2006年，當自主創新理念深深植根於人們心田的時候，一座座各具特色的奧運場館正在北京拔地而起，新穎漂亮的建築正生動展示著自主創新的成果。

    國産鋼材托起巨大“鳥巢”

    “鳥巢”——人們對國家體育場的習慣性稱呼，形如孕育生命的“巢”，或者更像一個搖籃，寄託著人們對未來的期望。“鳥巢”的外罩是不規則的鋼結構構件編織而成的，支撐鳥巢的24根主桁架柱，既是建築結構，又是建築的外觀。均勻受力的網如樹枝般伸展，置身其中仿佛來到森林……

    要將這個超凡脫俗的創意變成現實卻並不容易：鳥巢結構設計新穎，最大跨度達到333米，總重4.2萬噸，構件造型也很奇特，H型、T型、彎扭狀的都有，對建設和安裝的挑戰性極大，建設中還面臨著焊接、吊裝等等難題。

    建築用料的使用也是一項挑戰。

    由於“鳥巢”的跨度很大，如果用傳統低強度鋼材，將使鋼材斷面增大，焊接部位容易出現問題，尤其是斷面增大之後，焊接過程中也容易産生缺陷。

    有人説，奧運場館建成後是運動健兒的競技場；建成前則是建築師和工程師的競技舞臺。在這個舞臺上，我國的科研人員以及奧運場館建設者們正在實踐著“科技奧運”的理念。

    2005年，河南舞陽鋼鐵公司開始為“鳥巢”量身定做“Q460”鋼材。

    這是一種低合金高強度鋼，它在受力強度達到460兆帕時才會發生塑性變形。這種鋼以前從未在國內生産過。

    “在半年多的時間裏，我們前後進行了3次試製，最終獲得成功。”舞陽鋼鐵公司科技部主任工程師韋明説。如今托起“鳥巢”最關鍵的“肩部”結構的，正是我們自己研發製造的“Q460”鋼材，它具有良好的抗震性、抗低溫性和可焊性。

    這是我國在建築結構上首次使用“Q460”鋼材；而這次使用的鋼板厚度達到110毫米，超過Q460的最大厚度100毫米的國家標準。隨著“Q460”高性能鋼材的成功應用，“鳥巢”所用鋼材全部實現了國産化。

    據該項目公司副總經理張恒利介紹，為確保施工質量，“鳥巢”項目公司和總包單位針對鋼結構工程的特點建立了專項質量管理體系，分別制定加工廠、現場拼裝、現場吊裝質量控制標準程序，使現場每道工序、每條焊縫質量檢測都有章可循，嚴格把關。“鳥巢”焊縫自檢探傷一次合格率達99.5%以上，第三方探傷合格率達到99.9%。經過嚴格整改後，焊接工程合格率達100%。

    在施工建設中，“鳥巢”集中了國內相關專業最前沿的自主創新技術力量，及時解決了其結構設計與施工方案中的相關難題。《大跨度結構溫度場計算方法研究》、《桁架柱複雜節點設計方法研究》、《Q460E—Z35厚板焊接技術及應用研究》、《矩形鋼管永久模板混凝土斜扭柱施工技術及應用研究》等一批設計和施工技術，填補了多項國內空白，為國內建築業整體水平的提高積累了寶貴經驗。

    應用10萬平方米ETFE膜材世界領先

    國家游泳中心“水立方”引人注目。

    “水立方”的奇特建築設計讓人很容易聯想到水的形態，對此，奧運場館的有關負責人作了解釋————從設計方案上看，“水立方”給人感覺是規矩的方形外表，它之所以有水的動感，是由於“水立方”的結構設計遵循了自然界最普遍的結構組成規律，採用一種基於三維空間有效分割氣泡理論的新型空間結構，給人造成視覺上的特別體驗，特殊的方式使“水立方”呈現出別樣的姿態。

    這意味著從設計到施工極富挑戰性，“水立方”對空間結構的發展研究提出了許多新課題。

    另一方面，“水立方”晶瑩剔透的效果是通過一種透明的墻體材料達到的————學名為ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)充氣枕結構。它就是我們見到的“水立方”外表面的藍色泡泡，也就是“水立方”的建築圍護結構。

    這是一種輕質的透明膜材，具有良好的透光性，能為場館內帶來更多的自然光。由於ETFE分子結構排布緊密，能夠承受很大的應力，從而使ETFE氣枕能夠抵抗外界荷載。不僅如此，這種膜還具有自清潔功能，灰塵不易附著在表面，使用壽命長達30年。

    業主單位現場負責人趙志雄介紹，國家游泳中心屋面及墻面使用這種膜材約10萬平方米，這一裝配系統的運用是規模大、構造複雜、綜合技術非常全面的一次。

    由於ETFE膜材充氣枕與傳統的建築材料在物理性能方面完全不同，而國家游泳中心對室內環境又有很嚴格的要求，因此搞清楚這種特殊圍護結構的聲、光、熱特性對室內環境的影響，並提出性能解決措施，對保證國家游泳中心室內環境要求是非常重要的。今天，這些問題有的已經基本解決，有的還在通過相關試驗進行優化。

    在“水立方”的施工現場，ETFE膜材預製的幾何形狀矗立在工地的入口處，如水分子結構般，煥發出澄澈的藍，閃耀著現代科技的光芒。

    直飲水、太陽能與生態水泥

    “希望能在2008年北京奧運會上，讓來自世界各國的朋友們喝上真正‘中國製造’的‘直飲水’。” 中科院生態環境研究中心研究員曲久輝説。曲久輝所在的團隊承擔著“奧運科技(2008)行動計劃”中一個關於優質飲用水的科研項目。

    科技部發展計劃司田野介紹：“2001年7月13日北京申奧成功後，科技部聯合國務院有關部門和北京市政府、北京奧組委共同啟動了‘奧運科技(2008)行動計劃’，先後成立了行動計劃領導小組和‘第29屆奧林匹克運動會科學技術委員會’，目前參加‘科技奧運’的有關部門和單位已擴展到13個。”

    “‘奧運科技(2008)行動計劃’支持了一批科技奧運重大項目和重點課題，在場館建設方面，‘鳥巢’、‘水立方’有關安全結構與施工關鍵技術攻關已取得了重大突破；‘奧運綠色建築技術標準及評估體系’等成果正在奧運場館中進行試用，為‘綠色奧運’提供了支撐。”

    像曲久輝所負責的團隊，針對2008年北京奧運村及場館飲用水安全保障及優質供水問題，經過5年研究，已經在飲用水的砷、氟、硝酸鹽去除等儲備技術方面取得了技術創新，共申請發明專利9件，其中授權6件；還有諸如“奧運綠色建築標準及評估體系”的研究成果，現在已成為北京市制定“公共建築節能評審標準”的重要基礎……隨著奧運場館建設的提速，越來越多的創新成就將會競相呈現。

    另一方面，建設中的奧運場館採用了很多國內企業的創新成果，成為展示我國企業自主創新風采的大舞臺：

    鳥巢、水立方，首次使用了金隅集團北京水泥廠生産的“生態水泥”，它們來自於我國首條消納工業廢料的水泥示範線。

    無錫尚德公司已被確定在“鳥巢”的主通道安裝太陽能光伏發電系統……

    2008北京奧運會不僅是對大規模興建的奧運場館建築的一次“大閱兵”，也是對我國建築技術、建築用材、建築節能、智慧化配套設施等多方面高科技含量的一次檢閱。時至今日，一批奧運場館正在緊張建設中，它們讓世界期待。（記者 曹紅艷）