复杂结构工程在实践中创新

有人说复杂结构工程就像一个“魔方”，不了解其奥义很难解开谜题。当前，随着我国社会经济的快速发展、科技创新能力的提高，诸多具有巨大建设规模和高度复杂的大型工程不断涌现。复杂结构工程建设是一个国家建设水平的重要标志，具有功能特殊、适用领域广泛以及科技含量高等优势。由于项目规模大、技术应用广、管理复杂多变，因此，对其创新方法和模式的研究探索成为近年来行业内关注的焦点。
近日，由CCDI悉地国际举办的“新立方”建筑文化论坛（北京站）举行，论坛聚焦“复杂工程实践”，包括设计、施工、业主等各方专业人士共聚一堂，深入探讨复杂结构工程的基础理论、技术应用、项目组织及决策管理。
关键词一：协作
随着建筑科学和计算理论的日益完善，许多受力复杂、造型奇特的复杂结构工程的建设成为可能，越来越多的高耸结构、大跨度体育场馆、重荷载厂房等正如雨后春笋般涌现。复杂结构工程目前在学术界还缺乏明确的定义，但其一般具有以下几个特点：对社会、环境、财政和经济会产生重要影响；规模大，技术、组织极其复杂；未知风险多，难以精确控制；缺乏可替代方案。复杂结构工程的实施涉及建设项目的所有参与方和利益相关方，包括政府管理部门、业主、设计机构、承包商、监理方、产品供应商、运营维护人员等，需要各方的参与才能众人拾柴火焰高。
中国建筑设计研究院副总工程师范重说：“近年来，复杂结构工程发展很快，其建设需要技术上的协作。传统的大跨度结构主要有平面桁架、网架、网壳、悬索结构等形式，管桁架、张弦结构、弦支穹顶等结构形式近年来发展很快，索穹顶等最新结构形式的研究工作正在开展。由于建筑设计的复杂性大大提高，单一的空间结构形式难以满足实际工程的多样性需要。”
关键词二：实践
有资料显示，伴随着建设科技工作者的努力，我国在建筑混凝土结构、钢——混凝土组合结构、预应力混凝土结构、预应力装配混凝土结构、预应力钢结构与大跨空间结构新体系方面已经取得了重要突破，新型水泥混凝土材料、纤维混凝土和建筑功能材料的相关成果也为复杂结构工程提供了支撑。
超高层、大跨度……人们在追求高度和跨度时同样追求造型独特、立面丰富、风格多样的建筑艺术，使得建筑中出现了很多平面不规则、立面不规则的高层和大跨度复杂结构，如中央电视台新台址、国家体育场、法门寺合十舍利塔等。范重在接受记者采访时说，大体量复杂结构项目仍然是未来一段时间的方向。奥运场馆建设、世博会等为广大的建设者提供了实践的机会，一大批设计优化、技术合理的复杂结构工程涌现，代表了我国工程创新的高水平。
的确，这些体育场馆多是大型复杂结构，体型庞大、造型独特。如国家体育场“鸟巢”，其结构为空间钢结构体系，整体构造甚至每个结构构件都呈现了极不规则的几何形态；国家体育馆“水立方”的外形为一个195米×195米×35米的立方体，其独特之处在于承重结构是由无数个多面体形成的异型网架构成；中央电视台新台址是由两个向内倾斜的塔楼在顶部悬挑连接成整体，形成了一个不规则的封闭式结构体系，更与传统的高层建筑结构设计理念大相径庭。这些复杂结构的奇异造型，给设计、施工造成了前所未有的困难和挑战。
关键词三：融合
由于复杂结构施工规模大、周期长、过程复杂，施工期间结构受力动态变化，因此可变性强、施工安全需要保障。这是一个融合的过程，要求设计人员必须了解结构的营造过程及方法，考虑施工过程的工况及荷载，对施工过程进行分析；施工管理人员也必须了解结构和建筑设计师的设计意图，掌握施工过程中结构内力和变形的发展情况，从而安全、准确地实现设计意图。
CCDI副总经理朱长青对此颇有同感。他认为，复杂工程实践是一项复杂的系统工程。参与各方的统筹和协调非常重要。设计方、施工建造方、施工总承包方需要一起探讨、沟通和实践。
施工过程的日益复杂催生了BIM、云技术、物联网、施工监测、绿色建筑技术的发展。高质量施工服务的要求，迫使技术的升级。液压爬升模板技术、工程量自动计算技术等新型施工技术通过对传统的施工技术进行转变或优化，从而达到节约时间和成本，保证质量的目的。将现代信息技术与新技术、新工艺、新材料等相结合，推动设计、施工生产过程和方法的创新、企业管理模式的创新、企业间协作管理的创新，也提升了我国建筑业的核心竞争力。