5月17日上午，经过现场评审专家认真细致的评审，国家速度滑冰馆项目以148.5分的良好成绩，顺利通过中国钢结构年度优秀工程金奖现场审查，这是2019年度最高分。
中国钢结构年度优秀工程金奖是中国建筑金属结构协会代表住房和城乡建设部设立的钢结构行业最高工程奖项，从中国钢结构金奖获奖项目中评选而出，每年最多评选三个项目。本次评审，专家一致认为，国家速滑馆项目设计新颖，施工难度大，质量要求高，不仅体现了北京城建集团作为大型企业的管理水平，更是行业标杆，达到了国际领先水平。
“以前我们用的是进口绳索，但使用国产绳索带来风险，何必呢？”“国外供应商追着你卖绳索，为什么不直接买现成的？何必那么麻烦？”……2018年1月，当国家速滑馆公司副总经理、总工程师、副总工程师李久林提出在国家速滑馆(以下简称速滑馆)索网建设中使用国产高钒封闭绳索时，外界就涌现出了不同的声音和意见。
在他们看来，使用国产高钒全封闭缆索风险大、毫无必要：国产高钒全封闭缆索从未在建筑领域使用过，更别说在速度滑冰场这样的重大工程中了；2005年建设“鸟巢”时，北京城建集团项目组与钢材厂家联合攻关，生产国产Q460钢材，是别无选择的“最后一搏”，而“冰丝带”建设本可以选择采购进口缆索这条捷径，项目组却选择了一条“自讨苦吃”的难路。
此前，国内工程建设所用高钒密封电缆长期依赖进口，如果继续沿用国外技术，风险低、压力小，但进口电缆价格居高不下，加之加工、通关等环节，交货期不可控，进口电缆的应用可以说是受制于人。国产高钒密封电缆此前在矿山、缆车等领域已有应用，但在建筑领域尚无应用案例。这也说明国产高钒密封电缆在国内有一定的技术储备，有望在短时间内实现国产化。
这样的话，为什么还要花大价钱去买进口电缆？如果大家都这样，国内高端材料产业还怎么发展？“国内有生产高钒密封电缆的技术储备，但缺的是验证国产电缆可行性的载体，就看谁愿意迈出第一步。”在李久林看来，生逢伟大时代，能建伟大工程，就要肩负起责任、勇于冒险，敢于先试！
在推动高端材料国产化的愿望驱动下，李久林和他的团队拿出当年攻克“鸟巢”国产Q460钢材时同样的精神，走遍了国内所有能生产高钒封闭电缆的顶尖厂家。在调研国产高钒封闭电缆的应用历史和技术能力过程中发现，随着高钒封闭电缆国产化加工水平的逐步提高，只要能制造电缆外层用Z型钢丝，高钒封闭电缆国产化的瓶颈就一定能得到解决。
找准痛点，精准出击。项目组与河北巨力联合攻关，优化Z型钢丝拉拔技术指标、解决拉丝模具难题，仅用三个月时间就突破核心瓶颈，研制出首根试制电缆。试制电缆经过弹性模量试验、静载断裂试验、电缆夹滑移试验、Z型钢丝性能相关试验，并聘请独立第三方检测机构对电缆加工各工序进行平行检测，验证国产电缆的安全可靠性。
为把控索体成型质量，项目部派专人进厂监督，从原钢来源，到Z型钢丝拉拔全过程，再到最后的索体成型，全程监督，最终一次性成型全长20450米的钢索。
从2018年10月21日第一车高钒全封闭缆索运抵施工现场，到2019年3月19日索网张拉完成，这种开拓性的责任感和试验性，使国产高钒全封闭缆索首次在国内大型场馆成功应用，填补了国内技术空白。
技术一小步前进，意味着行业的一大步前进。三亚亚沙会体育场等国内重大项目，纷纷“效仿”速度滑冰场，相继应用国产高钒密封绳，彻底打破了国际市场对高钒密封绳的垄断。进口绳的垄断优势消失，价格开始下降，国内高端材料产业再次实现“并行发展”。
2018年6月15日，当第一块预制弧形看台板在构件厂通过验收时，蔡亚宁难掩激动之情。“这是国内第一块预制弧形看台板！”曾任“鸟巢”建设时期北京城建集团构件厂总工程师、现任“冰丝带”看台项目负责人的蔡亚宁自豪地说。
“鸟巢”建设时，项目组研发了预制素混凝土看台板，14700块预制看台板拼装起来，形成均匀连续的圆形轮廓。如今，得益于“鸟巢”看台板积累的经验，速滑馆的看台板“比原来更好”：由直变弯，曲线全部做成圆弧，非常适合灵活的“冰丝带”。
“不仅如此，速滑馆的1911块看台面板全部采用预制，大量预留预埋。我们还将桩基施工时凿掉的桩头粉碎成再生骨料，作为看台面板的原材料，在项目中实现了闭环绿色应用。”蔡亚宁说，每块看台面板安装时间不超过半小时，整体误差在2毫米以内，国内预制混凝土行业质量再一次实现突破。
从2018年1月22日桩基施工启动，到2020年1月24日灯光亮起，项目团队仅用24个月就完成了“冰丝带”的精心培育、施工、伞盖编织、丝带放飞，创造了卓越的冬奥速度。这背后是城建队昼夜奋战，更得益于并行施工的高效高精度施工。
总建筑面积9.7万平方米的国家速滑馆，耗时两年建成。工程体量不大，但结构极为复杂：8500吨超大跨度钢环桁架、全球最大单层双向正交马鞍形索网结构、3360面玻璃幕墙形成自由流畅的天坛形弧形“外套”、1080块单元化屋面板与索网完美贴合、1.2万平方米亚洲最大冰面……
“速滑冰场各施工环节环环相扣，对施工精度要求极高。正常情况下，钢环桁架施工应在土建结构完成后进行，待环桁架拼装完毕、现场实测完成后，方可进行拉索加工施工。但若按此方式分步施工，工期将增加6个月，时间不允许。”张毅说，在进行地面土建结构施工的同时，还要进行钢结构、拉索结构的材料加工和正式施工。这种土建、钢结构、拉索结构并行施工的方式，正是赢得与时间赛跑的“法宝”。
项目部基于并行施工思路，结合BIM技术、仿真分析、预制装配式等技术，实现钢材、缆索工厂化加工、现场拼装，像造汽车一样在施工现场实现场馆智慧化建设。8500吨钢结构环桁架通过“南北两侧现场吊装、东西两侧整体滑移”快速就位，158根钢索通过“地面成网、整体提升、整体张拉”精准编织成“天幕”。
平行施工能带来速度上的突破，但前所未有的风险也随之而来：土建结构、钢结构、索结构衔接紧密，传力体系复杂，前一个环节施工精度不够，下一个环节就无法顺利衔接，如何保证每个环节的施工精度？
施工过程中，钢环桁架会因热胀冷缩、自重等原因发生变形，变形量会有多大？索网吊装时，因自重原因发生变形，变形量会有多大？索网张拉时，会带动环桁架发生变形，环桁架会变形到什么程度，实际形状与设计值会相差多少？……未知数很多，考验智慧。
基于BIM模型，对钢环桁架在不同焊接温度、自重、滑移、卸载等因素作用下的变形进行模拟分析，计算变形值，在加工、施工过程中对变形进行补偿，确保施工达到设计精度；对索网结构施工全过程进行模拟分析，确定各关键施工步骤对应的索力、球铰支座滑移轨迹、变形等关键技术参数理论值，为索加工、施工监测提供依据……在地下结构施工过程中，4个月的时间里，BIM建模、仿真计算分析、方案论证成为技术团队的“主旋律”，钢结构、索结构等技术难点被逐一攻克，施工方案逐步确定。
但提前开始索网加工，项目组仍有顾虑：如果加工后的钢索长度不符合实际需要或者有误差怎么办？索网通过耳板与钢结构环桁架连接，索耳板在环桁架卸载前已经焊接完成。如果模拟计算出的索长值与实际值有差异，或者钢索加工精度不够，或者环桁架施工精度不够，最终都会体现在索长精度不够上。索长这个事情极其敏感，稍长一点或者短一点，现场无法处理，张拉时就会受力不平衡，好的话会造成张拉不准，坏的话会引发安全事故。
在反复的方案论证中，项目组与厂家共同研发出了消除线缆长度误差的机制：在每根线缆的两端安装套筒状的调节螺钉，通过调节调节螺钉可将线缆长度在两端以10厘米为单位进行微调，从而消除实际测量后存在的线缆长度误差。
“如果没有缆长误差消除机制，谁都不能100%确定仿真分析完全准确，谁也无法下达开始缆索加工的命令。”原项目总工程师石子伟说，为确保平行施工万无一失，项目组不仅下“一手棋”，还留着“二手牌”，依靠缆长误差消除机制，化解了平行施工关键风险。
2018年7月至11月，若从三十多米高空俯瞰两万平米的施工现场，以椭圆形混凝土框架为空间边界，场地内外并行施工的速度一览无余：地面混凝土框架日夜操劳，场地外东西车库屋面钢结构环桁架、滑移轮胎架有序组装，场地内预制看台板百折不挠地吊装；当地面混凝土结构完成后，场地东西两侧环桁架组装完毕即将开始滑移，场地内预制看台板吊装也接近完成；当场地外侧环桁架滑移过半时，框架南北两侧环桁架吊装过半，场地内开始地面索道编织； 当环形桁架顺利对接连接成椭圆形整体时，地索编织完成，即将开始索网吊装张拉；……
场内外并行施工，时空无缝衔接，整个施工现场犹如一个区域分工明确的总装工厂，仅用4个月就完成了原本按顺序施工需要10个月的工程。“最多的时候，3个专业同时开工，近40台机器设备同时运转，就怕专业间争地盘，机器相撞。”在土建、预制看台板、钢结构、索结构等并行施工过程中，项目生产副经理罗建坡的协调工作量急剧增加，每天要重新安排各专业的具体施工地点、材料到货时间、吊车使用的优先顺序等，口干舌燥、声音嘶哑成了常态。
“没看到检测数据，我绝不会签字。”57岁的城建老兵、项目安全总监田宝新脾气急躁钢结构原材料检测，但在审批施工图时，他总是最慢的。私下里，很多人说“田先生能通过审批，不容易”。这次，钢结构环桁架滑落前的审批图，又卡到他头上。
此时，两节长181.9米、宽40.5米的环桁架犹如“巨龙”盘踞在东西车库屋面，即将与已现场拼装好的南北两侧环桁架“汇合”。项目组对田宝新的“㤘”给予了最大的理解和支持，知道这是对施工安全的负责和保障。很快，田宝新看到了检测数据，确认无误后，便在审批方案上签字。
2018年11月16日上午9点，天气晴朗，16台液压千斤顶犹如液压机器人一般，以每秒0.5毫米的速度推动着西环桁架向前移动。巨大的动静惊天动地，让初次看到的人不禁冒汗。但该项目原生产副经理、曾参与“鸟巢”钢结构建设的高树东却信心十足。
此前，项目部已对环桁、滑移轮胎架、滑移轨道、轨道支撑架等滑移方案进行了严谨的模拟计算，按照平行施工理念，东西两侧2750吨环桁将分两段滑移到位。
“第一段为低空轨道滑移，即轮胎架拖动环形桁架在地面轨道上滑移，东西两侧各滑移18米、58米。第二段为高空轨道滑移，即轮胎架留在主体结构外部，环形桁架单独沿高空轨道滑移至主体结构，东西两侧各滑移29米。”高树东说，这是国内首次以高低空接力方式进行滑移，此种方式不仅可以避免东西车库屋顶安装大量高空轮胎架承载力不足的问题，还可以节省支撑材料的使用。
高树东重点关注的是环形桁架的平稳移动、高低空轨道间的平滑过渡以及稳定着陆后的精准连接：低轨滑行阶段，四组滑行轮胎架就像四个“长凳”拖着环形桁架，每个“长凳腿”两侧各有一个液压千斤顶，推动“长凳”向前滑行。四个“长凳”滑行若不同步，就可能卡住，甚至引发倾覆等事故。如此庞大的结构必须在下层滑行轨道上滑行一定距离后无缝过渡到上层滑行轨道，如果对接时出现高差，就可能卡住，无法推动。滑行轨道高于混凝土刚性柱，当环形桁架滑行到刚性柱顶端时，比设计位置高出8厘米，与南北两侧的环形桁架不在同一水平面上。 必须先落地至设计标高后，才能与南北两侧的环桁进行对接，若各部分就位速度不均匀，环桁两端接口处可能出现翘曲、移位，影响精准合拢。同时，环桁截面共有7根主弦杆、12根腹杆，杆件规格繁多，增加了合拢难度。
“同步性是整个滑移过程的核心，既关系到滑移精度，也关系到滑移安全。”高树东说，为确保滑移同步，项目部设置了双保险：通过位移传感器实时监测滑移进度并进行微调；通过全站仪实时检测每个测点的移动值，在每条轨道上每隔5厘米划一条刻度线，每滑移一步后进行微调，每滑移10米暂停滑移，并用全站仪进行全面验证调整。
滑移期间，一组人紧盯着千斤顶数控中心，另一组人则拿着全站仪、钢卷尺潜入环桁架下方，成为冬日里最美的身影，确保巨人推进的精准。采用沙箱卸荷方式，8点同步卸荷，确保环桁架平稳均匀下降；每个接头处设置10米长的预埋节段，卸荷完毕后现场吊装，留出调整空间补偿误差……滑移7天，卸荷7天，2018年11月30日，当最后一根杆准确到位时，8500吨重的环桁架顺利合拢，接头处间隙不超过1厘米，构件错位不超过2毫米，精度超出项目部的想象。
钢结构环桁架滑移施工模拟视频
但此时钢结构并未彻底完工：安装在48个刚性柱顶部、连接刚性柱与环桁架的48个球铰支座还未焊接完成，环桁架也未锁紧形成固定造型。“除长轴方向的4个球铰支座活动范围受限外，其余球铰支座均可在水平方向自由滑动。”施子伟说，这种巧妙的设置，主要是为了解决索结构、钢结构和刚性柱之间的力的传导问题，留出变形空间，避免索网和环桁架的变形对刚性柱施加过大的力。
刚性柱几乎是整个场馆的支撑，撑起了环桁架上方所有的重量。索结构与环桁架、环桁架与刚性柱紧密相连，力会从索网层层传递到刚性柱。索网在张拉承载时，会导致环桁架发生变形。如果将环桁架锁紧，所有变形都会传递到刚性柱上，受力过大的刚性柱甚至可能被扯断。“这种层层的传力体系，决定了球铰支座不能立刻焊接。”史子伟说，这也决定了锁紧球铰支座的条件非常苛刻：气温在10到20度之间、屋面索、幕墙索张拉完成、索网承载完成，这三个条件缺一不可。
国家速滑馆屋面支撑采用柔性索网替代纯钢结构，用钢量仅为传统钢结构屋面的1/4，既节能又美观。索网南北最大跨度198米，稳定索30对，东西最大跨度124米，承重索49对，幕墙索120根，索体总长20450米，是目前世界上跨度、规模最大的单层双向正交马鞍形索网结构。
“这给索网施工带来很大挑战，为此我们采用‘地面织网、整体吊装、整体张拉’的方式进行施工。”张毅说，这种方式将织网阶段的高空作业改成低空作业，创造了与钢结构并行施工的可能性，降低了安全风险。索的放线、织网、吊装、张拉、加载都是有讲究的，必须仔细推敲。
地网布设的精度决定了索网提升张拉的成败。准确控制索夹位置和收紧力大小是保证网设精度的关键。“索夹的作用是固定，每个索夹固定下层一对承重索、上层一对稳定索，保证索网提升张拉过程中，每根索不会滑动、受力均衡。”高树东说，1142个索夹以4米为间隔分布，158根索串联起来，组成一张巨大的索网。
索网的空间马鞍形形状，导致每个索夹都有一定的方向和倾斜度，这就要求每个索夹必须“各得其位”；而如果某个索夹的紧固力与设计值不符，就会因受力不均，导致索网在张拉时发生变形，甚至引发事故。
“工厂下料时，必须在线缆上清晰标注线缆夹具的位置。”高树东说，他们通过仿真分析计算出每根线缆达到设计状态时的长度和索力。加工厂在拉力试验机上将每根线缆拉到设计力状态后，标注锁紧夹具位置，确定线缆长度，然后裁切成线缆。
“电缆夹验收容不得半点马虎，一个都不能漏掉。”最后一根电缆夹安装完毕，项目副总工程师张雷和测量员拿着箱尺、力矩扳手，弯腰逐个检查电缆夹的位置、紧固力。从日出到日落，一天的紧张验收让人腰酸背痛，但也让大家安心不少。
2018年12月30日，经过45天的“穿针引线”，一张长198米、宽124米的巨网在地面上织好，此时，钢结构环桁架也完成合拢。
测量连接耳板的158根索的坐标、倾斜角度，根据测量数据计算索长偏差，并根据偏差值调整索两端的调节螺钉钢结构原材料检测，将索调整到实际需要的长度；逐台检查304台液压千斤顶……测量、计算、调整、检查、技术准备、安全措施有条不紊地进行。在液压千斤顶的“拉力”下，索网将先被顶起，再被张拉，缓缓与钢结构环桁架“相接”。
索网提升张拉过程，实际上是先将承重索提升，“托”住稳定索，再张拉稳定索，带动承重索、幕墙索被动张拉。稳定索的张拉关系到施工的成败。但项目部与设计、监理在张拉方式上产生了分歧。
按照设计要求，无论张拉距离多少，索网张拉都要分8步完成。“如果这样，每一步每对索的张拉距离都会不一样，不太现实，也没有必要在松弛前期就张拉索网。”高树东说，项目部“先初步张拉，再稳定张拉”的方案从未使用过。在与设计、监理多次商讨未果后，项目部顶着巨大的压力，要做“第一个试错的人”。
按照项目方案，在索网初始张拉阶段，张拉采用一步到位，无需多步；在索网张拉阶段，进入稳定张拉阶段，以3厘米为步长，30对稳定索的稳定张拉距离从6厘米到37厘米不等，最快的张拉为两三步，最慢的仅需8步。
张拉过程中，保证每根索同步均匀受力是保证索网安全的重点和难点，可谓“步步为营”。在索网施工微信群里，无论清晨还是深夜，项目、业主、设计方、监理方、分包方等人员都对索力、距离、索网位置等数据进行实时“健康监测”，并将实际数据与实验室数据反复比对，只有每一个数字都完全一致，才会进行下一步张拉。
经过两天的稳定张力，2019年3月19日上午10点，有线网络张紧，整个有线网成为一个壮观而稳定的鞍形的“天空窗帘”。 ER正交电缆网，并为未来的大型跨度电缆网的构建提供了模型。
根据原始计划，应焊接48个球接头支撑和锁定环桁架，但是，根据10-20度的初始温度，屋顶和窗帘墙的结构应开始，并且屋顶电缆和窗帘壁电缆的紧张局势的完成，设计团队为锁定环形杆的设计提供了必要的条件。
在电缆网的张力阶段，刚性圆柱上的环桁架的水平移动是在裸眼上可见的。为了避免使用屋顶板的木板，在安装屋顶面板时，屋顶负荷必须逐渐更换并卸下，以使电缆网保持在稳定的压力状态。
这个挑战是：如何快速模拟1000吨的屋顶面板？
经过重复的讨论，项目部决定使用配重装载设备。
“有线网的结构非常完整，并且符合设计要求，并在2019年4月26日锁定了环形。
在命令下，火花在不到一天的时间内飞行，焊接了48个球接头，钢环和刚性柱被牢固地锁定在固定状态，屋顶和窗帘墙与钢和电缆紧密相连！
“运动员将在速滑溜冰场的冰上打破世界纪录，因此，没有一滴水会从屋顶上泄漏。尽管时间很紧，但在选择屋顶防水材料的情况下，我们必须在炎热的阳光下选择屋顶防水材料。”
为了适应易于变形的柔性电缆网的特征，设计师将直立的锁定金属屋顶设置为适合电缆网格形状的单位块屋顶，从而在每个单位块之间留出一个9厘米的缝隙，以使空间使电缆范围的整体变形造成了覆盖物的范围。系统？
最初，项目部门在新的屋顶系统下选择了TPO防水材料，如果防水材料是平坦的，TPO材料受到其自身特征的限制，并且无法适应差距的变形：“防水物质可以在缝隙上膨胀或堆积的损失。 Shi Ziwei说，这意味着使用TPO材料不再可行。
然后，项目部门对EPDM防水材料进行了强大的适应性，但是，EPDM材料的行业应用可以适应电缆网的变形。
从2018年12月到次年的8月，“进行实验”通过模拟计算成为解决方案，在屋顶上的9厘米差距的最大变形为2厘米。我们选择了5厘米宽和9厘米的水上材料，并通过2厘米进行了2厘米的范围。 ，000张拉伸测试验证了EPDM材料的可行性。
接下来，项目部门选择了三个制造商生产1：1个物理样品，并将其放置在建筑工地，以观察其在遇到近两个月的现场测试之后，终于确定了防水系统和实践，为“水彩”的屋顶防水奠定了基础。
“最后一个单位模型终于完成了三个月的深入设计，终于确定了1,080个屋顶单位块。
“时间和能量的支出值得，也是屋顶构造的必要步骤。”我深入设计，不可能进行处理和自定义。
“如果没有BIM技术，该项目的现任首席工程师Luhuping将无法建设。
"The 22 light tubes circling around the venue are what we call 'Ice Ribbons'. These 22 'Ice Ribbons' are like the tracks left by ice skates when athletes slide at high speed. They will also present a wonderful light show, but the positions of the light strips in the tubes are very particular." Pointing to the Ice Ribbon model, Zhang Yi said that the 2.5-centimeter-wide light strip is not simply placed in the 4-centimeter-diameter lamp tube space, but is specially installed in the one-millimeter gap between the two pieces of glass. The angle of the light strip is then continuously adjusted so that the light can be directly exported through the colored glaze layer between the two layers of glass, ultimately presenting a soft lighting effect.
反复比较玻璃材料后，选择了半温波的玻璃来降低玻璃窗帘壁和S形钢龙骨之间的连接点；激光扫描仪用于检查安装时S形钢龙和玻璃窗帘墙，并进行反复进行微调……追求卓越已使3,360块不同形状的玻璃窗帘壁拼接在一起，以制造出较大的天堂庙宇的巨大庙宇，并少于5 mm的误差。
查看BIM模型中的复杂机电管道，该项目的副机械经理陷入了深刻的思想，他在21年的工作中遇到了最大的挑战。加湿管和屋顶雨水排水管，必须能够适应电缆网的变形；
挑战来自专业活动的环境要求，冰上曲棍球和其他比赛将在亚洲最大的冰面上的12,000平方米进行。
挑战来自速滑溜冰场的椭圆形，在两个地下地板中，主环走廊和管道的长度分别为526米，长488米，22个机电管道和22个机电管道，总长度超过10,000米。安装在弧线中以适合场地的椭圆形形状，这是一个巨大的挑战。
依靠BIM准确地排列管道方向，通过变形监测进行靶向变形补偿，并允许各种管道以独创性的方式穿梭和延伸到环形桁架内...垂直和水平分布的血管逐渐打开，并逐渐打开，并且一个浮华的目的地即将形成。
“我们不仅是建造一栋建筑物，而且还在雕刻艺术品。”为了让双重奥运会的“冰丝带”在双重奥运会上，在2022年的北欧舞台上，在北欧舞台上重新登上了杰出的奥利姆（Olympic）。
