科技世博向世界报告:建造迷人楼阁 凝固伟大智慧

2019-12-11 18:01:46 5908


科技世博向世界报告:建造迷人楼阁 凝固伟大智慧

2010年江南造船厂迎来了第二次生命。140多年前,中国近代科技在此萌芽,灰色厂房见证了中国工业的蹒跚起步。而今,青砖、钢架和水泥裹上了新潮外套,旧工厂化身为2010年世界博览会的明星建筑。

被世人铭记的几届世博会,大多是因为留下了如埃菲尔铁塔这样历久弥新的伟大建筑。5月1日,世博会将在上海这片中国建筑师的宝地开幕。放眼黄浦江两岸,世博会展区内,一座座中国人营造的奇异建筑已经在熠熠闪光。它们有崭新的肉体,崭新的灵魂,这灵魂是科技的魔力赋予的。

钢铁积木

走在中国馆屋檐下,没有人能忽略它遮盖天空的威严。钢梁像积木一样横竖交错,垒向半空,越向上钢梁越宽,和塔正好相反。没有顶点可以聚焦,这对眼睛是一种新鲜的刺激。但这种复杂的“斗拱”结构,如何能保证安全呢?

同济大学土木工程学院李国强教授及其团队,携20年的研究成果,顺利解决了安全难题。“中国馆属于大空间钢结构建筑,构件跨度从几十米到几百米,建造难度很大。”李国强说。为了保证从施工各阶段到完工,结构稳固,工程师们想方设法。

首先,他们利用计算机制定工序,保证在施工中,所有的钢梁不失的方位和角度。这一点很难做到,因为拉升一条钢梁往往需要几十个吊点。在这里,机器胜过人的细心。

顺利搭建后,施工者还需要检测重要构件的变形情况,由此去判断建筑内部的受力情况与当初预想的是否一致。在哪里测,如何测?同济大学专家们建立的数学模型可以解答。

过去由于害怕火灾,人们给每一根钢梁和钢柱覆盖上防火涂层。中国馆没有这样做。专家们利用计算机模拟火灾,计算出位于不同位置的构件所受到的威胁,由此得出适当的涂料用量。如李国强所说:“如果馆内火焰最高只有五六米,就没必要给位于30米高处的钢结构刷涂料。”由此大量资源得以节省。

世博会主题馆也是一个“大肚子巨人”,骨架用掉1.7万吨钢。它的西展厅有3个标准足球场大小,净高14米,却没有一根柱子。

它的安全保障,同样依赖同济大学专家们的理论总结和大量计算——上海市科委为确保此类大空间钢结构世博会建筑的安全,资助了一个专项研究。

像中国馆一样,主题馆的建造也是高度自动化的。它在园区内采用了机器人滑移安装技术,滑移距离达180米。这项高新技术,在程序设计和机械人制造等方面达到了国际先进水平。

主题馆和另一个标志性建筑物“世博轴”都应用了大量钢索用于固定,怎样确保钢索不松动断裂?通过研发专门测量弦索张力的仪器,李国强团队完全解决了这一问题。

先进的科技,保证上海世博会的巨大地标,能够长期安然屹立。

地平线下

世博会展区地下,藏着一个悠闲又繁忙的世界。

“快速地在黑暗中前进的时候,突然之间阳光来了,你就知道到了我们的世博地铁站。”上海世博会园区总规划师吴志强说,“门一打开,车站门口外面都是花卉、竹林、草皮,全在你的眼前。”这里被人称作“阳光谷”,它就在“世博轴”的地下。

世博轴坐落在园区的枢纽位置,六个巨大的“喇叭花”排成一列,用透明的膜造成,可以为下面的游人遮挡阳光和雨水。夜里,LED灯会把它装扮得格外绚丽。但它的功用不止于此。

“阳光谷”就位于“喇叭花”的正下方。这里虽是地下,却有自然柔和的光照,以及潺潺的小溪。光,是“喇叭花”拦截的阳光;水,是“喇叭花”截留的雨水。“喇叭花”的奥秘就在这里:它向黑漆漆的地下空间输送生机和灵气。阳光进入地下后自然漫射,不会有阴影。要归功于它的独特造型,以及用高新材料制造的膜。

有了光和水,绿色植物就可以扎根,地下通道就能变成一条芳草铺地的林荫路,时不时还有微风吹拂。风从哪里来?也来自地面。同济大学教授、地下空间专家束昱告诉我们,风吹到“喇叭花”上时会形成风压,上下空间的温差造成了热压,在风压和热压的作用下,世博轴内的换气得以自然进行。夏日里,习习凉风的地下是最好的休息地。

由于世博轴的地下空间宽敞而舒适,游客将不仅仅把它作为通向主要场馆的道路,也可以在这里接受安检,看展览、吃饭和娱乐。

另一个绝妙的创意,是设计师考虑到了人对地下空间的排斥心理,在“阳光谷”与旁边的平地之间,设立了一片过渡地带,模糊了地上和地下的区别。

“整个世博轴有四层,地下空间占总面积的60%,以前的建筑是很少有的。”束昱告诉我们,不仅世博轴,世博会的其他建筑为了充分利用土地,都做了科学配置。诸如雨水收集,污水处理等功能,凡能摆在地下的都摆在地下。

一个例子是垃圾处理。在一轴四馆,当垃圾丢入垃圾站后,会被压缩空气通过地下管道快速输送到地下集中点,这避免了垃圾车四处来回。国外的一些商用楼和现代园区有此先例,但在中国大规模应用还是次。

世博会园区外一个雕塑公园的下方,有世界上屈指可数的大型地下变电站,负责给世博园区供电配电。从地面上的绿坪可一点儿也看不出变电站的痕迹。

“能够充分利用地下空间,表明我们的观念进步了。”束昱介绍说,中国对地下空间的利用水平,曾和先进差距很大,但如今这个差距正在快速缩小。世博会建筑的地下空间面积之大,更是前所未有。在4个大型馆,地下面积与地上面积之比超过了1∶3。