北京建工院副总工王泽强：做大跨度预应力钢结构施工技术的引领者

科研课题研究。 先后完成住建部、北京市、集团科研课题，包括《基于BIM的竣工交付系统》《高大模板支撑体系的系统失效路径搜索与传感器优化布置研究》《超大跨单层双向正交索网结构的施工关键技术研究与工程应用》等。主要从事BIM技术、结构监测、索结构、智能建造、“双碳”等相关技术的研究工作。

科技创新与工程应用。 进行复杂超大跨索结构相关技术的研发，包括成形方法、仿真计算分析、施工工艺与施工监测等。近几年，带领团队完成了2022冬奥会国家速滑馆、2022世界杯卡塔尔主体育场、援谏埔寨体育场、印尼雅加达国际体育场、大连梭鱼湾体育场等20余项国内外重大工程的索结构施工。今年又中标了乌兹别克斯坦自行车馆屋盖单层正交索网结构。

其中， 国家速滑馆为2022冬奥会速滑比赛主场馆， 承担速度滑冰项目的比赛和训练。屋盖结构投影尺寸为226m×153m，屋盖索网南北向最大跨度198m，东西向最大跨度124m，最大高差18m， 为世界最大跨度的单层索网结构 。索网结构是由承重索（64mm）、稳定索（74mm）及索夹组成，连接于四周钢结构环桁架，并在环桁架外侧设置幕墙拉索（48mm和56mm），形成刚柔相间、刚柔相济的协同受力体系，我院主要承担该项目索网结构施工。

▲结构三维示意图

▲结构分解示意图

▲ 结构剖面示意图

索网施工采用“地面组装索网，承重索整体提升，稳定索同步张拉”的施工方法，极大提高了施工效率；系统研发了 “索结构施工智能控制平台” ，实现了索网结构施工与监测的信息化和智能化；创新提出了基于单层正交索网结构的索长误差敏感性研究的“一种单层正交索网结构预应力态拉索长度确定方法”，解决了索力和位形的精确控制难题；发明了单层正交索网双索提升与张拉装备，完成超大跨索网结构的高精度安装。通过索力监测和变形监测的监控结果可知，索网结构满足验收标准和设计要求。同时，研究成果取得5项国家专利授权，1项计算机软件著作权，发表相关论文6篇，并 获得中国建筑金属结构协会、中国钢结构协会、中国施工企业管理协会等科学技术特等奖，华夏建设科技进步一等奖。

▲ 2022冬奥会国家速滑馆

成果总结与奖项申报 。近五年取得国家发明专利授权10余项，出版著作4部，发表科技论文14篇，主编了CECS标准《建筑索结构工程施工质量验收标准》，参编了国家、行业及团体标准3项；并参与多项科技奖申报，荣获国家科技进步二等奖1项，北京市科技进步二等奖2项、华夏奖及协会科技奖特等奖、一等奖共6项。

团队群策群力，拉起全球首例超大跨鱼腹式索网结构。 卡塔尔主体育场承担了2022年世界杯的开幕式、闭幕式、半决赛和决赛等重大赛事活动，场馆能容纳92000名观众，比“鸟巢”还多1000个座位。场馆造型呈碗状，外立面由三角形网格划分，屋面造型呈马鞍形，由索膜结构支撑，东西高，南北低。索网屋盖采用48榀辐射状的索桁架构成，每榀索桁架由上下两层拉索、5道钢撑杆以及一个交叉节点板形成鱼腹和鱼尾相连的形状，索桁架连接于四周钢环梁，结构形式新颖。在跨度上，索网跨度近300m， 是世界上跨度最大、悬挑距离最大的鱼腹式索网屋盖 。在结构形式上，鱼腹式结构在径向索桁架没有全部受力之前，结构处于机构状态，稳定性特别差，容易造成提升与张拉过程结构失稳破坏，甚至造成施工安全事故。在验收上，该项目采用欧标和美标作为计算和验收标准，索夹安装误差、环索与径向索调节端调节偏差、结构成形偏差等都是以毫米级来控制与验收。

▲ 2022世界杯卡塔尔主体育场

此前，这种国际上的大跨度体育场柔性索屋盖的施工全部被国外公司垄断。刚开始接触这个项目时，业主和欧洲咨询公司持怀疑的态度审视中国企业，还邀请了国际知名预应力公司技术人员来审查，打算颠覆中方的施工方案。次索张拉工艺讨论时，顾问公司对中方已经使用十余年的抱箍式张拉工艺提出质疑。为打消对方疑虑，并解决种种技术难题，在团队共同努力下，经过2年多的施工仿真计算分析与方案比选， 最终确定了“单层支撑架、组装上下环索，整体提升径向索桁架，计算机控制同步张拉”的施工方法 。通过BIM技术、有限元计算等技术手段，设计了轻便、受力合理、操作简单的提升与张拉工装，保证了提升与张拉的安全性、可靠性。通过计算机同步控制技术，解决了索网提升与张拉的同步性能难题。充分利用“三维扫描”“智能建造”“施工动态监控”等先进技术手段，保证了索网结构成形准确。通过履带吊、塔吊、汽车吊等大型设备，组织百余人进行了近9个多月的奋战，在保证质量前提下，按时完成了索网主索系施工，受到业主、总包等各方一致好评。团队克服40度的高温天气，凭借自己过硬的技术实力，用实际行动回应了各种质疑，出色完成了这一超级工程，包括屋面主索系的深化设计、施工及钢结构卸载监测等，拉起了全球首例超大跨鱼腹式索网结构。

2022世界杯主体育场是目前我国企业在海外建造的规模最大、容纳人数最多的专业体育场馆。 2020年12月，卢赛尔体育场登上卡塔尔当地发行的10元面值纸币，“中国建造”首次登上卡塔尔货币，成为国家名片。2022年11月，卡塔尔中央银行再次推出面值22卡塔尔里亚尔的2022年卡塔尔世界杯特别版纪念钞。

▲2022年卡塔尔世界杯特别版纪念钞

我的兴趣爱好并不多，为了保持健康的精神状态，每天晚饭后坚持1小时快走，周末陪着孩子去公园慢跑几圈，有时也会约三五好友一起聊聊天、喝喝茶，漫谈工作、收获与心得。

关于智能建造技术在建筑行业发展的几点思考。

我国智能建造技术取得了一些研究成果，智能建造装备产业体系也初步形成，国家对智能建造的扶持力度不断加大。我们团队也在索结构的智能建造方面进行了相关研发与应用。

1）建立了针对大型索结构的一整套BIM企业级参数化构件库，提出了基于BIM与三维扫描的钢结构预拼装理论与技术，形成了基于三维扫描点云与BIM的修复技术；

2）研发了基于BIM的预应力钢结构的三维可视化动态监测系统及监测方法，实现了监测数据的实时显示与预警；

3）针对索网结构，开发了动态仿真计算软件，解决了施工全过程连续动态模拟与安全控制的关键技术难题；

4）研发了“索结构计算机同步控制装置及智能控制平台”，实现了施工与监测的信息化和智能化。目前，正在进行课题“基于数字孪生的索结构施工智能装备和控制系统的研究与应用”研究，取得一些成果。

但我始终认为， 智能建造的发展是一个循序渐进的过程，相关技术与装备的研发不能一蹴而就 。现阶段，智能建造技术的发展还处于扫盲阶段，对于建筑业的智能建造技术，将会由点、快、条、面逐级过渡展开。尊重行业发展规律，符合工程实际，结合专业特点，合理经济地选用或研发先进科技与装备，才是智能建造的发展之路。而不能一哄而上，贪多嚼不烂，不仅“华而不实”，还会造成科研经费或投资浪费。

我建议，应加快研究现代工艺制造、智能控制和优化、新型传感感知、数据采集与分析等核心技术；研发自主知识产权的系统性软件与数据平台、集成平台；培育一批智能建造技术创新中心、重点实验室等科技创新基地；编制统一标准、开发面上建筑业的应用程序、推动建立产业大数据资源管理服务体系；加强“危、繁、脏、重”环节建筑机器人研发应用。