参建“球王会官网沙漠中的钻石”!东大“智造”闪耀卡塔尔
栏目:行业动态 发布时间:2022-11-24 08:58:09

  球王会网灵感源于钻石切割面,随着阳光角度变化,外立面图案会改变自身颜色……当地时间11月20日,第22届世界杯足球赛在卡塔尔多哈开幕。作为本次世界杯八大主场馆之一,卡塔尔教育城体育场以其独特的外形吸引世界瞩目。这座被称作“沙漠中的钻石”的体育场设计可容纳4万名观众,是首个全球可持续发展评估系统GSAS认证的五星级体育场,其建造设计也同样科技感满满。

  据悉,卡塔尔教育城体育场的屋盖结构采用环形索承网格结构,由英国著名设计公司Buro Happold主持设计,上海建工(江苏)钢结构有限公司和上海共赢钢结构有限公司负责屋盖钢结构施工,南京东大现代预应力工程有限公司负责索网施工,东南大学土木工程学院罗斌教授、郭正兴教授团队负责关键技术方案。如此豪华阵容加持,“沙漠中的钻石”的背后究竟有哪些技术创新?

  “通常来说,索网结构在建造过程中需要预先施加一定的拉力,我们称之为‘预应力’。通过施加预应力,可使各索内力和索网控制点标高都达到设计要求。”罗斌向记者介绍,对于索承网格结构,传统施工步骤是先安装周圈立柱,并在看台上搭建临时支撑架;然后在立柱和支撑架上拼装屋盖结构的上部网格,最后进行下部索网的施工。“索网张拉时会产生反力,而这一反力则主要由屋盖结构中的网格来平衡。”

  然而,不同于以往做法,此次工程索承网格结构的索网预应力由外压力环独立平衡,屋盖网格不用于平衡预应力,而仅仅是“压在”索网上,其重力荷载由索网进行承托。“基于这一设计,我们创新性地采用无支架施工方法,即安装立柱之后,先不吊装网格,而是先施工索网,同时模拟尚未安装的屋盖网格重量增设下拉索。在此基础上再进行网格的吊装,并根据网格施于环索的重力荷载,相应释放下拉索的拉力,从而保证环索标高始终处于设计位置。”罗斌表示,这样的施工方式在国内行业内是首次尝试,其优势在于与外压力环独立平衡预应力的设计思路相契合。“无支架施工既节约了成本,同时也能有效保护预制看台。此外,下拉索的设计也让环索标高始终处于可控范围。”

  在吊装屋盖网格之前先施工索网,这一创新方法有着众多优势,但也带来了结构稳定性的难题。“我们在张拉索网的时候,实际上还没有屋盖网格,只有立柱、外压环、索网和下拉索,此时完整施加预应力,则会存在稳定性问题。”为此,东大团队研发了力流控制及非完整结构稳定性控制技术,确保过程中结构安全性。

  “一般而言,为了确保拉力的准确性,拉索可以通过可调节装置来调节长短,但这也带来一个顾虑,如果所有施工误差都积累到最后,依赖拉索进行调节,则降低了施工过程的严谨性和可控性,增大了拉索施工的压力。”罗斌表示,为了分散风险,同时提高所有合作单位施工建造过程的精准度,团队最终选择采用定长索方案,即拉索不设调节装置。尽管这大幅提升了技术分析精细化及钢构和拉索加工制作精度的要求,超出了现行国家和行业标准的规定,但换来的是海外现场的高效率、快速、精简的装配化施工。“一般来说,这样大型的工程单单索网施工可能就需要三个半月左右时间,但在高精度、高效率的装配式施工模式下,此次我们的索网施工只用了两个月左右时间就完成了。”

  罗斌笑着回忆,当时确实压力很大,“半夜里睡不着,在书房里走来走去,整整纠结了三天三夜。”无支架施工是种创新的方式,在海外工程中实施,拉索还不设调节量,一旦索长定错或者钢结构加工安装等出现大的偏差,就需要把物料从海外运回来重新改,一来一回将带来巨大的时间和金钱损失,“这将是一件‘天大’的事情”。

  三天的仔细思考,也最终让罗斌说服了自己。“首先我非常相信我的队友们,大家都是负责且经验丰富的队友;其次,我也相信我们的团队,20多年来,我们一直致力于索结构分析和建造技术的研究和应用,也有过类似的工程经验;最后,我觉得我们这个行业领域需要一种新的理念,不断突破,敢于突破。” 相信队友,相信团队,这样的信念让东大团队最终选择坚持初心。也正是这份坚守和敢于突破,使得他们在第一次汇报技术方案之后便获得了甲方公司的高度认可。

  谈及项目开展过程中印象深刻的事情,罗斌表示,我国这些年积极参与到海外项目中,包括一些大型工程,获得了很多的成果,但是也遇到标准规范认可、跨国合作信任等问题。“项目初期,我方模拟分析结果与国外设计公司数据对比有微小差异。随后,我们建立了比对方更为精细的模型,发现微小差异是由国外公司的错误导致的,于是我们‘反客为主’,得到了甲方的肯定。”老话说“不打不相识”,你来我往之后,收获了各方的信任,项目也得以顺利推进。“当看到自己参与的工程跨出国门,走向世界,是非常自豪并充满成就感的。”

  据悉,作为我国“一带一路”倡议的重点建设项目之一,该项目荣获2022年度中国钢结构协会科学技术一等奖(东南大学为第一完成单位),充分彰显了“止于至善”的校训。