科技日報記者 龍躍梅
(資料圖片僅供參考)
6月29日，湛江灣實驗室龍王灣研發(fā)基地（以下簡稱湛江灣實驗室）舉行園區(qū)落成暨漁業(yè)大數(shù)據(jù)中心啟用儀式。
湛江灣實驗室是廣東省委省政府第二批啟動建設(shè)的廣東省實驗室之一，于2018年11月14日獲批建設(shè)，是粵西地區(qū)首個獲批設(shè)立的省實驗室。
大跨度超限結(jié)構(gòu)全國少有
走進(jìn)實驗室，項目核心建筑——101總部研發(fā)大樓顯得格外顯眼。
該總部研發(fā)大樓地上10層，地下1層，建筑高度為49.95米，建筑面積7.7萬平方米，采用大跨度的結(jié)構(gòu)使其如同架在海上的棟梁，形成“海上棟梁”的建筑意向。
據(jù)了解，這個“海上棟梁”采用鋼桁架體系，桁架跨度為53.4米，寬51.5米。桁架底標(biāo)高14.17米，其桁架上部所托存在6層結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)自重荷載超1.5萬噸），結(jié)構(gòu)荷載集度高，屬于多重復(fù)雜類超限結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)體系全國少有，尚無成熟施工經(jīng)驗借鑒。
將“海上棟梁”從美好的設(shè)想變成現(xiàn)實，并不容易。作為項目承建方，中建五局對此有著深刻的認(rèn)識。該項目技術(shù)負(fù)責(zé)人竺磊認(rèn)為，53.4米大跨度桁架上部結(jié)構(gòu)荷載集度高，施工過程中在諸多因素影響下可能會導(dǎo)致大跨桁架結(jié)構(gòu)的實際標(biāo)高、尺寸、位置狀態(tài)偏離設(shè)計狀態(tài)，會使結(jié)構(gòu)的最終幾何變形狀態(tài)與設(shè)計要求不相符。
作為技術(shù)負(fù)責(zé)人，竺磊絞盡腦汁。他積極奔走，從設(shè)計院、到大學(xué)，從工程師到專家教授，他多方請教，一個個細(xì)節(jié)去推敲，從2021年4月開始，討論了將近一年，到2022年初，各方才達(dá)成共識，形成了最終方案。
首先，采用有限元軟件進(jìn)行施工模擬分析驗算，優(yōu)化施工順序，根據(jù)計算結(jié)果對大跨度鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)起拱，以抵消結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生的下?lián)虾推茐模?/p>
通過施工順序的巧妙設(shè)置，在施工過程中形成4次應(yīng)力重分布，以此釋放結(jié)構(gòu)在自重及荷載作用下的應(yīng)力變形，使得結(jié)構(gòu)最終受力狀態(tài)滿足設(shè)計要求；
與此同時，采用可視化智能監(jiān)測系統(tǒng)，對施工期間關(guān)鍵構(gòu)件的內(nèi)力和變形進(jìn)行在線監(jiān)測，將施工數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)相互對比分析，為施工過程中提供可靠指導(dǎo)，并為后期經(jīng)驗總結(jié)奠定基礎(chǔ)。
方案敲定后，項目團(tuán)隊一個個去跟蹤落實，沒有絲毫馬虎。涉及受力方面，為了保證工程的穩(wěn)妥推進(jìn)，竺磊一個個摳細(xì)節(jié)，不敢有一點冒險，總是精打細(xì)算，把空間留得更大，把富余值留得更多。
“看到監(jiān)測有黃色警報，晚上也睡不著；看到順利成型，心才放松下來。”竺磊說，在團(tuán)隊的共同努力下，嚴(yán)格按方案執(zhí)行，穩(wěn)步推進(jìn)，最終“海上棟梁”由設(shè)想一步步變成實體建筑。
形成一套大施工技術(shù)及經(jīng)驗總結(jié)
湛江灣實驗室立足湛江、面向南海、服務(wù)海洋，聚焦海洋裝備、海洋能源、海洋生物三大領(lǐng)域，布局系列科研平臺，聚集各類高端人才，開展科技攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)孵化，聚力打造湛江海洋科技整合平臺，鍛造南海科技棟梁，成為戰(zhàn)略科技力量。
為了把實驗室建設(shè)好，中建五局在“海上棟梁”施工中，運用了包括Tekla軟件、虛擬預(yù)拼裝技術(shù)、有限元軟件施工模擬分析、實時在線監(jiān)測技術(shù)等。
Tekla軟件方面，基于專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)軟件Tekla進(jìn)行細(xì)部結(jié)構(gòu)深化設(shè)計，建立三維實體模型。同時將這些技術(shù)應(yīng)用于BIM當(dāng)中，以便更好地指導(dǎo)現(xiàn)場施工，提升施工質(zhì)量。
虛擬預(yù)拼裝技術(shù)方面，利用三維軟件，將鋼結(jié)構(gòu)分段構(gòu)件控制點的實測三維坐標(biāo)，在計算機(jī)中模擬拼裝形成分段構(gòu)件的輪廓模型，與深化設(shè)計的理論模型擬合比對，檢查分析加工拼裝精度，得到所需修改的調(diào)整信息。經(jīng)過必要校正、修改與模擬拼裝，直至滿足安裝精度要求。
有限元軟件施工模擬分析方面，本項目利用Midas/Gen有限元分析軟件建立考慮施工階段分析的有限元模型，并展開相應(yīng)研究。
實時在線監(jiān)測技術(shù)方面，采用一體化監(jiān)測系統(tǒng)，對鋼結(jié)構(gòu)施工過程中結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變、關(guān)鍵部位變形、溫度進(jìn)行監(jiān)測，并通過協(xié)同軟件進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)控，為施工安全提供可靠指導(dǎo)。
實踐出真知。目前，中建五局圍繞大跨度超限結(jié)構(gòu)已形成2份省部級工法、9份專利、2個課題獲國內(nèi)領(lǐng)先評價，形成一套多重復(fù)雜類超限結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及經(jīng)驗總結(jié)。
“非常榮幸能夠參與到湛江灣實驗室項目建設(shè)中，把建筑圖紙變成了現(xiàn)實的建筑，我感到非常自豪。”竺磊說。
（中建五局供圖）
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