韩专家为“鸟巢”把脉 开幕式最危险(图)
 
刘仁顺
 
2008-7-28
 


“鸟巢”是北京奥运会主体育场。

【人民报消息】“鸟巢”是北京奥运会主体育场,南北长333米、东西宽294米、高69米,可容纳九万观众。外形象马鞍形钢桁架编织的“鸟巢”,总用钢量4.2万吨,钢结构最大跨度343米,钢焊缝总长30多万米,其中现场焊缝6万多米。

韩国工程设计专家李勇振日前对北京奥运主会场“鸟巢”进行了考察,从“鸟巢”所用钢材的特性、高温焊接导致的钢材内部结构变化及共振破坏力等方面进行了分析论证,并且断定“鸟巢”存在多种安全隐患,特别是开幕式当天“鸟巢”的危险性更大。以下是李勇振对“鸟巢”结构的分析论证(小标题是编者所加):

无柱承重 弓形焊接

“鸟巢”的槽钢本身就裸露在外面,互相交叉做了一个环,这个环的连接点是焊接口,这一点有不好的影响,建筑本身就是用槽钢围起来的,应该减轻槽钢的负荷,屋顶太重的话,再坚固中间也是会有裂缝的。

这样大型的建筑屋顶应该减轻负荷,所以上面要使用轻质建材,像“鸟巢”这样用槽钢替代轻质建材,在历史上是从来没有的。这样的槽钢组合起来的建筑,应该有柱子,可是“鸟巢”没有柱子。上面还要坐很多观众,座席下面还有台阶,这个台阶的重量也是不可忽略的。而“鸟巢”着重于外型美观,把屋顶围成弓形也是个问题,这是焊接构造,所以这是一个更大的安全隐患。越往上走,应该减轻重量,可是它从底部开始,用的都是槽钢,这也是一个问题。



1940年秋塔科马大桥因吊桥剧烈共振而崩塌。

地质软弱 抗震堪忧

特别值得一提的是,人们在大声叫喊、狂叫时,声音的震动对建筑物也会带来一定的影响,设计中是否做了相应的防共振对策,这是很关键的。举个例子,人在喊叫时,音频对正了的时候,玻璃杯会炸碎的。很多人叫喊的时候,会产生共震,震动的频率跟建筑物的音频达到同步的时候,它会不停的晃动,随着晃动的节奏继续下去的话,这个增幅会越来越大,到连接点的时候,瞬间就会倒塌,铁的破坏力是15米/秒。

李勇振举了两个例子:美国华盛顿州的塔科马大桥1940年秋建成不足5个月,从早晨开始晃动,这座桥设计要求是在风速190km/h的超强风时也能应对,可是事故当天的风速还不到70km/h,840米长的桥身在受到强风的吹袭下引起卡门涡街,使桥身摆动;当卡门涡街的振动频率和吊桥自身的固有频率相同时,引起吊桥剧烈共振而崩塌。

1985年在墨西哥发生地震时,受破坏力最大的地方是离震中400公里以外的墨西哥市,这个城市是填湖而造的,就像樱桃上面放了重物一样,当遇到外部振动时,整个城市也跟着晃,有这样的问题。发生地震时首先开始倒塌的是14至25层的高层建筑,这些建筑物的固有振动频率和地震波的振动频率相同时,导致高层建筑倒塌。

“鸟巢”的底部应该在地下连接起来,以防止“鸟巢”整体钢架扩张,否则当建筑物发生振动的时候,建筑基础薄弱的连接部位会连根拔起,特别是北京的地质是比较软弱的。

工期过短 开幕式危险

李勇振表示:这是法国专家设计的,应该说是准确、安全的,可是法国建筑的抗震力与北京是不一样的,还要看怎么施工,这是很重要的,“鸟巢”的工期太短了,像这样的建筑物施工工期应该是10年以上,那样才能自然的消除高温焊接过程中引起的内部结构变形。“鸟巢”是在没有消除这个内应力的情况下继续焊接的,所以“鸟巢”的整个铁架有可能会扭曲变形。

钢材慢慢焊的话还行,如果速度过快会产生反弹力而变形;同时,连续焊接的情况下,钢材也会扭曲变形,今年施工的如果发生问题的话,开幕式时的喊叫声是最危险的,或者过一两年后,它的结构会更坚固、安全。像这样的构造,8个月或一年以后危险性能消除60%至70%,10年后危险性才能完全消除。

只重造型 结构犯错

李勇振对照“鸟巢”的造型分析:看这个构造,钢材都呈斜线使用,这样就削弱了它的承重能力,所以它得垂直使用才更坚固,但是那样的话没有更高的技术含量,设计造型也没什么意义。但“鸟巢”只着重于外形美观,可是钢材的承受能力达到极限时,就会倒塌。最不安的是“鸟巢”用的是实芯钢材,这样顶部的重量也是不轻,这样的建筑物从来没有。

韩国的佛国寺有弓形桥,桥顶部的重量通过相邻的每块石头向两边分散,所以是安全的,可是“鸟巢”顶部是空的,只能靠连接点中心的环支撑,从构造学上考虑也是不对的。

钢材特性 留下隐患

钢铁跟人一样,也会喘气,也是活动的,它会随着周围环境温度的变化热胀冷缩,钢材的膨胀特点是一致的,一米长的钢材能胀10公分,这个胀一公分那个胀2公分的话,这个问题就严重了,钢材朝一个方向过分用力的话,它的膨胀幅度是非常大的。

钢材侧面立起来用的话,它的承受能力会好一些,焊接部份如果出现裂缝的话,没有支柱撑,所以会掉下去,其它的钢材也会随着倒塌,钢材用量多的地方下坠的力量也会随之增加,周围的钢材也会随之下坠,这样一瞬间就会倒塌。“鸟巢”所用钢材都是相连的,一个地方断裂其它地方都会随之断裂。听说这是全世界十大建筑物之一,不过也不值得炫耀。

建筑物的顶部没有这种作法,钢材构造对温度的变化比较敏感,钢筋与混凝土两种材料的温度线性膨胀系数和数值颇为接近,两者配合使用的话是最完美的,可是长度不一样的钢材互相交叉使用,膨胀系数不同,容易向一边倒。

钢材构造对温度很敏感,奥运会开幕当天如果气温不高的话还好说,要是天热的话,钢架会扭曲变形,特别是内部打开空调时里边是凉的,外面是热的,膨胀系数不同,问题是“鸟巢”的整体钢架结构能否控制住这个膨胀系数,同时,交叉焊接部位只能倒向一侧,要倒的话那就是问题。

“鸟巢”是2008年北京奥运会主体育场,“鸟巢”南北长333米、东西宽294米、高69米,可容纳九万观众、外形象马鞍形钢桁架编织的“鸟巢”,总用钢量4.2万吨,钢结构最大跨度343米,钢焊缝总长30多万米,其中现场焊缝6万多米。施工中遇到工程组织难、构件翻身吊装难、高空构件稳定难、焊接难、安装精度控制难、冬天雨季施工难等问题。


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新唐人2008年全世界系列大赛公告


 
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