调整一个方案省下1亿元！大国巨匠张琨进港科大畅谈科技建造

　　

　　全球排名前十的高层建筑中，中国就占了7个。一座座刷新天际线的大楼，到底是怎么建成的？参与过8个400米以上超高层项目建设的中国建筑集团首席专家、中建三局总工程师张琨，在10月27日下午举行的“时代精神耀香江”之“大国建造?筑梦未来”第三场校园报告会上，以多个案例讲述了中国建造背后的科技力量。

　　

　　国建筑集团首席专家、中建三局总工程师张琨

　　突破高度

　　“空中造楼机”一个按钮下去

　　一小时升高一层楼

　　北京第一高楼“中国尊”，地上108层，地下7层，总高528米，为世界第8高。合同工期要求46个月。“而在此之前，没有一个超400米的建筑，工期短于这个时间，这也促使我们采用了很多其他的新的技术，来应对工期需要。”

　　当你远远望向正在建设的高楼时，会发现顶部有一个“大盒子”，随着施工的推进，这个大盒子也节节高升，一直处在建筑的顶部。这就是摩天大楼快速建造的利器——空中造楼机。

　　据张琨介绍，“空中造楼机”即超高层建筑智能施工化装备集成平台，就是把工程施工里面所需的各类设备、设施集成在平台上，打造“超高层建造工厂”，为模板工程、钢筋工程、钢结构安装、消防、照明等提供全方位服务。“就像中国尊大厦在建设过程中使用的‘空中造楼机’，是一个7层楼高几十米宽的的‘大盒子’。它自重就有4000多吨。”

　　

　　大型塔机与平台集成。

　　借助“空中造楼机”，塔机可以与平台整体同步顶升，节约工期，降低了安全风险，提高了施工效率。“完成一层，就顶升一层。”如此庞大的系统，需要有智能化的监控体系。“此还我们专门开发了控制平台，即软件操作平台。实现集成平台全方位在线监测。可以通过运行状态分析、超限安全预警，确保平台安全运行。”据他介绍，正常情况下，只要按下一个按钮，“空中造楼机”在一个小时后，就能提升一层楼的高度。

　　如今，这个超高层建筑智能化施工装备集成平台已广泛应用于多座摩天大楼的建设。“我们把这个技术普及化并运用于普通住宅，它使我们的操作更加安全、施工更加便捷、速度更快质量更好，已被称为‘住宅造楼机’。”

　　突破难度

　　大体积混凝土施工

　　电脑测温间隔最短1秒

　　央视新址大楼于2005年开建，距今已经16年。很多人可能都不知道，当时一个方案的调整，就为这个项目省下了1亿元的施工费用。

　　“央视新址大楼是我亲历项目中的工程难度的代表。”据张琨介绍，央视大楼结构非常复杂。“它的垂直部分实际上是倾斜的，我们叫做双塔楼向内倾斜6度。”而它顶部又有L型的双向悬挑，“塔楼1悬臂外伸67.165m，塔楼2悬臂外伸75.165m，仅悬臂部分总重量约1.8万吨，相当于一般规模的工程钢结构的总量。”另外，项目还有一个悬臂结构，距离地面162.2米。

　　

　　复杂的结构变形控制。

　　面对复杂的结构变形控制，在工程施工的前期，施工方提出过一个比较稳妥又传统的方案：“即搭设一个非常稳固的支架来保证结构不变形或者少变形。”但这个方案缺点也比较明显，仅仅是搭设支架，需要的钢材就有1万多吨。“按2005年的造价，增加的施工费用就有1亿多元，因此这个方案不太可取。”

　　于是，一个借助更先进技术，通过更精确计算以及周密控制的方案最终被施实。“这个方案原理很简单，操作起来只有三五个步骤，感觉确实也很容易做到。”但实际上，这个项目的工程总共有5万多根构件，也就是说在底部一层施工完成之后，上面还会有5万多次加载。如何应对呢？“我们总结出了6大解决方法，包固化流程、迭代分析、预调加工、偏位安装、监控对比及实时调整。甚至请来清华大学、华东设计院等高校来帮忙。”

　　央视新址大楼建造的难度当然不止上面那两点。“超大体积的混凝土施工也是一大考验。”据张琨介绍，仅主楼的底板，就需要混凝土12万立方米，相当于一个一般工程的总用量。”而大体积混凝土施工，水化热处理不好，就会产生所谓的温度裂缝，而这个裂缝又会影响到大楼的安全。“早年我们还是手工测温，现在已经开发出大体积混凝土电脑测温系统，测温间隔最短1秒，测温精度0.1℃，测温误差≤0.2℃。”

　　突破速度

　　单元整体运输

　　现场模块化安装

　　2020年初，新冠肺炎疫情在武汉暴发。火神山和雷神山医院就是在进出武汉通道全部关闭的情况下兴建的。“医院建设所需的人员、机械、材料资源量大，在疫情、春节、封城相叠加的极端条件下，资源筹集极其困难。”

　　为了提高建设速度，设计方面，两家医院均使用了“设计施工一体化技术”，根据可筹集的物资进行逆向设计，满足快速建造要求。

　　

　　设计施工一体化技术。

　　为实现快速建造，施工时，两个项目均对基础、病房单元、机电设备、雨污处理、集成卫浴以及医疗功能等部位采用模块化单元，单元整体运输、现场模块化安装。

　　值是一提的是，两个项目还全面采用BIM技术进行施工模拟，如对场地平面布置进行模拟，对院区废气排放、病房内气流组织及污染物扩散进行模拟。另外，基于物联网的资源管理平台，通过卫星定位，进行辅助车辆调度，有序组织材料进场。

　　而通过央视频实时直播，2亿人次观看，实现了建设过程的公开透明。

　　采写：南都 N视频特派记者 王诗琪 陈灿荣誉感