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)大數據中心啟用儀式。
湛江灣實驗室是廣東省委省政府第二批啟動建設的廣東省實驗室之一，于2018年11月14日獲批建設，是粵西地區(qū)首個獲批設立的省實驗室。
大跨度超限結構全國少有
走進實驗室，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，采用大跨度的結構使其如同架在海上的棟梁，形成“海上棟梁”的建筑意向。
據了解，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。桁架底標高14.17米，其桁架上部所托存在6層結構（結構自重荷載超1.5萬噸），結構荷載集度高，屬于多重復雜類超限結構，該結構體系全國少有，尚無成熟施工經驗借鑒。
將“海上棟梁”從美好的設想變成現實，并不容易。作為項目承建方，中建五局對此有著深刻的認識。該項目技術負責人竺磊認為，53.4米大跨度桁架上部結構荷載集度高，施工過程中在諸多因素影響下可能會導致大跨桁架結構的實際標高、尺寸、位置狀態(tài)偏離設計狀態(tài)，會使結構的最終幾何變形狀態(tài)與設計要求不相符。
作為技術負責人，竺磊絞盡腦汁。他積極奔走，從設計院、到大學，從工程師到專家教授，他多方請教，一個個細節(jié)去推敲，從2021年4月開始，討論了將近一年，到2022年初，各方才達成共識，形成了最終方案。
首先，采用有限元軟件進行施工模擬分析驗算，優(yōu)化施工順序，根據計算結果對大跨度鋼結構進行預起拱，以抵消結構在荷載作用下產生的下?lián)虾推茐模?/p>
通過施工順序的巧妙設置，在施工過程中形成4次應力重分布，以此釋放結構在自重及荷載作用下的應力變形，使得結構最終受力狀態(tài)滿足設計要求；
與此同時，采用可視化智能監(jiān)測系統(tǒng)，對施工期間關鍵構件的內力和變形進行在線監(jiān)測，將施工數據和模擬數據相互對比分析，為施工過程中提供可靠指導，并為后期經驗總結奠定基礎。
方案敲定后，項目團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，竺磊一個個摳細節(jié)，不敢有一點冒險，總是精打細算，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，在團隊的共同努力下，嚴格按方案執(zhí)行，穩(wěn)步推進，最終“海上棟梁”由設想一步步變成實體建筑。
形成一套大施工技術及經驗總結
湛江灣實驗室立足湛江、面向南海、服務海洋，聚焦海洋裝備、海洋能源、海洋生物三大領域，布局系列科研平臺，聚集各類高端人才，開展科技攻關和產業(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。
為了把實驗室建設好，中建五局在“海上棟梁”施工中，運用了包括Tekla軟件、虛擬預拼裝技術、有限元軟件施工模擬分析、實時在線監(jiān)測技術等。
Tekla軟件方面，基于專業(yè)鋼結構軟件Tekla進行細部結構深化設計，建立三維實體模型。同時將這些技術應用于BIM當中，以便更好地指導現場施工，提升施工質量。
虛擬預拼裝技術方面，利用三維軟件，將鋼結構分段構件控制點的實測三維坐標，在計算機中模擬拼裝形成分段構件的輪廓模型，與深化設計的理論模型擬合比對，檢查分析加工拼裝精度，得到所需修改的調整信息。經過必要校正、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，并展開相應研究。
實時在線監(jiān)測技術方面，采用一體化監(jiān)測系統(tǒng)，對鋼結構施工過程中結構關鍵構件應力應變、關鍵部位變形、溫度進行監(jiān)測，并通過協(xié)同軟件進行實時動態(tài)監(jiān)控，為施工安全提供可靠指導。
實踐出真知。目前，中建五局圍繞大跨度超限結構已形成2份省部級工法、9份專利、2個課題獲國內領先評價，形成一套多重復雜類超限結構施工技術及經驗總結。
“非常榮幸能夠參與到湛江灣實驗室項目建設中，把建筑圖紙變成了現實的建筑，我感到非常自豪。”竺磊說。
（中建五局供圖）
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