連中三元 丨蘇州中心“未來之翼”科研成果獲華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)
近期，由中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司、中衡設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司、江蘇滬寧鋼機(jī)股份有限公司和蘇州金螳螂幕墻有限公司共同承擔(dān)的《蘇州中心“未來之翼”超長(zhǎng)異形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用》成果，先后獲評(píng)2020年度華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、2020年度江蘇省建設(shè)科技創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)、2020年度江蘇省土木建筑學(xué)會(huì)土木建筑科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
集團(tuán)總工程師張謹(jǐn)作為成果第一完成人，此前參加完成三場(chǎng)專家評(píng)審會(huì)，并進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)和答辯，該項(xiàng)目體現(xiàn)的全過程數(shù)字技術(shù)高水準(zhǔn)運(yùn)用，以及設(shè)計(jì)施工一體化的精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)成果，得到各評(píng)審組眾多院士、大師、專家的一致好評(píng)。
△2020年度華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)
△ 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳關(guān)于公布2020年度省建設(shè)科技創(chuàng)新成果的通知
△ 2020年度江蘇省土木建筑學(xué)會(huì)·土木建筑科技獎(jiǎng)表彰文件
大型地標(biāo)建筑不僅代表了城市形象，通常也是當(dāng)?shù)爻鞘薪ㄔO(shè)綜合技術(shù)水平的集中體現(xiàn)。蘇州中心是蘇州的城市地標(biāo)兼交通樞紐建筑，覆蓋在其內(nèi)商業(yè)建筑群上的“未來之翼”是目前世界上最大的整體式自由曲面鋼網(wǎng)格屋面，同時(shí)也是世界上最大的無縫連接多棟建筑的采光頂之一。整個(gè)結(jié)構(gòu)不設(shè)縫，并跨越支承在下部4個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單體，展開長(zhǎng)度約630m，展開面積約3.5萬㎡。屋蓋地塊中軸線有地鐵穿過，中庭最大跨度達(dá)55m。整個(gè)屋面共有超過一萬個(gè)四邊形網(wǎng)格構(gòu)成，大部分覆有異形彩色玻璃，形如鳳凰彩翼，又若展翅大鵬，盡顯奮起騰飛之勢(shì)。“未來之翼”鋼結(jié)構(gòu)由中衡設(shè)計(jì)（原蘇州工業(yè)園區(qū)設(shè)計(jì)院）與SBP施萊希工程設(shè)計(jì)咨詢（上海）公司聯(lián)合設(shè)計(jì)完成（詳見相關(guān)鏈接），此前雙方已共同獲多項(xiàng)優(yōu)秀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。
該大型自由曲面穹頂設(shè)計(jì)與建造主要面臨技術(shù)挑戰(zhàn)：（1）結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)不設(shè)縫，跨越多個(gè)單體，受各種復(fù)雜效應(yīng)的影響；（2）不同于通常自由曲面采用三點(diǎn)共面的三角形網(wǎng)格，而是以四邊形網(wǎng)格擬合自由曲面形態(tài)，并需保證幕墻的安裝；（3）需克服如運(yùn)營(yíng)地鐵線等周邊復(fù)雜環(huán)境對(duì)施工條件的諸多限制；（4）應(yīng)用于人流密集的大型城市綜合體兼交通樞紐建筑中，在實(shí)現(xiàn)輕盈美觀地標(biāo)性的同時(shí)，需確保萬無一失的安全性。而對(duì)于此類諸多難點(diǎn)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建造技術(shù)已難以滿足。項(xiàng)目組對(duì)項(xiàng)目難點(diǎn)逐個(gè)擊破，完成多項(xiàng)技術(shù)改革創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了跨階段跨專業(yè)的設(shè)計(jì)施工一體化，并在全過程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化協(xié)同。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：
■ 超長(zhǎng)異形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的形態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)與建造技術(shù)
研發(fā)抗放結(jié)合、剛?cè)嵯酀?jì)的新型結(jié)構(gòu)體系和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造技術(shù)，并基于參數(shù)化找形分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)受力的結(jié)構(gòu)形態(tài)，尤其55m跨的無柱中庭大空間，主要構(gòu)件僅250mm高。同時(shí)整個(gè)自由曲面實(shí)現(xiàn)近乎均勻的四邊形網(wǎng)格劃分，并控制網(wǎng)格曲率在合理范圍，為采用經(jīng)濟(jì)的冷彎玻璃幕墻提供基礎(chǔ)。
■ 超長(zhǎng)異形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的全方位數(shù)字化性能分析技術(shù)
采用全方位的數(shù)字化仿真技術(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)和排水等進(jìn)行性能設(shè)計(jì)與優(yōu)化，同時(shí)研發(fā)參數(shù)化復(fù)雜節(jié)點(diǎn)建模優(yōu)化和制圖自動(dòng)化技術(shù)，保證設(shè)計(jì)與建造之間精準(zhǔn)高效的信息對(duì)接。
■ 大跨度可調(diào)節(jié)裝配式鋼桁架移動(dòng)平臺(tái)在跨運(yùn)營(yíng)地鐵區(qū)的研究與應(yīng)用
在跨運(yùn)營(yíng)地鐵上方首次使用大跨度可調(diào)節(jié)裝配式鋼桁架移動(dòng)平臺(tái)，通過跨度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自轉(zhuǎn)換，解決多專業(yè)密集交叉重疊施工對(duì)運(yùn)營(yíng)地鐵的影響。
■ 超長(zhǎng)單層曲面網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)全過程建造技術(shù)研究及應(yīng)用
基于建造全過程仿真模擬技術(shù)，解決復(fù)雜受力分析難題，優(yōu)化施工安裝順序，通過“分區(qū)建造、分區(qū)合攏、分區(qū)卸載、變形協(xié)調(diào)”的施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、安全、高效的建造。
■ 超長(zhǎng)異形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)自由曲面玻璃幕墻數(shù)字化適應(yīng)性分析與建造技術(shù)
研發(fā)50mm超寬膠縫等構(gòu)造技術(shù)，解決幕墻受主體結(jié)構(gòu)變位的影響；創(chuàng)造性地對(duì)平面翹曲值60mm內(nèi)的玻璃板塊（占總數(shù)80% ）采用冷彎工藝實(shí)現(xiàn)自由曲面效果，大大降低造價(jià)。
■ 超長(zhǎng)異形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)自由曲面玻璃幕墻數(shù)字化施工技術(shù)
通過數(shù)字激光測(cè)繪14.4萬個(gè)空間點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)對(duì)BIM模型的碰撞檢測(cè)和修正；研發(fā)軌道式屋面材料運(yùn)輸技術(shù)，成功解決高空異形屋面材料搬運(yùn)、人員周轉(zhuǎn)等難題。
該項(xiàng)目基于全過程的數(shù)字化協(xié)同，從整體形態(tài)的構(gòu)筑優(yōu)化，到每塊玻璃的制作安裝，各階段保證了完美的契合度，而最終可以玻璃板在常溫下的自然冷彎實(shí)現(xiàn)這一舒展靈動(dòng)的大型自由曲面穹頂?shù)慕ㄔ?，體現(xiàn)了數(shù)字技術(shù)在設(shè)計(jì)、分析、建造和安裝全過程運(yùn)用的高水準(zhǔn)和高精度。
項(xiàng)目共形成專利、著作、論文、軟件著作權(quán)和工法等成果40余項(xiàng)，獲各類省部級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)10余項(xiàng)。
研究成果有力保證了項(xiàng)目的順利安全實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了輕盈的地標(biāo)特征，自2017年啟用以來各功能運(yùn)行情況良好，得到了各方一致好評(píng)。同時(shí)，異形結(jié)構(gòu)形態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)字化性能分析技術(shù)和冷彎玻璃成型工藝技術(shù)等相關(guān)成果在重慶來福士廣場(chǎng)、蘇州灣文化中心、啟東文體中心、淄博文化中心、吳江綠地（358米）和蘇州太平金融中心等多個(gè)項(xiàng)目中得到推廣應(yīng)用，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
此次課題成果獲評(píng)多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，將有利于為鋼結(jié)構(gòu)的更安全廣泛使用提供參考，符合國(guó)家大力推廣鋼結(jié)構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展需求，進(jìn)一步促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化升級(jí)。
