有种技术流叫国泰

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西部首创的技术创新

和一般建筑相比，国泰艺术中心属于复杂建筑，因为种种客观的综合性原因，国泰艺术中心的结构体系主要采用框架剪力墙结构，局部区域采用大跨重型转换桁架和悬挑空间桁架的钢骨混凝土结构，小题凑设计为顶部持力的悬挂结构。

同时，它的主体结构施工错层多，大跨度转换层多，施工过程中还要考虑整体结构中部跨度达32m的钢转换桁架安装问题，转换桁架与上部美术馆混凝土框架的协同变形问题，因此在施工上遇到更多难题，要达到设计单位的最终设计效果，工程的承建方重庆建工集团总承包公司研究了复杂场地条件下大型钢结构桅杆吊装技术和复杂大跨度空间钢、混凝土组合结构协同变形模拟分析及施工控制成套技术等很多新的施工技术。其中，最为关键的是BIM信息建造模型技术、有限元（FEM）技术和经典施工力学计算分析在国泰中心的运用。

所谓BIM信息建造模型技术，其实是一种计算机虚拟施工技术。简单的说就是将施工的全部过程，在施工前用计算机全部模拟出来。

城市建设发展有限公司的赵永波总工程师告诉我们，此次在国泰艺术中心运用BIM信息建造模型技术，是西部地区首次使用该项技术。

在此之前，一般的建筑施工使用的是CAD技术，这是将立体的建筑以平面的形式进行设计和表达的方法。对于空间关系稍微复杂的建筑结构，这种平面设计方法很容易产生空间位置错误，而这种错误在设计阶段很难发现，最终在实际施工中暴露出来，会给工程项目造成了许多不必要的损失。

而先进的BIM信息建造模型技术具有5维特性：3d信息模型+时间+成本，完全满足了国泰艺术中心在施工过程精细化管理的要求。这种虚拟施工技术集成了当今最为先进的计算机图形技术和信息数据技术，是一次对建筑施工企业具有历史意义的技术革命。

需要强调的是，利用全三维信息模型技术（BIM），能够有效解决国泰艺术中心复杂的空间定位关系问题，同时还能进行钢结构详图的深化设计。

赵永波为我们深入浅出的介绍了FEM有限元技术。简单的说就是把一个复杂的物体按照它的物理特性分解成许多具有相同特性、简单的、规则的结构单元。分解的结构单元越小越多，所得出的结果就会越接近实体。FEM有限元技术简化了分析时的复杂程度，计算机的计算效率和速度，又减轻了人的计算劳动量，因此在国泰艺术中心这种复杂建筑的施工过程中，起到了非常重要的作用。

“国泰艺术中心建设过程复杂，在施工期间‘不完整结构’承受不断变化的施工荷载和边界条件。随着工程进度的推进，新装配或新浇注的部分支撑在下面，结构体系的刚度和材料的强度还在变化，钢结构与混凝土结构相互交替转换施工建造，这样一种由未完成部分及支撑系统组成的暂态结构，常常是危险的。不考虑施工过程的常规结构设计是一种近似的计算方法，计算虽然方便快捷，但计算结果总是存在误差，施工方法不同，计算误差的大小也不同。”赵永波向我们解释了为何要使用施工过程力学数值模拟分析技术的原因。

为解决国泰施工过程中的几项重大施工技术难题，对国泰艺术中心的几项重大施工方案进行全过程的模拟分析，重庆市城市建设发展有限公司在施工过程中运用了施工过程力学数值模拟分析技术为国泰艺术中心的验证和优化提供了有力技术支持，提高了施工的安全度和工程施工措施的效率。这也是具有非常重大意义的技术创新。

BIM信息建造模型技术、有限元（FEM）技术和经典施工力学计算分析在国泰艺术中心施工项目中的应用，加强了国泰艺术中心复杂结构施工过程的安全性和施工方案的经济性，为其它类似复杂结构施工过程的力学分析提供了参考的内容和研究方法。国泰艺术中心工程施工技术研究为在结构分析和施工方法之间架设一座高效畅通的“桥梁”，为施工学科研究从“经验”向“经验与数据相结合”的转变进行了探索和研究。同时也体现了重庆钢结构施工企业的核心技术实力，提升了重庆钢结构施工技术在全国工程建设单位中的影响力和知名度。

实至名归的钢结构金奖

说起钢结构施工，不能不提及重庆建工钢结构有限公司今年刚获得的奖项中国钢结构金奖。

这是由中国建设部下属的中国建筑金属结构协会颁发的奖项。中国建筑金属结构协会是中国金属结构行业唯一的全行业协会，由它颁发的中国钢结构金奖是是中国建筑钢结构行业工程质量的最高荣誉奖。如果要做个类比，这个奖项和我们常见的“鲁班奖”是同一档次、同一等级的奖项。重庆建工钢结构有限公司因成功地完成国泰艺术中心题凑钢结构的施工而获得此项荣誉。

国泰艺术中心的钢结构理念原型有个很人文的名字——黄肠题凑。这是曾经用于我国历史上最高级别陵墓的建筑结构，除了帝王和帝王赐予的特殊贵族，普通人无缘享受这种高级别待遇。国泰艺术中心的题凑结构由32层纵横交错的钢结构构件组合构成。这种钢题凑结构虽然极具艺术感，但也给施工带来了很大难度。

首先是钢结构安装量大与土建结构同步混合施工。工程设计有大量的转换层，特别是33m的重型钢结构转换桁架和西侧大题凑悬挑12m组合空间钢桁架的安装与土建混凝土结构施工同步交叉进行，这给现场施工组织带来了较大的困难。

大跨钢结构转换桁架预变形与上部混凝土框架的协同变形控制，混合结构施工内力优化调整技术难度非常大。这是因为，转换桁架重量大，单榀最大重量75t，高度分别为3700mm和5000mm。施工前需要对转换桁架进行预起拱，在上层美术馆结构施工过程还需要调节上部支柱的竖向变形差异，从而达到

调整混合结构施工内力的目标。因此施工过程工况复杂，对施工过程的监控要求高。

其次，顶部装饰性小题凑为空间悬挂结构，安装难度大。顶部装饰性小题凑主要为格构式，构件容易产生剪切变形，最大悬挑跨度为20m，并且装饰性小题凑的主要传力方式为悬挂顶部传力。施工传力方式与设计方式存在较大差异。

而由于结构部分为钢骨及钢筋混凝土混合结构，重型转换桁架固结时必须考虑温度影响，并且小题凑为空间三维结构，对测量控制的方法和测量精度提出了更高要求。

国泰艺术中心所使用的钢材为低合金高强钢材Q345、Q420、Q390。这类钢材焊接难度大，焊接质量要求高，绝大部分焊接部位钢板厚度达到30mm以上，最厚钢板达到50mm，钢材的强度较高，焊接拘束度高。控制焊接变形、消除残余应力、防止层状撕裂是国泰艺术中心钢结构焊接时必须解决的难题。

重庆建工钢结构有限公司边施工运用创新技术找出解决办法，最后出色的完成了国泰艺术中心的施工任务。有个细节可以说明工程的完美，当设计单位来参加工程完工审核时不由赞叹：“没想到国泰艺术中心修成后居然和设计效果图一模一样！”

国泰技术流的诞生

赵永波介绍，在国泰艺术中心建造后，重庆建筑行业业界开始用国泰来区分技术手段及技术人员，“国泰派”被认定为技术一流的代称。“国泰”技术人员成为业界的一个品牌。

比如负责钢结构施工工程的曾强，因为出色解决了国泰艺术中心钢结构施工的难题，现已是中国金属结构协会钢结构专家组成员，同时还是重庆钢结构协会专家委员会的委员。因为国泰艺术中心钢结构施工的成功，他不仅因此升任重庆建工钢结构有限公司总工程师兼副总经理，还得到重庆建工集团首届科技大会科技创新标兵称号。

担任钢结构焊接具体操作的焊接技术工人，因为成功操作国泰艺术中心钢材焊接，获得中国焊接技术大赛第八名的优异成绩。国泰艺术中心完工后，他成为重庆各大建筑工地的抢手人物，而业内提到他时，会称他为“国泰的”。

他们被打上了国泰的烙印。在国泰艺术中心的工地上，还有很多这样的人物。他们为曾经参加国泰艺术中心的建造而自豪。