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新材料無處不在、成北京奧運會亮麗風景

作者：鋼結構網    
時間：2009-12-23 10:02:17 [收藏]

    材料既是保證奧運工程順利實施的重要基石，同時還擔負著實現科技奧運主題的重要作用。北京奧運場館的主體建筑材料、場館設施配套材料、體育設施配套材料、奧運服務配套材料、周邊設施及城市建設配套材料及其他相關材料等對新材料的大量需求，為我國新材料產業尤其是生態建材、可降解塑料、無鉛助劑、太陽能電池以及清潔燃料等綠色材料產業，帶來重要的發展機遇。新材料的運用成為北京奧運會一道亮麗的風景線。

    納米材料唱主角

    自上世紀80年代以來，納米技術成為世界科技前沿的重點課題。一些國家紛紛制定相關戰略，并投入巨資搶占納米技術的戰略高地。記者了解到，在奧運會場館建設中，納米材料更是得到了廣泛的應用。

    走進各大體育場館，納米改性涂料、納米孔超級絕熱材料、納米自潔玻璃、納米材料空氣凈化器、納米塑鋼門窗等，隨處可見。

    始建于1968年的首都體育館，于北京奧運會期間承擔排球比賽任務。

    經過科技手段的運用，這座有著40年館齡的建筑，堪稱納米化了。1600平方米的防水吸聲板使用了防止變形的納米材料；訓練館的內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用在門窗和排污管道上；納米空氣凈化器能將吸煙室的煙霧分解成無害氣體。

    北京奧運會籃球比賽場館五棵松體育館，使用了納米自潔玻璃。經過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來，并且完全浸潤玻璃。通過陽光照射，紫外線激活玻璃表面鍍膜里的納米材料，產生光催化反應，將玻璃表面的有機物分解成水和二氧化碳，并通過水的重力將附著于玻璃上的污物攜帶走，從而達到自潔效果。

    膜結構裝扮“水立方”

    閃爍變幻的紅、黃、橙、藍、綠燈光組合，使得國家游泳中心“水立方”鮮艷奪目。據設計者中建國際設計顧問有限公司總建筑師鄭方介紹，這座集世界最先進多面體空間鋼架結構技術大成的建筑，采用世界規模最大、構造最復雜、綜合技術最全面的膜結構。

    構成“水立方”“皮膚”的3000多個不規則“泡泡”，是由新型的環保節能材料四氟乙烯膜（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米長的膜可被拉伸至3.5米長，熔點高達275攝氏度，即使用火去燒都不會點燃，因此被人們稱為“塑料王”。

    使用了ETFE膜，“水立方”還更加節能。陽光穿過“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”整體節能9％左右。另外，采用ETFE膜結構，館內透光性大大提高，可保證90％的自然光進入場館，夏季自然光照明平均每天近10個小時。

    國產特鋼填補空白

    更令國人自豪的是，支撐國家體育館“鳥巢”的鋼筋鐵骨，全部是國產鋼。這一世界跨度最大的鋼結構建筑，向世人展示出科技創造的奇跡。

    “鳥巢”這個輻射式旋轉而成的夢幻般造型，讓4.2萬噸鋼的受力點集中在24根柱子和柱腳上。

    什么樣的鋼能夠支撐起如此大的重量？這是中外建筑科學家、設計家從未遇到過的。必須盡快研制出一種把這些相對立的特性統一起來的特殊鋼材，才能破解“鳥巢”用鋼的難題。
    經研究，比通常建筑用鋼材強度超出一倍的低合金高強度Q460厚鋼板成為首選。但是，這種鋼從未在建筑中使用過，國內也沒有廠家能生產。

    “特殊的高強度鋼能不能實現國產？要自主創新，填補空白。只要能在國內生產，就堅決不進口！”在“鳥巢”用鋼招標時，曾是冶金部部長的北京奧組委主席劉淇，寄希望于國內鋼廠。

    “奧運工程什么時候要，我們就什么時候供！”舞鋼黨委書記顧強圻當場立下了軍令狀。

    從2004年9月開始，舞鋼科研人員著手研制Q460。經過三次試制，2005年7月，Q460終于脫胎成110毫米厚的“鳥巢”特殊用鋼Q460EZ35。400噸集剛強、柔韌特點于一體的Q460EZ235鋼材，實現了“鳥巢”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，“鳥巢”依然能保持原狀。

    寶鋼、首鋼、鞍鋼等企業也接下了GJ345D、345C、420C等高強度鋼材生產的訂單。在中國鋼鐵工業界的拼搏創新下，2008年北京奧運會場館鋼結構建設全部實現國產化。整個施工期間，國產鋼材經受住了考驗。在“鳥巢”等新建奧運場館逐漸呈現在人們面前的同時，中國鋼鐵工業也完成了一次科技跨躍。


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