砥砺七十载 奋进新征程|我们的建科故事⑥

发布时间 2022年11月29日


  他是一位建筑结构大师,他的梦想是通过结构技术、艺术和美学的结合,成就建筑之美,打造城市新高度,描绘完美天际线。他以梦想为引领,以创新为动力,以技术为支撑,经过多年的产学研联合攻关,在建造技术等方面取得了重大突破。在2021年底召开的国家科学技术奖励大会上,他凭借《复杂受力钢—混凝土组合结构基础理论及高性能结构体系关键技术》项目摘得国家科技进步二等奖。

  他就是中国建设科技集团所属深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司(简称“华森公司”)总工程师、享受国务院政府津贴专家、广东省勘察设计大师、教授级高级工程师、国家一级注册结构工程师张良平。

  勇于挑战,攻克技术难题

  2022年2月,在深圳地标建筑441.8米高的京基100大厦旁,一场庆祝大厦运营10周年的主题摄影大赛正在进行。翻阅这栋当年华南第一高楼的照片,摄影爱好者们对深圳城市更新和建造技术升级的速度之快,感慨不已。与此同时,张良平总工程师也向深圳电视台记者讲述这座大厦的结构之美。

  回顾当时的设计,张良平依然如数家珍,他谈到:“京基100大厦外形创意来源于喷泉和瀑布,大楼设计的平均高宽比已超过当时的规范极限,想要打造出这种又长又扁的建筑外观,每层楼需要多跟大型立柱支撑。根据当时传统的型钢混凝土浇筑法,不仅会占用大量空间与人力,整个大楼的安全都无法保证。”

  于是,他带领的华森公司结构设计团队提出使用一种新型钢管结构的可能性方案。传统的施工工序首先要施工型钢柱,然后施工钢筋,再在外面制模,最后完成混凝土浇筑,可能每一层会逐层增加一两天的施工时间。如果采用钢管混凝土,工序就会变得更加简单,还可以节约施工时间。他告诉深圳电视台记者,型钢混凝土浇筑方式是把型钢放在钢筋混凝土里面,而新型的钢管混凝土浇筑方式,则是钢管在外面,里面浇筑混凝土,其受力性能特别是抗弯性能更好,承载能力也更高。

  为了确保万无一失,张良平领衔的华森结构团队与国内多名知名专家持续展开理论论证,并形成优化结果,最终通过了项目专家委员会的审查。京基100使用的钢板最大厚度达到了130毫米,大厦的用钢量达到了6万吨。经测算,使用钢管混凝土筑,直接为工程节约筋钢1万余吨,节省造价1亿余元,更使整个建筑在局部安全性能方面得到了进一步升级。

  张良平说:“这个结构体系的创新,在突破规范原理的规定上,在创新使用国外最先进的动力弹塑性程序上,还有结构优化上都做得很出色。”该项目获得中国建筑设计奖(建筑结构)金奖、第十三届中国土木工程詹天佑奖。

  研究革新,实现降本增效

  随着团队长达十年的产学研联合攻关,“复杂受力钢—混凝土组合结构基础理论及高性能结构体系关键技术”等多项结构新技术逐渐运用在了广州、南京的多个超高层建筑,得到了有力的实践检验,创造了显著的经济效益。高度为249.5米的南京青奥中心也运用了多项结构新技术,实现了技术突破。在设计上首次采用框架—中心支撑束筒钢结构体系,成为国内建筑设计界的一大亮点。

  南京青奥会议中心具有建筑面积超大、建筑造型奇特、空间关系变化多样、结构受力体系复杂等特性,与同类型建筑项目相比,具有更大的设计和施工难度。加之工期相对较紧,对设计和施工都提出了更高的要求。国内外虽有不少在建或已建的会议中心,但关于会议中心建设和施工的系统化研究还不够充分,这也给华森设计团队进行大胆创新提供了机遇和挑战。通过多个方案的计算对比,团队最终提出采用框架—束筒中心支撑钢结构体系,这在当时,此体系在我国钢结构的应用上尚属首次。

  张良平回忆说:“这是最艰难的计算模型——建筑造型奇特,下部四条腿、中间转换层、上部不规则,这就是会议中心;250米以上、平面不规则、立面上下收分、施工逆作法,这就是青奥双塔。在此复杂的模型里,不断地因为各种原因做调整,可谓难上加难。”

  大型会议中心的设计一直是建筑设计行业领域里“高、大、难”的类别。南京青奥会议中心开创性地采用框架—中心支撑束筒钢结构体系,为建筑设计业界提供了良好的示范样板。南京青奥会议中心也是全国少有的复杂钢结构项目,无论是在结构体系还是在节点设计上都有所创新和突破,该项目在第四届全国建筑结构技术交流会“结构设计技术创新奖”评选中荣获一等奖,同时也荣获中国建筑学会的中国建筑设计奖(建筑结构)金奖。

  张良平说:“作为技术人员,首先要立志为国争光,我们都应该抱有这样一个目标,尤其在深圳,一定要在改革开放政策的引导下,开拓创新,勇于突破。具体到超高层建筑上,就是要通过结构技术突破限制,在更广层面、更高高度上表达建筑思想,创造更多记载这个时代文明的建筑‘遗产’。”