8月11日,在中国建筑金属结构协会组织召开的《大跨重载及悬挑异形曲面屋盖组合结构建造技术研究与应用》科技成果评价会上,经过专家评审,中关村论坛永久会址主会场项目总体施工技术达到国际先进水平,其中3项关键技术达到国际领先水平,北京建工四建公司再添一项高级别科技成果评价。
畅想当代中国科技创造
据悉,该评价会议邀请了七名业界权威顶级专家,清华大学聂建国院士、中国建筑建设研究院总工程师范重、北京城建集团有限责任公司副总经理张晋勋、中国建筑金属结构协会钢结构分会会长孙晓彦等七位评审专家列席参会,合作单位北京建工集团有限责任公司、北京市建筑设计研究院有限公司、北京工业大学、天津城建大学等相关负责人参加,会议由中国建筑金属结构协会钢结构分会副会长董春主持。
中关村论坛永久住址主会场项目作为未来的中关村论坛主要承载地,总建筑面积6.5万平方米,由中街(北京)开发建设有限公司建设,北京建工四建工程建设有限公司总承包施工管理,建成后将打造成可同时满足2000人参会和就餐需求的国际顶级会议中心,并与周边联动形成中关村论坛建筑群,成为全球创新创业者心中的“科技圣殿”和首都北京的“科技会客厅”。其工程遵循“绿色、科技、人文”的理念设计建造,步入建筑内部,近万平方米墙顶一体无边界的共享大厅诠释着科学探索的永无止境,极具视觉冲击力。屋面光伏板、地源热泵等技术的充分应用,为建筑的绿色、低碳、节能提供无限可能。建筑的屋面及周边全部被绿色植被覆盖,钢结构由北向南缓缓抬升,浮于地面之上,人们徜徉期间,仿佛行进在“三山五园”历史文化景区与中关村科学城的交汇点,既能温习传统历史文化的厚重,又可畅想当代中国的科技创造和前沿探索。
成就了三项创新技术
北京建工四建中关村论坛永久会址项目总工程师张帅介绍,项目的钢屋盖结构几乎全部由曲线构成,这意味着构成屋盖结构的钢杆件交汇处,存在着大量无法定位在同一平面的节点,必须逐一节点“细抠”每一处造型线条,才能确保曲面造型施工时完整准确地还原。基于持续深化的BIM技术应用,项目团队组建BIM工作室,专项投入屋面异型曲面结构的科技攻坚工作,面对“三叶草”造型带来的独特曲率,项目团队在BIM建模的过程中采取了“以折代曲”的方案,持续精细优化钢梁截面变化形式和节点,通过折线无限切分的方法准确计算结构造型所需的曲率,顺利实现了屋面造型要求;面对最大跨度47.6米,悬挑21米的超大空间跨度异型钢结构施工挑战,项目团队依托BIM软件计算分析施工阶段钢结构受力情况,对整体施工流程进行线上模拟,最终确定采用搭设临时支撑,分段高空拼装就位的施工方案,确保钢结构施工期间结构受力和形变安全万无一失。
最终,中关村论坛永久会址主会场项目《大跨重载及悬挑异形曲面屋盖组合结构建造技术研究与应用》总结形成了3项国际领先水平创新技术。
一是通过采用Q460高强钢变截面钢-混凝土叠合板组合梁结构,实现了47.6米跨重载屋盖结构跨中1.2米高度,避免了需要在钢梁腹板开洞解决穿越管线的难题,与传统钢桁架结构相比,大幅降低结构高度和用钢量。在混凝土叠合板中采用了不出筋开槽预制板,成功地将混凝土叠合板技术应用到异形曲面屋盖结构,大大提高了施工效率。
二是研发了适用于异形曲面钢结构组合屋盖混凝土叠合板中预制板施工方法,利用BIM技术实现了曲面钢梁与叠合板的结合严密。采用了开槽预制混凝土板技术,无后浇板带,避免了传统预制板出胡子筋安装过程中的难题,完美实现了异形曲面屋盖结构钢梁与混凝土叠合板的组合。
三是研发了超长大悬挑钢结构高精度变形控制及施工技术。建立了变截面悬挑钢梁刚度放大系数的分析方法,采用悬挑梁端预变形、临时支撑随流水单元间隔卸载施工方法,解决了超长大悬挑钢结构位形和内力控制难题,大幅提高工效。
该成果申请发明专利16项,完成软件3部,已在中关村论坛永久会址主会场项目成功应用,取得了良好的社会、经济和环境效益,具有良好推广应用价值。
团队创新是企业竞争力内核
北京市劳动模范、北京建工四建总工程师张莉莉扎根项目,成立职工创新工作室,带领企业专家团队着力开展科研攻关,超前破解技术难题,助力工程提质加速,深度总结形成此项主体结构阶段性创新成果。该项成果的获得为北京建工四建在大型会馆、智能建造等核心技术方面提升了竞争力。
同时,这也是北京建工四建公司首次邀请以院士为首的专家团队前来参会,丰富了成果内核,该项成果的取得是北京建工四建的又一重大突破,为后续获得高水平的科技奖项奠定基础。下一步,北京建工四建将牵头,继续深度总结中关村论坛项目整体创新成果,并且以阶段成果为基础,冲刺钢结构金奖,为斩获詹天佑大奖和鲁班奖奠定坚实基础。(李东华)
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