　另外，“鸟巢”的设计同时贯穿了可持续发展的理念，因此在设计的过程中，设计师在场地和空间的功能上花了不少功夫，以提高场馆在奥运完成后的可用性，除了能够承担奥运期间的开幕、闭幕和体育比赛外，在奥运结束后还能够满足商务、展览、演出等多种需求，这使得场馆的设计变得更为复杂和独特。
　　
　　然而独特的设计具有一个致命性的缺陷，就是工程成本消耗巨大，也对“鸟巢”的内部结构提出更高、更严格的要求。内部结构必须同外观一样达到世界顶尖水平，从质量上既要实现名副其实，又要在更加紧张的施工期限内完成建设，这对各个设计师和产品供应商来讲是一项空前的挑战。
　　
　　空调水和采暖水系统是“鸟巢”内部结构中的核心部份，当中采用的管道以及连接系统和解决方案，虽然是最基础的一部份，也绝对不能忽视，所有的管道设计必须符合“鸟巢”外部设计的特点。
　　
　　众所周知，管道的特性是一定的，而要达到“鸟巢”外部设计要求，同时使管道能够适应大风、地震等多种自然运动，防止管道系统受到这些自然动力破坏，就需要依靠管道连接系统及解决方案来实现。面对压缩的工期，“鸟巢”所选用解决方案还要肩负着在更短的时间内，安全、环保、节约地完成所有管道连接的重任，以符合奥组委一贯的绿色奥运的前提。
　　
　　环形设计解决方案
　　
　　“鸟巢”的外观是不规则的弧线形设计，呈现出一种纯净的自然的感觉。因此，“鸟巢”在管道连接解决方案的选择上，首先考虑的是这种方案能不能精确达到内部结构中不同部分对管道弧度的要求。以空调水和采暖水管道部分为例，奥组委和承建商采用了美国唯特利公司所提供的沟槽式挠性接头的管道连接方案。沟槽式的联接系统是一种在管道两端开槽，然后用卡箍式接头将管道连接起来的一种解决方案。挠性接头是卡箍接头的一种，具有实现多角度管道安装，适应管道偏转等特点。通过在一段管道中增加多个挠性接头，“鸟巢”内的管道能够轻易地精确地达到所要求的弧度。
　　
　　抵御风摆、消除地震危害
　　
　　国家体育馆位置在北京市北面的奥林匹克村，邻近首都国际机场，加上过去几年北京附近城镇偶然发生地震，采用能承受震荡和摇摆的管道系统变得非常重要。唯特利公司的挠性接头由卡箍、橡胶密封垫圈、螺母螺栓组成，看似简单的结构却能够帮助管道消除大风、地震等多种自然动力带来的由于摆动而造成的偏移、断裂的威胁。橡胶垫圈在这里起到非常关键的作用。首先，垫圈在管道受到热胀冷缩的同时，通过自身的热胀冷缩仍然能够将两段管道牢固地连接在一起，不会产生泄漏或者断裂；其次，橡胶垫圈在遇到大风和地震运动的时候，可以帮助管道在允许的范围内随着风力或者地壳运动而运动，导致震动的衰减，使整套系统得到抗震、抗风的保护。另一个比较关键的因素是沟槽，卡箍卡在两段管道末端的沟槽内以后，就提供了明显的压力约束和末端载荷力，可以经得起管道的各向运动。
　　
　　安装简便、绿色环保
　　
　　沟槽式管道连接系统用滚压或切割的方法在施工现场对管道开槽。开槽后的管道在经过奥组委的严格检验之后，只需要在工程师的指导下，由普通技术工人将卡箍、垫圈固定在两段管道的沟槽处，使用扳、钳等工具将卡箍上的螺母螺栓拧紧即可。即便是开槽过程，在工程师的培训下，普通工人也可以在非常短的时间之内完全掌握。并且，沟槽式接头可以在其螺栓缩紧之前，允许管道、阀门、管接见或者卡箍本身作360度完全转动，以便工人进行校对，可以消除误差，也可以帮助工人在空间狭小或者高空施工作业的时候，方便地进行管道连接。这种管道连接方案不需要电、火、气等存在安装危险能源的支持，也没有有害气体、液体的排放，整个工程都在安全、环保的状态下进行。对于外型独特而且结构细密的国家体育场来说，沟槽管道连接系统提供了最简便、最灵活和最安全的解决方案。
　　
　　节约工程成本、满足工期要求
　　
　　从能源上来讲，沟槽管道系统在安装中不需要电、火、气等能源的支持，为承建商节省了大量的能源成本。从劳动力上讲，普通工人即可完成安装整套沟槽系统，不需要专业的技工来完成任务，实现了“一人多能”，使承建商直接节约了培训的时间，并降低劳动成本。从时间上讲，“鸟巢”的工期异常紧张，承建商需要沟槽连接系统来节省安装系统中所消耗的时间，而沟槽式连接方案比传统连接工艺至少能够节省50%的安装时间，保障工程在工期内完工及奥运会正常召开。
　　
　　在这里值得一提的是，唯特利公司为确保鸟巢工程安装的质量和各项成本，在提供沟槽管道解决方案之初，为奥组委和承建集团提供了特有的CPS服务。CPS（ConstructionPipingServices）即建筑管道服务，使唯特利工程部门独家开发的一种对沟槽管道连接系统进行产品和工时成本评估的一套服务系统。它通过三维图表为“鸟巢”模拟管道连接的安装效果，全面分析“鸟巢”对沟槽式管道连接方案的需求，并准确地计算出安装工时、劳动力的需求、其他成本的消耗等等，最终使工程师能够准确把握工程的进度和所需资源，为“鸟巢”节省了大量宝贵的时间，确保工程能够在仅有的工期内准时完工。
　　
转自： http://nt.shejis.com/2008/0729/article_8790.html