筑“巢”织“缎”:书写智能建造的中国答案
同学们,你们是否还记得2008年那个炽热的夏天,“北京欢迎你”唱响了中华民族的百年梦想、千年盛事,当奥运圣火在鸟巢点燃的那一刻,整个北京、整个中国、乃至全世界都为之沸腾。你是否还记得2022年那个冰雪晶莹的冬日,当冬奥圣火首次降临鸟巢,“冰丝带”闪耀全球时,古老的长城脚下奏响了和平与友谊的乐章。
回望过去,从2008年北京夏季奥运会的辉煌到2022年北京冬季奥运会的璀璨,中国不断在世界体育舞台上书写着新的篇章。好的成绩离不开好的场馆,我们共同见证了国家体育场“鸟巢”和国家速滑馆“冰丝带”的诞生,它们不仅是建筑奇迹,更是中国人民智慧和力量的象征。
2008年2月15日,习近平总书记视察国家体育场时称赞:“鸟巢工程既很壮观又很震撼,工程的施工和管理,充分显示了中华民族自主创新的智慧和能力。” 2022年1月4日,习近平总书记在国家速滑馆视察时称赞:“国家速滑馆不仅硬件世界一流,制冰技术也世界领先,场馆体现大国工匠精神。”
双奥工程的实践离不开祖国的强大,生逢伟大时代的我们要把握机遇、脚踏实地、敢于创新、担当作为。我是李久林,是一名土木工程师,35岁时担任“鸟巢”工程总工程师、50岁担任冬奥“冰丝带”总工程师,成为双奥总工。今天,我将和大家分享我的故事。
一砖一瓦,铸就文明
人类文明的起源与土木工程密不可分。远古时期,人类为了躲避风雨和野兽,开始建造简单的住所;为了跨越河流和峡谷,开始搭建原始的桥梁;为了运输物资和人员,开始修筑道路。这些最初的工程,虽然简陋,却体现了人类对生存与发展的渴望。
在中国古代,土木工程更是达到了令人惊叹的高度。赵州桥的千年屹立,长城的雄伟壮丽,都江堰的智慧治水,无不彰显着古代土木工程师的匠心与智慧。这些工程不仅解决了当时的社会需求,也为后世留下了宝贵的文化遗产。
随着科技的进步和社会发展的需要,土木工程逐渐从单纯的实用性转向了实用与艺术的结合。现代土木工程师不仅要考虑工程的功能性和安全性,还要兼顾美观性和可持续性。桥梁、建筑、道路等工程不再是冰冷的钢筋混凝土,而是成为了城市的地标和文化的象征。中国的“鸟巢”体育馆等建筑不仅具有强大的功能性,更是成为了世界闻名的艺术杰作。它们的存在,不仅满足了人们的物质需求,也丰富了人们的精神世界。
在现代社会,土木工程的意义早已超越了技术层面,更是一种社会责任。绿色建筑、智能建造、海绵城市等概念的提出,正是土木工程师们对社会责任的体现。他们通过创新设计和先进技术,努力减少工程对环境的影响,提高资源利用效率,为人类创造了更加宜居的生活环境。
每一代土木工程师都是在前人的基础上,不断探索和创新,一心一意埋头干,为人类社会发展默默贡献着力量。
突破核心技术实现“鸟巢”完美竣工
“鸟巢”是中国第一座非线性建筑,也是当时世界上规模最大、用钢量最多、技术含量最高、结构最复杂的超大型钢结构体育设施。它的建设没有现成的标准,更没有可以借鉴的经验,一切只能靠自己摸索。面对中国人建不出“鸟巢”的质疑声,我和建设者们为了向世界展示国家的形象和发展成就,“背水一战”将“不可能”变成“一定行”。
在“鸟巢”以前,中国的建筑大多方方正正、见棱见角,随着“鸟巢”设计概念图逐渐转化为一张张建设图纸,异形建筑完全颠覆了传统行业理念。我带领的团队编制了520多项施工组织设计和方案,组织一百多次专家技术论证,完成2万多张深化设计图纸,在国内首次使用BIM技术,将设计师都不知道如何实现的“概念图”雕刻成孕育突破性建造技术的“鸟巢”施工图。
“鸟巢”的外形结构主要由巨大的门式钢架组成,内部没有一根立柱,高空大跨度的马鞍形屋盖支撑在24根桁架柱之上,这就意味着4.2万吨钢的受力点都在24根柱子和柱脚上,因此,高强度钢材及其焊接技术是决定成败的关键因素。当时国内没有符合要求的高强度钢,也很难进口,面对这个“卡脖子”难题,我带领团队迎难而上。联合多个单位一道开展技术攻关,经过无数次研发与探索,最终制造出国产Q460钢材,撑起了国家体育场的钢骨脊梁。新型钢材可焊性较差,工期紧张,我又主动揽过重任,马不停蹄开始了焊接方法确定、工人的焊接培训等一整套技术试验创新。“鸟巢”建立了完整的焊接可追溯记录,以这种方式,数百名普通的焊工在这项世人瞩目的奥运工程中留下了自己的痕迹。
我们研发了大尺度空间弯扭箱形构件加工,特大跨度复杂钢结构安装、4D施工管理系统等关键技术,仅用短短4个月,便完成了1.4万吨、5000多种弯扭构件的高精度加工,创造了工程史上的奇迹!通过研发应用智能建造技术,实现了6万平方米、1.4万吨钢屋盖的整体分级同步卸载,每一步都精准如钟,确保鸟巢这座特大跨度钢结构巨擘的顺利崛起!不仅如此,我们创新研发ETFE/PTFE膜结构和“重力+虹吸”排水系统,打造了复杂钢结构屋面的建造技术,彻底解决了大型体育场在声学、光学效果和防排水方面的技术难题!鸟巢的语音清晰度指数达到0.6,声学环境更是超越了历届奥运会的最高水平,为全球观众带来了无与伦比的视听盛宴!
“鸟巢”的崛起,不仅铸就了奥运史上的建筑奇迹,更树立了中国迈向制造强国的重要里程碑。它用钢铁的脊梁向世界宣告:中国工程有能力、有智慧完成任何看似不可能的挑战。这座建筑的生命,源于科技自立自强的国家意志,成于无数建设者将国家荣誉置于首位的信念。它璀璨的灯光,不仅照亮了北京的夜空,更照亮了中国自主创新的道路。
建造“冰丝带”再赴新征程
2018年,50岁的我再次披挂上阵,担任国家速滑馆“冰丝带”工程总工程师。“追求极致、勇于创新、亲力亲为”是我在长期坚守中追求的工匠精神,如果说“鸟巢”对于当时建设者来讲是能不能建成的问题,到了“冰丝带”就是要追求卓越、精益求精,建得更好的问题。
在“冰丝带”建造时,钢从支撑建筑主体的骨,转为编织天幕的索,其中的关键“材料”是一种被称为“高钒密闭索”的密闭钢丝绳。这种材料的生产集中在欧美发达国家,尚未实现国产化。工程时间紧、任务重,买还是造?如果沿用国外技术虽然风险低、压力小,但成本高,建设周期也受制于人。我们希望能够突破技术壁垒,推动高端材料国产化。目标确定,我带领技术团队拿出当年攻克“鸟巢”国产Q460钢时的气魄和劲头,联合厂家进行技术攻关,仅用3个月便突破核心瓶颈。自主研制了国产建筑用大直径高钒密闭索,产品性能达到国际标准,打破国外技术垄断,彻底解决了建筑用高钒密闭索长期依赖进口的难题,实现了密闭索价格降低 2/3、供货期缩短1/2,国产索不仅实现了国内重大建筑工程的推广应用,也实现了国际重大建筑工程的出口应用,极大促进了相关产业的发展。
“冰丝带”是北京冬奥会冰上速滑比赛的主要场地。一个速滑馆好不好,冰面最关键。此前,速度滑冰能创造世界纪录的两块冰在卡尔加里和盐湖城,那里的冰场都是高原冰场,而“冰丝带”位于低海拔的平原,在这里打造“最快的冰”是一个巨大的挑战。在速度滑冰场地,温差越小冰面的硬度就越均匀、冰面越“丝滑”。我带领团队拿出了一份“中国方案”—二氧化碳跨临界直冷制冰技术的创新应用,既确保冰面温差控制在0.5摄氏度以内,保证“最快的冰”更加丝滑,也让场馆的GWP值(全球变暖潜能值)由近4000降为1。在全冰面工况下,场馆一年可节电约200万度。以“中国方案”打造了低海拔平原地区“最快的冰”。
能够参与两届奥运会,见证奥运纪录在自己建造的场馆中诞生,是我作为土木工程师最大的荣耀。挺举“鸟巢”之壮美,我带领团队攻克了20项世界级建筑技术难题;构筑“冰丝带”之绚丽,我们技术团队突破索网屋面、零碳冰面等技术难关,打造出智慧化冬奥场馆。这一切成就的背后,是中国科技工作者、工程建设者敢于挑战、勇于创新的精神写照,更是国家综合实力持续增强、迈向科技强国的生动印证。我们用一座座闪耀世界的地标建筑向时代证明:正是无数建设者的智慧和汗水,共同铸就了国家繁荣与强盛的坚实根基。
使命的召唤
在土木工程领域,有一种精神一直激励着我们,那就是大国工匠精神。大国工匠精神的内涵是“执着专注、精益求精、一丝不苟、追求卓越”,只有像大国工匠那样立足本职岗位,一点一滴奋斗,日积月累开拓,坚定信心实干,就一定能创造出骄人的业绩,成为自己、家庭、集体、国家和民族的顶梁柱。这种精神不仅仅是老一辈土木人的传承,更是我们新一代土木人的使命。
在不久前召开的中央城市工作会议上,习近平总书记居高望远,强调要“走出一条中国特色城市现代化新路子。”这为土木工程领域描绘了一幅充满活力的蓝图,强调以高质量发展为引擎,推动城市建设迈向绿色、智能和可持续发展。未来的土木工程将不再只是钢筋水泥的堆砌,而是低碳环保与科技创新的舞台。BIM、物联网和人工智能等“黑科技”将让工地变得智慧而高效,让每一座建筑都充满“智商”。
当前,被称为“基建狂魔”的中国,已经通过一带一路等合作纽带“走出去”,以卓越实力在全球市场“立起来”。中亚的沙漠、非洲的大草原、欧洲的城市里都能见到中国建造的身影,中国式现代化建设的成果也为世界人民带来了福音。未来的土木工程,不仅是城市的脊梁,更是美好生活的基石,承载着人们对绿色、智能和可持续生活的无限向往。
同学们,你们正站在行业的前沿,未来的城市建设需要你们的智慧与创新!在学习中,要注重理论与实践结合,掌握BIM、编程等跨学科技能,保持终身学习的态度。在技术攻关上,要聚焦绿色建筑、智能建造和灾害防御等领域,为行业可持续发展贡献力量。在职业发展上,可以选择深耕技术、跨界融合或创新创业,成为专家、管理者或变革者。土木工程是一个充满使命感的行业,你们的每一份努力都将为城市和生活创造美好。勇敢追梦,脚踏实地,未来的土木工程因你们而精彩!