2013年度中国钢结构协会科学技术奖系列报道项目篇之一：空间结构与大跨异形钢结构研究应用-论文

２０１３年度中国钢结构协会科学　技术奖系列报道项目篇之一：空　间结构与大跨异形钢结构研究　应用　由中华人民共和国科学技　术部批准设立的“中国钢结构协　会科学技术奖”，经评审委员会　按有关程序和办法进行评审，　２０１３年度共评选出２５项获奖项　目，其中１３人获得首届钢结构　杰出人才奖，并在协会年度常务　理事扩大会议上举行了隆重的　颁奖仪式。中国钢结构协会承办　该奖项七年来，得到了钢结构行　业及上级主管部门的认可，２０１３　年度获得了推荐国家奖的资格。　为弘扬钢结构领域里的新技术　及研究成果，中国钢结构协会科　技事务部对２０１３年度获奖项目　的基本情况、主要创新点以及杰　出人才奖获得者在工作岗位上　取得的成绩和贡献，在《钢结构》　杂志与中国钢结构协会网上　（ｃｎｃｓｃｓ．ｏｒｇ）同步发表连续报道。　２０１３年度报道共分两大部　分，即项目部分（４期）和人物部　分（６期），分１０期登载。　本期报道为２０１３年度获奖　项目第一部分，为大跨空问结构　与异形钢结构研究与应用篇，涵　盖获奖项目ｌ１项。　ｌ、伊旗全民健身体育中心　４３　ｉｎ多层悬挑与７２　ｍ索穹顶组　合结构关键技术应用研究（一等　奖）　本获奖项目主要完成单位　是中国航空规划建设发展有限　公司、中冶建筑研究总院有限公　司等，主要完成人是葛家琪、程　书华、王树、刘景凤、张国军等。　本课题研发了新型多层空　间大悬挑结构体系，通过悬挑外　筒的空间作用，使多层大悬挑结　构多层次空间协同工作，大幅提　高了多层大悬挑整体结构的抗　震及静力延性性能。　课题组对７１．２　ｍ跨度索穹　顶结构体系进行设计、施工研　究，完成了１：４索穹顶结构模型　试验，并将研究成果成功应用于　工程，建成中国大陆地区首座跨　度大于７０　ｍ的索穹顶工程。通过　结构施工全过程仿真分析，提出　了在设计过程中调整结构构件　施工顺序进行结构设计优化的　新颖设计方法，并通过实际工程　施工全过程监测得到了验证。研　究成果成功应用于工程，获得了　多项发明专利。研究成果整体达　到国际先进水平。　．　２、杭州新火车东站钢结构建　造关键技术研究及应用（－－等奖）　本获奖项目主要完成单位　是浙江东南网架股份有限公司、　浙江大学，主要完成人是周观　根、董石麟、赵阳、罗尧治、何挺　等。　杭州新火车东站总建筑面　积约３２万ｍ２，由站房和站台雨　棚、高架桥、国铁附属用房四部　分组成。主要成果有：　１）研制了一套基于三角面　单元积分原理的三维曲面异形　构件展开软件；　２）研发了一套高精度、高效　率的椭圆锥台斜柱加工制作技　术；　３）开发了超大型面积太阳　能光伏金属屋面一体化系统；　４）开发了基于无线传感技　术、具有自主知识产权的无线传　感监测系统，对钢结构施工全过　程进行了性能监测，保证了铁路　既有线正常运行下钢结构的施　工安全。　３、索悬挂体系关键技术研　究及结构优化（－－等奖）　本获奖项目主要完成单位　是中冶建筑研究总院有限公司、　中国京冶工程技术有限公司，主　要完成人是曾滨、张明波、许庆、　王春林、蔡建国等。　本课题在传统的张弦梁结　构、索结构、桁架结构的基础上　提出了新型柔性结构体系（悬挂　索桁结构），系统研究了大跨度　预应力悬索悬挂结构中的索梁、　索桁和悬索景观桥结构。通过理　论分析、数值模拟和模型试验，　结合工程实践及现场测试，深入　探讨了悬索悬挂结构的设计理　论、优化设计方法、结构关键参　数影响规律以及整体概念设计　等关键技术。基于从空间结构简　化到平面结构，从平面结构简化　到结构构件的设计思路，在结构　理论分析、参数分析和模型试验　的结论基础上，给出了悬索悬挂　结构概念设计方法和流程，并用　设计算例加以说明。　通过索桁结构静力模型试　验，得到不对称索桁结构的受力　和变形性能特征，与有限元分析　结果取得了较为一致的结论，得　到了索桁结构的设计施工方法。　通过悬挂索梁结构和景观悬索　桥的工程检测，验证了工程设计　和施工方法。　４、大跨度超高拱形结构提　升施工关键技术（二等奖）　本获奖项目主要完成单位　浙江精工钢结构有限公司，主要　完成人是刘中华、王留成、邢遵　胜、娄峰、叶翔等。　该课题研发的大跨度超高　

斜置巨拱两点累积提升的施工　协会动态　技术，通过调整其吊点的设置、　合理的构件分段、计算机施工仿　真模拟分析和施工实时监控，实　现有效地控制其空中姿态、结构　工作性能和施工精度，提高了施　工效率和施工安全性能，具有创　新性。该技术已成功应用于鄂尔　多斯东胜全民健身活动中心体　育场巨拱结构的施工和新世纪　环球中心中央游艺区钢结构工　程的施工，取得了良好的经济和　社会效益，具有推广价值和应用　前景。　５、跨度１２０　ｍ三角锥体空间　钢结构拼装与滑移施工技术（二　等奖）　本获奖项目主要完成单位　是中国中铁航空港建设集团有　限公司、中冶天工上海十三冶建　设有限公司、国家建筑工程质量　监督检验中心，主要完成人是张　利、刘文军、杨少军、常乐、常银　昌等。　本课题研究内容有如下几点：　１）跨度１２０ｍ三角锥体空间　钢结构整体滑移的同步性及结　构稳定性；２）钢结构滑移时，桁　架结构应力应变监测及控制研　究；３）多型式轨道与混凝土结构　充分融合的研究；４）杆件规格　多、节点复杂、高低变化大，如何　控制桁架拼装质量的研究。　６、沈阳桃仙国际机场钢结构　施工技术研究及应用（三等奖）　本获奖项目主要完成单位　是江苏沪宁钢机股份有限公司，　主要完成人是万家福、杨建明、　杨金寅、蒋良军、丁剑强等。　在沈阳桃仙国际机场Ｔ３航　站楼钢结构的施工过程中，根据　其“圆管、方管弯扭杆件并存且　数量多，加工、检测及安装定位　难度大，方管弯扭杆件截面小，　精度要求高；空间跨度大，且与　混凝土施工作业面交叉，工期　紧”的特点，研究成果如下：　１）基线距离法的应用。利用　传统的弹线定位方法和计算机　精确定位相结合，对弯扭构件设　置合适的基线和定位点，通过定　位点到基线的距离关系检测弯　扭杆件的加工精度，同时各定位　点的绝对和相对坐标与整体坐　标系的关系作为现场拼装和吊　装的控制定位依据。　２）薄壁箱形空间弯扭杆件　应用Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ（犀牛）软件与　ＡｕｔｏＣＡＤ软件相结合深化放样。　３）多轨道液压顶推曲线滑　移安装。在滑移过程中实现了五　条轨道同步曲线滑移，各轨道的　设置位置、下部的加强措施、所　选用的滑移设备及滑移过程中　各条轨道上的线速度控制等为　重点控制技术。在本工程的施工　过程中，利用液压顶推技术，并　采取了有效的管理和监测手段，　严格控制了安装的精度。该技术　的应用有效提高了安装速度和　精度，在短短两个月内就完成了　滑移的全过程，同时节约了施工　成本，为工程的顺利封顶提供了　保障。　７、大跨度双向叠挑钢结构施　工关键技术研究及应用（三等奖）　本获奖项目主要完成单位　是中建钢构有限公司，主要完成　人是王宏、左旭平、戴立先、方春　生、向纪才等。　本项目以合肥要素大市场　项目为例，针对叠挑结构施工提　出了部分支撑——阶段卸载施　工工艺。根据钢结构材质均匀、　传力明确的特点，利用有限元分　析软件对叠挑钢结构的施工阶　段模拟分析，确定关键杆件并对　其进行支撑加固，保证施工过程　的安全性。采用主体结构先施　工，悬挑部分滞后主体结构一个　楼层进行施工，将悬挑结构的荷　载尽早传递到主体结构。通过阶　段卸载，减小叠挑结构的自重，　降低支撑体系的用量，增大支撑　体系的安全系数。单支撑点的卸　载通过截面削弱法，降低材料强　度，使支撑点型材缓慢变形达到　卸载的目的。　采用本成果，支撑体系设计　简单，施工方便，造价较低；采用　阶段卸载施工方法，增大了支撑　体系的安全系数；大大减少施工　措施费的投入，经济效益较好。　８、重庆国际博览中心钢结构　工程新技术研究及应用（三等奖）　本获奖项目主要完成单位　是江苏沪宁钢机股份有限公司，　主要完成人是高继领、杨国松、　傅新芝、李建华、周永明等。　重庆国际博览中心上部结　构包括三大体系：钢结构体系、　金属屋面体系及铝格栅体系。钢　结构体系存在大量的厚壁钢管　及弧形弯管，且均为外露结构，　传统施工工艺无法满足项目的　质量外观和工期进度要求。本项　目主要完成了以下工作：　１）进一步开发了大直径厚　壁钢管的加工技术和弧形弯管　成型加工技术，解决了传统加工　方法加工周期长、外观成型不能　满足本项目要求的难题。　２）对铝格栅结构板式节点　设计理论、板式节点形式的安全　可靠性进行了理论研究分析，创　新了大体量铝格栅施工工艺，该　工艺施工方便，易于推广应用。　３）引进了脚手管扣件拼装　胎架在铝结构工程中的应用，解　决了传统固定钢结构拼装胎架　费人工、费材料、费工期的问题，　满足了本工程铝格栅双曲、椭圆　台阶对拼装胎架的精度要求，大　８８　钢结构２０１

４年第６期第２９卷总第１８６期　大缩短了工期，创造了良好的经　济价值。该成果在第八届中国花　卉博览会主场馆项目进行了应　用，取得了较好的社会效益。　９、沈阳文化艺术中心钢结构　施工技术研究及应用（三等奖）　本获奖项目主要完成单位　是江苏沪宁钢机股份有限公司，　主要完成人吴文平、傅新芝、孙　夏峰、刘华、丁剑强等。　沈阳文化艺术中心总建筑　面积约８．５５万ｍ　，外形酷似一颗　钻石，主体建筑主要由１　８００座　的中央剧场、１　２００座的音乐厅　和５００座的多功能厅三部分组　成。主要研究内容如下：　１）超大型铸钢节点的安装　新技术。结合计算机仿真模拟技　术，开发了“地面预先定位再高　空安装”的新技术，采用坐标转　换，在地面预先将铸钢件定位准　确，减少了安装时间，提高了安　装精度。　２）合理的焊接顺序和焊接　工艺技术。采用合理的焊接顺序　减小了焊接应力，厚板的层间温　度控制减小了焊接残余应力，有　效改善了焊接过程中的应力分　布状态，保证了焊接质量。　３）卸载监测点的布置。　４）运用有限元软件对结构　施工安装和卸载作详细分析，其　单元“生死”技术的运用极大提　高了施工安装和卸载分析的可　靠性，创造了良好的经济效益。　ｌ０、单层网壳弦支穹顶结构　安装技术研究及应用（三等奖）　本获奖项目主要完成单位　是上海宝冶集团有限公司，主要　完成人是李鸿骏、霍家振、罗兴　隆、程俊彪、曹云巧等。　本项目技术研究以葫芦岛　体育中心体育馆工程为载体，研　究了该工程中重心偏心和存在　仰角的单层网壳弦支穹顶结构　特点，开发了集预应力弦支穹顶　张拉、单层网壳焊接变形控制、低　位整体拼装和同步提升于一体的　结构安装技术。创瓶　如下：　１）通过仿真计算和工况分　析得知弦支穹顶结构预应力张拉　为施工重、难点，采用两阶段张拉　方法，使张拉达到设计要求。　２）采用同步提升方式完成　对重心偏心和具有仰角的单层　网壳弦支穹顶结构实施整体提　升就位。　３）采用环、带控制路径分布　对称焊接的方法解决了单层网壳　结构焊接变形控制的技术难题。　１１、多组不对称筒式悬挂结　构关键施工技术创新与实践（三　等奖）　本获奖项目主要完成单位　是中建钢构有限公司，主要完成　人是王宏、戴立先、王朝阳、蒋官　业、陈文革等。　本项目以贵阳会展２０１大　厦为研究载体，创新技术如下：　１）提出全面引入边界条件、　荷载条件、结构材料、几何形态　等的时变特性模拟方法，实现了　精细化施工模拟分析。　２）提出运用标高可调胎架　弱化核心简不平衡力矩，通过调　节支承胎架标高，最大限度发挥　支承胎架对核心筒不平衡力矩　的弱化作用；建立了一套适于多　组不对称筒式悬挂结构的对称　平衡安装技术，该技术以核心筒　的抗弯、抗倾覆为主控指标，实　现了非对称悬挂结构体系的安　全施工。　３）提出了“基于变形补偿的　钢一混凝土附加内力控制技　术”，该技术通过延迟混凝土参　与协同受力弱化钢一混凝土附　加内力，控制混凝土裂缝产生。　４）研制了“便携可拆式吊装　设备”、“安装钢构件用的标高调　节器”、“地脚锚栓预埋定位套　模”、“抱箍式构件及可拆卸式操　作平台”，并获得国家专利。　（来源：中国钢结构协会科技事务部）　１多部委启动钢铁、有色等行业　淘汰落后产能核查　从工信部等部委获悉，工信　部、发改委、财政部、国家质检总　局、国家安监总局、国家能源局等　多个部委已联合启动淘汰落后产　能年度核查。此次核查将分为ｌ０　个工作组，由上述部委司局级负　责人带队，主要考核各地２０１３年　淘汰落后产能目标任务完成情况　和政策措施落实情况。　据工信部介绍，此次核查将　会重点严查长年违规企业，会对　２０１０年以来列入淘汰落后产能　公告，但未彻底拆除落后设备或　生产线的企业实行挂牌督办；核　查还将加强环保、能耗等执法，确　定一批环保、能耗不达标的落后　产能，公布经整改仍不达标的企　业生产线名单，并根据相关法规　进行惩处。工信部透露，由工信部　党组成员、总工程师朱宏任带队　的首个考核组近期已对贵州省进　行了考核，其他工作组也将在近　期赴各地进行考核。　除了严查违法企业外，此次　核查的另一项重点工作是，通过　实地调研，制定下一阶段淘汰落　后产能工作任务和目标，并根据　地方实际情况，进一步落实完善　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．２０１４（６），Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．１８６