收官那天傍晚，金色的落日餘暉灑在巨大的銀色「天幕」上，反射出柔美的光暈，趙炳陶從場館下方凝視這壯觀的景象，感受自然之美與人工之美的相互輝映，腦海中自動升起了一個詞：「結構的顏值巔峰」。
《瞭望東方周刊》記者王劍英 編輯覃柳笛
國家速滑館屋面索網「天幕」施工建設場景
北京奧林匹克森林公園南園西北側，北京2022冬奧會速度滑冰項目比賽場館國家速滑館內，建設者們鬥志高昂，為即將到來的測試活動做著最後的準備。
國家速滑館有一個親切的暱稱——「冰絲帶」，因其建築外立面盤旋著22條晶瑩美麗的「絲帶」狀曲面玻璃幕牆，取形於運動員高速滑進時冰刀留下的軌跡，22這一數字則與2022年相呼應。
場館的造型美觀、新穎，但將其從效果圖變為實物，建設、施工難度極高，需突破多項技術難點；它被業內稱為「世界級建造難題」，此前被納入這一級別的，有北京大興國際機場綜合航站樓、港珠澳大橋等重大工程。
屋面索網結構的成功實施是攻堅克難的典型例證，在國家速滑館建設團隊口中，這張索網被稱為「天幕」，這一階段的建設施工被稱為「編織天幕」。
2020年5月，國家速滑館斬獲「2019年度中國鋼結構行業的最高工程大獎——中國鋼結構金獎年度傑出工程大獎」，「天幕」的成功「編織」是其主要加分項。
「拿這個獎，一方面是專家厚愛，另一方面，國家速滑館也當之無愧。」國家速滑館公司副總經理、總工程師李久林對《瞭望東方周刊》這樣表示。
「當之無愧」的背後，有何不為人知的故事？
挑戰帶來興奮
2018年2月，李久林正式入駐國家速滑館項目，所有與工程、技術相關的重大問題，都由他負責。
他曾是2008年「鳥巢」建設的總工程師。「鳥巢」成為北京奧運會的時代標誌，亦成為京城的地標建築，他引以為豪。
「鳥巢」是重型鋼結構建築，作為主要承重構件的桁架柱最大斷面達25米×20米，高度達67米，單榀最重達500噸，其總用鋼量達4.2萬噸。它充滿了陽剛美，與對面輕靈的「水立方」相得益彰。
「水立方」的輕靈質感主要由「膜」材料實現。這次，國家速滑館要用鋼結構實現輕盈流暢的整體視覺效果。
與「鳥巢」相較，用更少的鋼材建造一個更高性能的結構體，這是可持續、綠色發展的要求，亦是對土木工程師們的挑戰——團隊興奮地期待著這場實踐。
「天幕」有個頗拗口的專業術語：單層雙向正交馬鞍形索網。可以簡單理解為，有一個巨大的羽毛球拍「繃」在了場館的上方，只不過這個球拍不是由樹脂纖維製成，而是由粗大的鋼索編織而成，不是平面而是馬鞍形，更直白的類比是「薯片形」。
李久林正式進駐國家速滑館項目後，面臨的第一個難題是：索網的材料怎麼辦？用進口索還是國產索？
國際上的普遍做法是，大型體育場館的索網結構採用高釩密閉索，它結構緊密、表面平滑、防腐性佳、承載力強，但國內此前沒有生產過建築用高釩密閉索，而建築用索有其特定標準，如抗拉、抗震、抗疲勞、抗腐蝕等。
在國際市場上，建築用的高釩密閉索並不難買，「但全世界能做出來的工廠主要集中在歐美幾個發達國家，它屬於被少數人掌握的卡脖子技術，像晶片一樣。」李久林說，當時已經有代理商追著找上門來，希望用其代理的國外索。
如何選擇？
李久林（右）在國家速滑館施工現場
「優先用國產索」
當時，整個團隊——包括業主單位、設計單位、總承包單位、監理單位等，普遍認為應「優先考慮用國產索」。
「這和十多年前『鳥巢』建設用鋼的選擇情景，驚人地相似。」李久林說。
十多年前，「鳥巢」建設伊始，同樣面臨核心材料的選擇難題。
由於「鳥巢」被設計為重型鋼結構，且跨度達333米×297米，南北兩側有6根柱子受力極大，當時有兩種材料方案：要麼用150毫米厚的鋼板，Q345級別；要麼用110毫米厚的高強鋼板，Q460級別。二者之間相隔Q390、Q420兩個技術等級。
從技術和綠色建築角度而言，Q460是更好的選擇。但當時，如果進口，國際市場的供貨周期無法滿足建設進度，而國內廠家還沒有生產過建築用Q460鋼。
「鳥巢」建設周期的各時間節點都已經被「鎖死」，團隊只能背水一戰：與我國首家寬厚鋼板生產和科研基地河鋼舞陽鋼廠聯手攻關，從最基礎的力學性能開始研究，通過上百組實驗、上萬個數據分析研究形成標準，乃至培訓工人，最終生產出新中國第一批建築用Q460鋼，一次合格。
「鳥巢」建設所用的700噸Q460鋼全部國產化，自此以後，央視大樓、北京大興國際機場等重要工程紛紛選擇國產Q460鋼，我國高強鋼行業呈現井噴式發展，對建設節能減排、科技發展起到了強大的助推作用。
那段激情歲月曆歷在目，最終的成功也給了團隊巨大信心，國家速滑館最終下決心——用國產索！
時間不等人。進駐工程1個多月後，李久林便帶隊考察了國內最具備生產建築用高釩密閉索能力的3家工廠，摸清基本情況。3家工廠均摩拳擦掌，表達了強烈的願望，希望利用國家建設冬奧工程的平臺，打開國產索的建築應用市場。
2018年5月，河北巨力集團中標，以最大力量組織科研和生產，隨後建設起國內第一條相關生產流水線；5個月後，第一車成品索到達國家速滑館施工現場。
2019年3月，「天幕」編織工作順利完工，屋面索網結構完美呈現。
過程中，有一個細節給李久林留下了深刻印象：巨力集團中標後，仍有國內生產索的企業負責人主動表態：「我們願意當備胎，隨時候補。如果他們不行，我們上！」
「本來他們屬於競爭關係，為了突破難點，能有這樣的情懷，令人感動！」李久林說。
國家速滑館用上了國產索，這一消息迅速在行業內引發震蕩：上海浦東足球場、三亞體育中心等在建大型場館均紛紛選擇國產索。
不久前，北京市某工程的負責人特地來到國家速滑館，在登上屋頂實地考察一番後，回去就決定：「速滑館這麼大工程都用了國產索，我們也一定要用國產的。」
據了解，現在，越來越多國內廠家具備生產高釩密閉索的能力，這推動了整個國際市場上高釩密閉索價格水平和供貨周期的回落。
「這個東西原來是高高在上的，因為中國製造的力量，只能靠國外進口的局面得以改變。」李久林欣慰表示。
國家速滑館公司工程部的工程師趙炳陶則說：「一個行業相當於一張大網，很難實現齊頭並進，必須有一個『點』去牽引著向前，高釩密閉索的突破就是這樣一個點。很幸運能遇上這樣一個點。」
趙炳陶（左）在國家速滑館建設現場
從「買豆腐」到「研究種大豆」
推動高端材料國產化體現了國家速滑館建設團隊的情懷，但李久林說，「如此重大的國家工程，光有情懷可不行。」
國家速滑館是北京2022冬奧會新建標誌型競賽場館，且為永久性場館，要成為我國冬奧質量的標杆之作，「一開始就是奔著建築行業最高獎魯班獎去的，」李久林說。
採用國產索，做第一個吃螃蟹的，壓力巨大，實操階段必須保證萬無一失；此外，建設工期緊張，現場作業人員眾多，任何環節都經不起「重來一次」。團隊只有以嚴謹的科學步驟將各種風險一一清除。
在高釩密閉索的科研攻關階段，設置了三道平行的監測關卡以嚴格把控：巨力集團自身的質量控制體系、國家速滑館建設專家團隊和第三方獨立專業檢驗機構，相當於「上了三重保險」。檢測及監測覆蓋了科研攻關的全過程，包括鋼絲的拉絲、強化、鍍層、編繩……甚至是原材鋼絲的源頭選擇。
李久林曾在團隊內部打趣說：「本想在市場上買盒豆腐回來，沒想到自己開始研究種大豆了。」
核心材料問題解決了，但「編織天幕」的過程此前沒有現成經驗，仍屬於摸著石頭過河。
在國家速滑館停車場，一個已經被拆成幾大塊的鋼模型靜靜躺在角落裡。每次路過，趙炳陶都親切稱它「小傢伙」。
「小傢伙」其實不算小，尺寸22.5米×17.5米，是按照國家速滑館的建築骨架，以1:12的比例做出來的實體模型，由浙江大學空間結構實驗室設計製作，主要目的就是為了在「天幕編織」階段，從施工可行性到受力性能，對設計成果進行全方位反覆驗證。
在此之前，另一支小分隊已經利用計算機空間建模，將速滑館建造過程完整地演習了一遍，「編織天幕」階段模擬了一千多種可能出現的工況，由於運算量過於龐大，普通計算機無法滿足需求，需利用超算中心才能完成。
計算機模擬分析，實體模型仿真，都是為了儘量將可能出現的問題「扼殺在搖籃裡」。此外，實操推進的每一步都採取了協同辦公和聯合驗收機制：每天早上9點，設計方、監理方、總包方、分包施工方、第三方監測方和廠家代表準時開會，分析上一步的結果，根據內業資料和現場情況聯合驗收，任何一方發現問題先解決，待各方全部籤字確認之後才能通過，再部署下一步。
為了節省時間、滿足工期，實操階段採用了平行施工：施工現場仿佛成了一個巨大的汽車組裝廠。
傳統土木建築有句行話：「齊不齊，一把泥。」但這句話不適用於此，因為這是一個「精細活」。
「這麼大體量的土木工程，真正實現了像建造汽車一樣來造一個建築。」李久林感慨，它必須有汽車一樣的毫米級精度：鋼索上面安裝了1000多個傳感器，監測數據隨時傳到後臺，採用智慧機器人實現整個過程的高精度控制。
俯瞰國家速滑館（新華社記者鞠煥宗/攝）
顏值巔峰
2018年12月28日，一個令趙炳陶難忘的日子。
兩年後，他依然清楚地記得那天出奇的冷，零下十幾度還刮著風，但大家情緒高昂，因為連續數月的智慧加汗水艱辛付出後，衝鋒號吹響了，「天幕」正式進入提升張拉階段——「羽毛球拍」在地面組裝完畢，開始往屋頂「提升」了。
「這不是一張普通的網，很不容易！」趙炳陶感嘆。
這是世界最大跨度的正交雙向單層馬鞍形索網，198米×124米的結構體量，鋼索總長度20410米，總重量968噸；其中東西向為98根承重索，單索直徑64毫米，南北向為60根穩定索，單索直徑74毫米，雙向縱橫交錯。
如此大面積且有韌性的一張鋼索網，採用地面編索、整體提升、同步張拉的措施。屋頂不是平面，最高處33.8米，最低處15.8米，落差18米。提升過程中要實現平面到馬鞍形的完美變形；每一條鋼索的受力變化，都牽一髮動全身，為保證索網整體安全、準確到達預定位置，必須確保每根索的索力同步、均勻增長，確保整體受力均衡。
這樣的施工在國內沒有先例，難度首屈一指。
為了這次提升張拉，184臺不同型號的千斤頂、98臺油泵、14臺泵站、158套工裝、11臺25噸汽車吊、6臺直臂車和1套同步控制系統一齊上陣——在同一個項目中使用如此多設備，在國內亦屬首次。
「天幕」的提升張拉共進行了3個月。2019年1月29日，完成提升；3月19日，完成張拉；4月26日，完成鎖定。經檢測，各項指標參數均在設計範圍內，鋼筋鐵骨「天幕」工程完美收官。
收官那天傍晚，金色的落日餘暉灑在巨大的銀色「天幕」上，反射出柔美的光暈，趙炳陶從場館下方凝視這壯觀的景象，感受自然之美與人工之美的相互輝映，腦海中自動升起了一個詞：「結構的顏值巔峰」。這位理工男打起了一個文藝的比方：「鳥巢」好比少林寺，剛猛範兒；速滑館好比武當派，飄逸範兒。
「天幕」工程如此艱巨且無先例，核心材料高釩密閉索在國內還得科研攻關，那為何要選擇索網這一方案？有沒有別的替代方案？
李久林解釋，除了索網結構，設計團隊還對比了其他方案：鋼桁架和網架方案。從超大跨度而言，桁架和網架更為成熟，但屋頂厚度會高達8米-10米，且「冰絲帶」的完美造型難以實現；索網則更加輕盈，用鋼量僅為桁架的四分之一，且節省了幕牆和空調運行的費用，這種方式實現了用材、造價、安全性、建築效果、可維護性等各方面綜合最優效果。
2020年5月，喜訊傳來，國家速滑館以最高分148.5分榮獲 「2019年度中國鋼結構金獎年度傑出工程」大獎，這是國內鋼結構行業的最高獎項，每年不超過3個。此前獲得年度傑出工程大獎的還有北京大興機場綜合航站樓、中國尊大廈等項目。
以中國工程院院士聶建國為首的12位現場評審專家一致認為，國家速滑館工程團隊通過智慧建造進行科技攻關，完美解決了高性能鋼材應用、鋼結構滑移、索結構應用等眾多技術難題，其建設質量和標準達到國際領先水平。
現在，國家速滑館已完成了「精耕細作」「拔地而起」「編織天幕」「絲帶飛舞」和「最快的冰」五個建設階段，建設團隊正全力打造「智慧的館」，為這處冬奧新場館、首都新地標的最終揭幕貢獻力量。