核心提示：四川汶川發生7.8級強烈地震，全國都感受到震動，許多網友會關心，奧運場館巨大的屋頂能否經受大風雪的衝擊和重壓？場館的抗震性能如何？除了在施工前進行精細的計算，科技工作者還要對其做大量的模擬試驗來試試奧運場館的“筋骨”。
工程結構試驗通過震點變化倣真不同強度地震；壓力試驗精測鋼梁變形
秘密檔案：
據06年新京報報道奧運場館巨大的屋頂能否經受大風雪的衝擊和重壓？場館的抗震性能如何？除了在施工前進行精細的計算，科技工作者還要對其做大量的模擬試驗來試試奧運場館的“筋骨”。
部分奧運場館的建築安全性檢測，是在北工大工程結構實驗中心進行的。日前記者來到這裡，親眼目睹了奧運場館的高難度的“體檢”。
精測鋼梁防大雪重壓
在檢測現場，記者看到三層樓高的巨大實驗場上，放著各式各樣的鋼梁設備，貼墻“挂”著的十分之一倣真國家體育館屋頂模型（14.4m 11.4m），北工大工程結構實驗中心研究員、奧運場館“屋頂檢測”實驗負責人李振寶介紹，經過兩三個月的試驗，已經基本測試完每根鋼梁的受力情況、鋼結構整體受力情況，不久將把數據反饋到施工方。
羽毛球館屋頂模型正在被研究者和工人們“武裝”，工人們均勻地將一袋袋沙土施加在屋頂結構上，測試其各部分受力的極限值及變化。
“奧運場館的屋頂或者為鳥巢狀、或者為方形蓋子、圓弧形，不管哪種形狀，從規模和構造上來説，都是我們之前沒有真正嘗試過的，正式建成前的實驗顯得尤為重要。”
李振寶介紹。奧運場館除保證奧運比賽期間的正常使用外，還要保證今後的使用。
由於奧運場館墻壁和柱體與普通建築區別不大，技術也比較成熟，還有國家的相關建築標準，因此檢測難度不高，甚至不需檢測，但是大型場館有特殊的賽事需要，必須保證屋頂淩空，中間一般沒有密集柱子支撐，因此對其材質、受力變形後的檢測就顯得相當重要。而且，奧運場館的屋頂一般面積都很大，遇上大風雪，雪積累多了也考驗屋頂的承載能力。所以，技術人員的試驗主要就是通過上壓下拉，來檢測橫跨屋頂以及支撐屋頂的鋼梁的抗壓、變形能力。
千斤頂上設“地震帶”
除了鋼梁抗壓試驗，奧運場館還要做結構抗震試驗。工作人員在千斤頂上放置一塊十幾平方米的鐵板，再在鐵板上放置多個震動點，這些震動點可以模擬不同強度、不同角度的地震，在鐵板上的連線負責把模型的震動和變形數據記載下來。測量出來的數據如果是在合理的範圍內，奧運場館就通過了體檢，如果超過了合理的範圍，設計人員在場館正式開工前，就要根據科技工作者的建議對施工方案進行微調。而那些模型，據李振寶介紹，它們在結束使命後，有可能集中展覽。
對話
“國家體育館”扛住80噸力
奧運場館“屋頂檢測”實驗負責人稱根據模型實驗，奧運場館施工時都曾有微調
給奧運場館“體檢”可是件細緻活兒，負責“體檢”的“醫生”李振寶告訴記者：基本上所有的場館，經過體檢都要進行微調。
新京報：你們主要承擔了哪些場館屋頂的實驗？
李振寶（以下簡稱“李”）：國家體育館、羽毛球館等是與奧運相關的，一般的實驗包括常州體育館等地方場館。
新京報：實驗都結束了嗎？
李：國家體育館的剛剛完成，羽毛球館正在進行當中。
新京報：能簡單介紹一下國家體育館屋頂的“體檢”嗎？
李：第一步是對每根鋼索施加拉力，使它産生與外部壓力反向的變形，在具體實驗時我們拉伸鋼索，每次拉伸前，鋼索要分橫縱編號，因為每根鋼索需要的張力不一樣的。
之後我們就模擬體育館屋頂的實際受力狀態。用“水泥袋”等重物佈滿整個屋頂模型，也就是全加載試驗。實驗時，工人們往1噸小車中裝滿水泥袋，再通過遙控起重機吊放到屋頂，逐漸加重。加載的重量是分層次逐漸加重，每加一定荷載後要穩定10-15分鐘後再開始讀數，這樣可以使模型的不同部分産生相應變形。
我們還有1/2跨度及1/4的加載的試驗。
新京報：國家體育館模型施加了多大的力？
李：總體説大約施加80噸的外力，模擬不超過4厘米以下的變形情況，實際當中就大約是0.4米，在此限度內是可以接受的，若超過這個尺度就不利於整個建築的穩定。
新京報：一般來説，實驗結束，怎樣的結構才是合格？
李：簡單來説，根據實驗調整相關建築數據，要使鋼梁的受力不超過預應力（預先施加的拉力）。
新京報：結果怎樣？
李：（笑），基本上每個屋頂在正式建成前都會有微調，因為超高層或屋頂巨大的建築，設計時憑空想不出如何設計才能達到受力最均勻，如何安排建材才能確保雨雪來臨時，建築能巍然不動，這就需要模型實驗的幫助。
實驗揭秘
9震動臺模倣不同強度地震
研究者們發明出專門的震動臺裝置施加動力，模擬地震或其他劇烈震動情況，對場館帶來的可能影響。
在現場記者看到，偌大的千斤頂上放置了專門的震動臺（一塊大十幾平方米的鐵板），當機器驅動千斤頂運動，震動臺將上下或左右做運動，為放置其上的屋頂或其他模型裝置營造“地震”環境，看看抗震的反應如何。
“鐵板”上還放置著9個1立方米的小“鐵箱”（震動臺），這些小震動臺可以模倣出不同角度的地震。測試者將欲測試的屋頂模型放上去後，開啟機器，大震動臺就帶動9個小震動臺，從不同角度震動，使“屋頂”從不同角度受力，屋頂在猛烈的震動中能否經受考驗，就一一檢驗出來了。
上拉下壓測“骨骼”
李振寶説，鋼材壓力實驗可分為兩方面的內容。一個是鋼索預應力實驗，簡單來説，就是檢驗每根鋼材在壓力下延展變形是否在合理範圍內。
技術人員通過千斤頂等工具，提前給鋼梁施加“拉力”，使鋼梁往上變形；再施加整體的外力，使其往下變形，“上下的力要大致能抵消，這樣可以保證正式建成後，屋頂每一部分即使受到外力，也能‘合理變形’，保證整體的穩定”。此外，實驗中各個鋼梁添加的順序，拉伸多少也很有講究，“不是隨隨便便組裝就成了一個屋頂，”李振寶説，增一分減一分都會影響測量的結果。
土辦法測“骨架”
等各個鋼管、鋼索合理組合後，還要測整體的受力變形情況，怎麼測呢？
技術人員採用的是“土辦法”。實驗中，技術人員先測出一場雨或雪，大致能在屋頂積留多少，能帶來多大的壓力。然後再往屋頂上均勻地添加等重的水泥沙袋，並及時記錄鋼梁承受力變化數據，看其是否能經受重壓，能經受多大程度重壓？
水泥袋也不能隨便擺放的，還要講究位置，或鋪滿整個屋頂，或只鋪滿1/2的區域，或3/4，或屋頂的正中部（挂燈等位置），每一個屋頂可能受壓的狀態，都要考慮到。
綜合上面兩項數據，屋頂鋼梁的變形程度就有了結論，可以給施工者提出改進意見了。
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責編：谷晴
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