科技世博向世界報告:建造迷人樓閣 凝固偉大智慧

       2010年江南造船廠迎來了第二次生命。140多年前，中國近代科技在此萌芽，灰色廠房見證了中國工業的蹒跚起步。而今，青磚、鋼架和水泥裹上了新潮外套，舊工廠化身為2010年世界博覽會的明星建築。

       被世人銘記的幾屆世博會，大多是因為留下了如埃菲爾鐵塔這樣曆久彌新的偉大建築。5月1日，世博會将在上海這片中國建築師的寶地開幕。放眼黃浦江兩岸，世博會展區内，一座座中國人營造的奇異建築已經在熠熠閃光。它們有嶄新的肉體，嶄新的靈魂，這靈魂是科技的魔力賦予的。

       鋼鐵積木

       走在中國館屋檐下，沒有人能忽略它遮蓋天空的威嚴。鋼梁像積木一樣橫豎交錯，壘向半空，越向上鋼梁越寬，和塔正好相反。沒有頂點可以聚焦，這對眼睛是一種新鮮的刺激。但這種複雜的“鬥拱”結構，如何能保證安全呢？

       同濟大學土木工程學院李國強教授及其團隊，攜20年的研究成果，順利解決了安全難題。“中國館屬于大空間鋼結構建築，構件跨度從幾十米到幾百米，建造難度很大。”李國強說。為了保證從施工各階段到完工，結構穩固，工程師們想方設法。

       首先，他們利用計算機制定工序，保證在施工中，所有的鋼梁不失方位和角度。這一點很難做到，因為拉升一條鋼梁往往需要幾十個吊點。在這裡，機器勝過人的細心。

       順利搭建後，施工者還需要檢測重要構件的變形情況，由此去判斷建築内部的受力情況與當初預想的是否一緻。在哪裡測，如何測？同濟大學專家們建立的數學模型可以解答。

       過去由于害怕火災，人們給每一根鋼梁和鋼柱覆蓋上防火塗層。中國館沒有這樣做。專家們利用計算機模拟火災，計算出位于不同位置的構件所受到的威脅，由此得出适當的塗料用量。如李國強所說：“如果館内火焰高隻有五六米，就沒必要給位于30米高處的鋼結構刷塗料。”由此大量資源得以節省。

       世博會主題館也是一個“大肚子巨人”，骨架用掉1.7萬噸鋼。它的西展廳有3個标準足球場大小，淨高14米，卻沒有一根柱子。

       它的安全保障，同樣依賴同濟大學專家們的理論總結和大量計算——上海市科委為确保此類大空間鋼結構世博會建築的安全，資助了一個專項研究。

       像中國館一樣，主題館的建造也是高度自動化的。它在園區内首次采用了機器人滑移安裝技術，滑移距離達180米。這項高新技術，在程序設計和機械人制造等方面達到了國際先進水平。

       主題館和另一個标志性建築物“世博軸”都應用了大量鋼索用于固定，怎樣确保鋼索不松動斷裂？通過研發專門測量弦索張力的儀器，李國強團隊完全解決了這一問題。

       先進的科技，保證上海世博會的巨大地标，能夠長期安然屹立。

       地平線下

       世博會展區地下，藏着一個悠閑又繁忙的世界。

     “快速地在黑暗中前進的時候，突然之間陽光來了，你就知道到了我們的世博地鐵站。”上海世博會園區總規劃師吳志強說，“門一打開，車站門口外面都是花卉、竹林、草皮，全在你的眼前。”這裡被人稱作“陽光谷”，它就在“世博軸”的地下。

       世博軸坐落在園區的樞紐位置，六個巨大的“喇叭花”排成一列，用透明的膜造成，可以為下面的遊人遮擋陽光和雨水。夜裡，LED燈會把它裝扮得格外絢麗。但它的功用不止于此。

      “陽光谷”就位于“喇叭花”的正下方。這裡雖是地下，卻有自然柔和的光照，以及潺潺的小溪。光，是“喇叭花”攔截的陽光；水，是“喇叭花”截留的雨水。“喇叭花”的奧秘就在這裡：它向黑漆漆的地下空間輸送生機和靈氣。陽光進入地下後自然漫射，不會有陰影。要歸功于它的獨特造型，以及用高新材料制造的膜。

       有了光和水，綠色植物就可以紮根，地下通道就能變成一條芳草鋪地的林蔭路，時不時還有微風吹拂。風從哪裡來？也來自地面。同濟大學教授、地下空間專家束昱告訴我們，風吹到“喇叭花”上時會形成風壓，上下空間的溫差造成了熱壓，在風壓和熱壓的作用下，世博軸内的換氣得以自然進行。

       由于世博軸的地下空間寬敞而舒适，遊客将不僅僅把它作為通向主要場館的道路，也可以在這裡接受安檢，看展覽、吃飯和娛樂。

       另一個絕妙的創意，是設計師考慮到了人對地下空間的排斥心理，在“陽光谷”與旁邊的平地之間，設立了一片過渡地帶，模糊了地上和地下的區别。

    “整個世博軸有四層，地下空間占總面積的60%，以前的建築是很少有的。”束昱告訴我們，不僅世博軸，世博會的其他建築為了充分利用土地，都做了科學配置。諸如雨水收集，污水處理等功能，凡能擺在地下的都擺在地下。

     一個例子是垃圾處理。在一軸四館，當垃圾丢入垃圾站後，會被壓縮空氣通過地下管道快速輸送到地下集中點，這避免了垃圾車四處來回。國外的一些商用樓和現代園區有此先例，但在中國大規模應用還是首例。

       世博會園區外一個雕塑公園的下方，有世界上屈指可數的大型地下變電站，負責給世博園區供電配電。從地面上的綠坪可一點兒也看不出變電站的痕迹。

     “能夠充分利用地下空間，表明我們的觀念進步了。”束昱介紹說，中國對地下空間的利用水平，曾和先進國家差距很大，但如今這個差距正在快速縮小。世博會建築的地下空間面積之大，更是前所未有。在4個大型館，地下面積與地上面積之比超過了1∶3。