福建泉州的霞田文体园体育场的索网屋盖成形                              ■企业/供图

        对北京建工建研院的技术团队来说，如何让坚硬的钢索有丝滑感已经找到了答案。

        近日，位于福建泉州的霞田文体园体育场的索网屋盖顺利成形。让这座造型酷似闽南风格建筑的体育场完美呈现，对团队负责人之一的高晋栋来说，这段经历难以忘怀。

        霞田文体园体育场位于泉州市德化县，结构设计灵感来自闽南建筑高大挑檐的风格，屋面整体轻盈飘逸。

        作为北京建工建研院结构所空间部副主任的高晋栋给这种结构起了一个有些拗口的名字——“一边刚性+三边柔性”边界大跨度斜拉单层正交索网结构。“其实就是体育场屋面结构，一边为硬质钢环梁，另外三边为柔性拉索结构，而因其闽南建筑‘燕尾脊’造型概念，整体看上去如同用两根杆子挑起一块幕布的感觉，国内也是首次采取这种结构形式。”高晋栋说。

        提前半年，项目团队就开始对方案进行深化设计，从最初的概念图到最终的结构落地，高晋栋记不清在会议室讨论了多少次方案，方案又多少次被推翻。

        本着一切从“0”开始的态度，技术团队采取庖丁解牛式的方案推敲。项目最核心的便是两侧50米钢桅杆张拉过程中的稳定性问题，技术人员分别在体育场的两侧桅杆部位各设置刚性支撑构件和巧妙利用永久受力索作为缆风绳，解决了施工过程中的最大难题，确保了整个项目的顺利实施。

        “我们设计了特制的支座来支撑钢桅杆，并在钢管内部灌注素混凝土增强承载力，同时在桅杆顶部搭配多方向拉索形成稳定的受力结构，确保其能支撑住整个屋面索网。”高晋栋说。

        而在钢桅杆顶部，一段6米长的柱头附带了大量造型如同耳朵的“耳板”向不同方向伸出。“耳板”就是屋面钢索的根，柱头一边拉住环索，使其呈现出“燕尾脊”的效果，另一端通过与地面连接的拉索形成平衡的受力结构，确保环索的造型和稳定性。

        除此之外，在环索连接的索夹设计上，技术人员将原本夹持式的索夹变为了断开式，“因为整体索网的结构传力复杂，环索的形态呈空间扭曲，我们在索夹不平衡力较大的节点部位使用了这种断开式索夹，既满足了结构受力的需要，同时也使得结构造型更加飘逸柔顺。”高晋栋说。

        施工中，技术团队采取低空索网拼装，提升桅杆间环索，后整体提升正交索网，分步分级张拉稳定索和斜索的施工方法，首先将环索“挂”在柱头，并通过企业自主研发的装置如同升旗一样将环索逐步拉升，过程中在对向的钢环梁上安装三道附加索拉住环索，跟随其提升的速度动态调整角度和姿态，确保造型符合设计要求。随后将预先在地面拼装的屋面索网整体提升，重点监测两端桅杆顶部的变形控制，将索网整体提升到指定位置，将东西向的承重索分别“挂”在环索、钢环粱上进行固定，最后张拉南北向的稳定索就位，确保整个索网“崩”在结构上，形成最终的成形效果。

        “屋面两端为了‘拉’出‘燕尾脊’的效果，需要在索网两侧30米至50米的扇形区间索网呈现折线爬升效果，这个过程中容易出现索夹等连接部位受力变形较大，造成拉索断丝等影响结构安全的问题。”高晋栋说，“我们在深化设计时将受力变化较大的部件按照最终成型效果在地面进行预先拼装，待索网整体提升后便可以自然形成稳定结构，确保‘燕尾脊’效果呈现。”

        为了确保工程万无一失，施工时技术团队采用了“基于数字孪生的索结构智能控制系统”，将数字孪生技术与传统索结构施工方法、施工工艺相结合，通过设置北斗位移监测系统，实时监测桅杆顶部位移，实现索结构提升与张拉施工过程信息化、可视化、自动化、智能化等，对施工全过程的变形和内力进行实时监控、安全预警、数据智能采集、自动化分析与决策。