异形多曲面复杂空间结构建造关键技术.pptx

1、异形多曲面复杂空间结构建造关键技术C H I N A C O N S T R U C T I O N F I F T H E N G I N E E R I N G B U R E A U C O.,L T D.C H I N A C O N S T R U C T I O N F I F T H E N G I N E E R I N G B U R E A U C O.,L T D.立项背景和总体思路一一二二三三四四关键技术和创新成果知识产权和第三方评价指标先进行和实施效果五五经济社会效益及对企业技术进步的影响 一、立项背景和总体思路1.1 立项背景n独角兽企业含义：所谓独角兽企业，被认为

2、是2013年风险投资家AileenLee创造出来的概念:简单定义就是估值在10亿美元以上的初创企业，也有投资机构将初创定义为成立不到10年。独角兽企业被视为新经济发展的一个重要风向标，主要出在高科技领域，互联网领域尤为活跃。“对投资者来说，独角兽的增长速度和潜力是最吸引他们的地方。这些独角兽企业的估值变化很快，作为爆发式成长的代表，“独角兽”企业被认为是新经济时代科技创新的集中体现。“2018全球独角兽企业高峰论坛”（成都5.19）以独角兽企业的引进培育为特色，以智慧复合型绿色生态园区建设为基础，通过中外合作，集合多方智慧，比肩国际标准，用最先进的理念和国际一流的水准进行城市设计和建设，将“独

3、角兽岛”打造成为独角兽企业领航地，使之成为新经济新动能的代表。为发展新经济、培育新动能，成都2017年在天府新区成都直管区宣布启动全球首个“独角兽岛”规划建设。“通过对新经济发展的研究和独角兽企业的研究，把天府新区规划建设的独角兽岛 定位为聚集发展新经济、培育独角兽企业的最具代表性的产业载体性项目。1.1 立项背景用地规模：总用地1006亩，净用地478亩建设规模：约136万投资总额：约193亿元新经济产业聚集区，独角兽企业成长地，场景示范区，要素聚集地，生态创新区n 项目定位n 招商引资商汤、云从、安谋、前海金控等10余家企业确定入驻锐明、少城时代、卓杭游戏等意向入驻的已落地企业21家意向入

4、驻的在谈企业40余家1.1 立项背景1.1 立项背景夏夏SUMMERSUMMER冬冬WINTERWINTER如果成都下了一次雪如果成都下了一次雪.If it snows in Chengdu 本课题依托的项目位于独角兽岛北侧、兴隆湖畔路东段、鹿溪河以南、梓州大道以西、总用地面积25716，总建筑面积约12205，其中地下建筑面积3717，地上建筑面积8488，建筑层数三层：地上两层、地下一层，高约20m。建成后具备规划展示、商务会议、企业服务及独角兽岛项目建设指挥部的功能。作为独角兽岛建筑“样板”，启动区展厅整座建筑除地下车库部分外几乎没有一条正交直线，外轮廓为自由曲线，展厅工程在外观造型、空

5、间品质、材料选择、实施完成度等方面均具有极高要求。1.2 总体思路一种“扁平T型截面”异形多曲面单层网壳结构形式一种联合胎架工艺装置设计、生产及施工为一体的数字化建造技术异形多曲面复杂空间结构展厅数字化建造关键技术一种幕墙可调节球形节点 二、关键技术和创新成果2.1 一种“扁平T型截面”异形多曲面单层网壳结构形式 本项目针对扎哈哈迪德对建筑造型突破常规的设计需求：多重流线形曲面构建成了复杂的空间异性造型，立面及屋盖采用独特的空间自由曲面，在建筑物中心位置设置漏斗状采光中庭，屋面设置三角星状透光玻璃，屋盖及漏斗中筒室内空间结构构件外露，结构就是建筑形态本身的高难度空间视觉要求。根据建筑方案的外观

6、造型及功能需求，对结构静力及模态进行了相关分析。分析结果：屋盖悬挑端是整个结构变形最大的地方，单纯的单层网格结构无法实现这么大的悬挑，需增大屋盖周边底部曲线形环梁刚度和前段网格截面尺寸以实现整个屋盖结构承载力验算及变形控制要求，同时环梁根部采用钢桁架加腋的方式更进一步的提高悬挑根部结构刚度和承载力，经试算结构环梁最小尺寸需1500X40，屋盖单层网格区杆件截面P400451X25，环梁和屋面杆件截面尺寸均较大，结构经济性指标和建筑整体内部尺度控制均较为困难，视觉感官效果不理想。建筑概念方案雏形图建筑概念方案雏形图结构概念模型对比图2.1 一种“扁平T型截面”异形多曲面单层网壳结构形式 等参线分

7、割法：提取曲面一个方向的等参线（结构线），将等参线延长度方向等弦长（也可等距离）分割，通过连接分割点得到四边形网格或三角形网格，同时增加立柱个数至8个，减少悬挑跨度。项目组通过结构功能分析，立面不宜采用直线型立杆支撑屋面网格，不利于幕墙支撑，且受力不合理；周边环形边界，墙面网格、屋面网格应一体化设计，发挥相互协同支承作用，周边环形边界采用立体桁架形式加强边界且节约用钢量。结构优化对比：相比于外环桁架+圆管单层网格的结构形式的杆件无方向性，表皮、幕墙、结构构件非一体化设计，需增加较大支托连接幕墙，幕墙和结构表面距离较大，整体效果不够简洁通透的缺点；优化后的外环桁架+矩管单层网壳的结构形式类似于“

8、扁平T型截面”造型，整体刚度较大，外侧幕墙和结构表面距离可大幅度减小，通透灵动，造型美观。圆管单层网格结构方案雏形图矩管单层网壳结构模型图等参线分割法划分网格图2.1 一种“扁平T型截面”异形多曲面单层网壳结构形式 项目团队通过对多种结构方案的对比与推敲，配合建筑方案进行改进及演变，最终研发了这种与常规单层网壳结构相比，壳体作用不明显，受力状态介于梁受力和壳体受力之间的一种“扁平T型截面”异形多曲面单层网壳结构形式，丰富了网壳结构截面形式，满足了建筑造型需求现场实施效果图方案效果图2.2 一种联合胎架工艺装置 本项目屋盖结构为异形多曲面复杂空间网壳，每一个小三角形单元均为不相同的不规则结构，同

9、时由于整体建设工期的严格要求，如何在满足工序交叉的情况下，提高钢结构吊装的施工精度先的尤为重要。项目团队根据现场实际情况，研制了一种由柱脚钢梁、标准格构胎架、顶部钢梁及分配梁相结合的联合胎架工艺装置，通过提前利用数字化建造技术进行主体单元拆分及联合胎架的模拟布置，解决了异形多曲面复杂空间网壳与桁架楼层板交叉施工工序冲突的难题，提高了现场施工效率，缩短工序之间的工期，同时也提高了网壳高精度吊装的施工难题。组合胎架平面布置图胎架布设三维示意图联合胎架工艺装置示意图现场实施效果图2.3 一种幕墙可调节球形节点 本项目中筒及屋面玻璃幕墙系统采用平板拟合双曲面的设计，任意两个大三角划分的面板之间均带有角

10、度，设计上对板块划分、构造系统对角度的适应性要求极高，由于本项目的复杂建筑造型，异形多曲面复杂空间网壳结构的生产加工误差、吊装误差及卸载变形误差均不可避免，同时幕墙安装过程所施加的荷载对整体刚网壳结构所产生的变形同样也会引起幕墙构件的偏差，根据现有设计节点，由于太过于理想化，允许偏差几乎为零，势必会引起幕墙安装胶缝无法汇集于一点。原设计节点图外观错缝节点模拟图2.3 一种幕墙可调节球形节点 针对复杂异形组合幕墙构件偏差难题，为确保复杂异形组合幕墙外立面精致协调的外观效果，项目团队研发了一种钢圆管、钢球及连接钢板组合而成的可调节球形节点，根据不同曲面、不同点位的实际高度，选择不同长度的圆钢管，再

11、通过连接钢板，把不同角度的三角面板幕墙杆件完美的连接在一起，解决了复杂异形组合幕墙构件偏差难题，实现了协调对缝的外立面效果。幕墙球形节点过程安装图实施完成效果图幕墙球形节点详图钢管、钢板与圆球连接示意图2.4 设计、生产及施工为一体的数字化建造技术 针对“扁平T型截面”钢构体系的单层空间交叉网格及环桁架单元安装，多曲面水磨石GRC外挂板幕墙及预辊涂幻彩蜂窝铝板幕墙施工，室内大型空间环境下的异形整体有机磨石地面施工及异形大跨度GRG墙体及吊顶施工，从方案设计建模到工厂化下料，现场预安装及大面施工全过程应用BIM等数字化建造技术，解决了异形多曲面复杂空间结构展厅的结构、外装及内装的施工难题，提高了

12、施工工效及质量。设计、生产及施工为一体的数字化建造技术流程图 三、指标先进性和实施效果3.1 一种“扁平T型截面”异形多曲面单层网壳结构形式“扁平T型截面”造型，整体刚度较大，外侧幕墙和结构表面距离可大幅度减小，通透灵动，造型美观，满足了建筑造型要求。3.2 一种联合胎架工艺装置现场交叉施工有序，支撑牢靠、起吊安全、定位准确、焊缝饱满，整体结构牢固。3.3 一种幕墙可调节球形节点双曲预辊涂幻屋面铝板幕墙系统，曲面顺滑、线条精确流畅、外观幻彩灵动、与整体建筑造型相得益彰。3.4 设计、生产及施工为一体的数字化建造技术项目全过程数字化建设运用灵活全面，降低整体施工难度，提高了工效及可建造性。3.4

13、 设计、生产及施工为一体的数字化建造技术园林景观类似于椭圆的空间造型衍生出场地中多样的活动场地和景观形态，其中雨水花园、叠水花园、流水花园、生态群落、智能喷泉（水帘）、波浪坡阳光草坪、各种混播植物及花卉及银杏林等施工，体现了“有机地生长”的“荷塘”设计理念，完美呈现水敏性城市及公园城市的建设标准。3.4 设计、生产及施工为一体的数字化建造技术 室内异形GRG墙体、GRP家具、地面及LED屏，安装牢固、线性流畅无色差、曲线梦幻，实现连通性及激活流动性，阐述了独角兽岛总体规划的创新和未来主义精神，融合了感官体验的影响。四、知识产权和第三方评价4.1 知识产权序号序号类别成果成果奖项奖项级别1BIM

14、1.1国家级第九届“龙图杯”全国BIM大赛综合组一等一等奖1.2国家级第五届中国建设工程BIM技术大赛单项一一类成果成果1.3第十一届“创新杯”BIM应用二等成果二等成果1.4国家级装饰BIM大赛二等二等奖1.5重庆市第四届建设工程BIM技术运用成果一等一等奖1.6四川省“践行绿色新理念助推建筑强省建设”BIM竞赛金金奖全国一等全国一等奖2项，二等，二等奖2项，省一等，省一等奖2项2工法四川省级工法3篇篇省3QC2020年度全国市政工程建年度全国市政工程建设优秀秀质量管理小量管理小组“一等一等奖”，专业级一一项全国全国一等一等奖4项（四川），（四川），一等一等奖1项（重（重庆），二等），二等奖

15、2项、三等三等奖1项（四川）（四川）省4论文已已获发表表2篇篇期刊5发明专利一种大跨钢筋桁架楼承板与混凝土梁组合施工方法；专利号：ZL201810816407.54.2 第三方评价 经四川省建筑业协会召开的科技成果评价，成果总体达到国际先进水平 五、经济社会效益及对企业技术进步的影响 经济效益：本关键技术通过在公司成都广汇雪莲堂美术馆项目及龙泉山森林公园狮子宝景点项目的相关推广及应用，直接技术经济效益统计约：924万元。5.1 经济效益推广应用项目2：龙泉山森林公园狮子宝景点项目推广应用项目1：成都广汇雪莲堂美术馆项目 社会效益：项目前后接待大小型观摩交流会500余次，接待社会各界观摩及交流人

16、员总数超5000人。同时社会各界媒体也争先对独角兽启动区建设进行了报道，其中中央电视台全程跟踪报道建设全过程，社会影响极大，提高了公司在EPC建筑行业的影响力，促进区域内建筑产业的转型和发展。5.2 社会效益 通过对该关键技术的推广应用，总结形成了大量的施工应用创新成果，为企业今后承接类似工程的施工提供借鉴，培养了一批新技术应用的业务骨干，为在全公司范围进一步扩大推广建筑新技术，提高企业生产效率和综合施工能力奠定了基础。同时通过独角兽岛启动区项目的成功实施，得到了业主的高度认可，为独角兽岛后续标段的承接提供了坚实的基础。目前我司已成功承接了独角兽岛园区一、五批次项目的建设任务，整体承接合同额达到了32.3亿元。5.3 对企业技术进步的影响汇 报 完 毕请各位专家批评指正！