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连中三元 丨苏州中心“未来之翼”科研成果获华夏建设科学技术一等奖等多项荣誉

中衡喜讯
作者 2021.02.07

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  近期,由中亿丰建设集团股份yd12306ydcom云顶、yd12306ydcom云顶-【4008云顶】集团股份yd12306ydcom云顶、江苏沪宁钢机股份yd12306ydcom云顶和苏州金螳螂幕墙yd12306ydcom云顶共同承担的《苏州中心“未来之翼”超长异形网格结构关键技术创新与应用》成果,先后获评2020年度华夏建设科学技术奖一等奖、2020年度江苏省建设科技创新成果一等奖、2020年度江苏省土木建筑学会土木建筑科技奖一等奖。

  集团总工程师张谨作为成果第一完成人,此前参加完成三场专家评审会,并进行项目汇报和答辩,该项目体现的全过程数字技术高水准运用,以及设计施工一体化的精准实现成果,得到各评审组众多院士、大师、专家的一致好评。

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△2020年度华夏建设科学技术奖一等奖

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△ 住房和城乡建设厅关于公布2020年度省建设科技创新成果的通知

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△ 2020年度江苏省土木建筑学会·土木建筑科技奖表彰文件

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  大型地标建筑不仅代表了城市形象,通常也是当地城市建设综合技术水平的集中体现。苏州中心是苏州的城市地标兼交通枢纽建筑,覆盖在其内商业建筑群上的“未来之翼”是目前世界上最大的整体式自由曲面钢网格屋面,同时也是世界上最大的无缝连接多栋建筑的采光顶之一。整个结构不设缝,并跨越支承在下部4个独立结构单体,展开长度约630m,展开面积约3.5万㎡。屋盖地块中轴线有地铁穿过,中庭最大跨度达55m。整个屋面共有超过一万个四边形网格构成,大部分覆有异形彩色玻璃,形如凤凰彩翼,又若展翅大鹏,尽显奋起腾飞之势。“未来之翼”钢结构由yd12306ydcom云顶-【4008云顶】(原苏州工业园区设计院)与SBP施莱希工程设计咨询(上海)公司联合设计完成(详见相关链接),此前双方已共同获多项优秀结构设计奖。

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  该大型自由曲面穹顶设计与建造主要面临技术挑战:(1)结构超长不设缝,跨越多个单体,受各种复杂效应的影响;(2)不同于通常自由曲面采用三点共面的三角形网格,而是以四边形网格拟合自由曲面形态,并需保证幕墙的安装;(3)需克服如运营地铁线等周边复杂环境对施工条件的诸多限制;(4)应用于人流密集的大型城市综合体兼交通枢纽建筑中,在实现轻盈美观地标性的同时,需确保万无一失的安全性。而对于此类诸多难点,传统的设计和建造技术已难以满足。项目组对项目难点逐个击破,完成多项技术改革创新,实现了跨阶段跨专业的设计施工一体化,并在全过程实现数字化协同。主要创新点包括:

  ■ 超长异形网格结构的形态优化设计与建造技术

  研发抗放结合、刚柔相济的新型结构体系和节点构造技术,并基于参数化找形分析技术,实现最优受力的结构形态,尤其55m跨的无柱中庭大空间,主要构件仅250mm高。同时整个自由曲面实现近乎均匀的四边形网格划分,并控制网格曲率在合理范围,为采用经济的冷弯玻璃幕墙提供基础。

  ■ 超长异形网格结构的全方位数字化性能分析技术

  采用全方位的数字化仿真技术,对结构抗震、抗风和排水等进行性能设计与优化,同时研发参数化复杂节点建模优化和制图自动化技术,保证设计与建造之间精准高效的信息对接。

  ■ 大跨度可调节装配式钢桁架移动平台在跨运营地铁区的研究与应用

  在跨运营地铁上方首次使用大跨度可调节装配式钢桁架移动平台,通过跨度调节实现结构自转换,解决多专业密集交叉重叠施工对运营地铁的影响。

  ■ 超长单层曲面网格钢结构全过程建造技术研究及应用

  基于建造全过程仿真模拟技术,解决复杂受力分析难题,优化施工安装顺序,通过“分区建造、分区合拢、分区卸载、变形协调”的施工技术,实现了优质、安全、高效的建造。

  ■ 超长异形网格结构自由曲面玻璃幕墙数字化适应性分析与建造技术

  研发50mm超宽胶缝等构造技术,解决幕墙受主体结构变位的影响;创造性地对平面翘曲值60mm内的玻璃板块(占总数80% )采用冷弯工艺实现自由曲面效果,大大降低造价。

  ■ 超长异形网格结构自由曲面玻璃幕墙数字化施工技术

  通过数字激光测绘14.4万个空间点位,实现对BIM模型的碰撞检测和修正;研发轨道式屋面材料运输技术,成功解决高空异形屋面材料搬运、人员周转等难题。

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  该项目基于全过程的数字化协同,从整体形态的构筑优化,到每块玻璃的制作安装,各阶段保证了完美的契合度,而最终可以玻璃板在常温下的自然冷弯实现这一舒展灵动的大型自由曲面穹顶的建造,体现了数字技术在设计、分析、建造和安装全过程运用的高水准和高精度。

  项目共形成专利、著作、论文、软件著作权和工法等成果40余项,获各类省部级以上奖项10余项。

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  研究成果有力保证了项目的顺利安全实施,实现了轻盈的地标特征,自2017年启用以来各功能运行情况良好,得到了各方一致好评。同时,异形结构形态优化设计技术、数字化性能分析技术和冷弯玻璃成型工艺技术等相关成果在重庆来福士广场、苏州湾文化中心、启东文体中心、淄博文化中心、吴江绿地(358米)和苏州太平金融中心等多个项目中得到推广应用,取得了良好的社会效益和经济效益。

  此次课题成果获评多个奖项,将有利于为钢结构的更安全广泛使用提供参考,符合国家大力推广钢结构的可持续发展需求,进一步促进建筑产业化升级。

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