今年9月是第47个全国“质量月”，中建七局西南公司特推出“质量活动月”系列报道，宣传公司质量管理方面的典型经验以及项目质量管理的成果总结，今天带来第二期《天工人巧日争新，看设计公园项目科技助力攻克“西南第一壳”质量管控难关》，一起来跟小微看看吧~
重庆设计公园创新基地项目位于重庆两江新区，总建筑面积约9.25万平方米，预计2025年建成投用。项目建成后将着力打造“国家工业设计示范区”“国际设计之都”，对推动工业设计产业发展具有重要的意义。
该项目7#楼上部采用全表面清水混凝土自由曲面壳体结构，是我国西南区域规模最大的该类型项目，其采用A、B两个独立的壳体结构，置于7#楼上部，两个独立壳体结构高度分别为32m及26m，平面尺寸分别约为60m×28m、52m×32m，壳体各区域截面厚度300mm～700mm不等。
众所周知，壳体结构是一种形状具有一定曲度、受力以薄膜内力为主的薄板。区别于函数曲面壳体，自由曲面壳体是一类以复杂几何曲面作为其主要结构形态的建筑。自由曲面通常不受传统直线或简单曲线的限制，能够形成更加复杂和富有表现力的空间形态，具有更高的美学价值、空间效率、结构性能等优点。
当然，具有如此强烈的视觉流动性和动态感壳体建筑，自然也给项目设计与施工带来了极大的挑战。“面对新课题，绝对不能因循守旧，要在设计上主动优化，技术上大胆创新，工艺上尽善尽美，才能尽快破局”，公司总工程师嘱咐道。
面对国内为数不多的将清水混凝土应用于大跨度自由曲面壳体的建筑，项目管理团队进场时仅有一份壳体草模。在公司的带领下，分公司与项目管理团队在艰难中摸索前进，通过对类似项目实地考察学习、邀请外部专家讨论等措施，最终确定了围绕壳体形态创构、壳体形态塑造、壳体形态复核三个方面开展工作的思路。
面对需要确保结构安全、满足设计方案效果且可作为施工依据的壳体施工图纸，项目部提出了基于BIM技术的自由曲面壳体模型复核与优化技术，运用BIM技术准确提取边缘结构线，并与主体结构进行碰撞检查，优化重建壳体未闭合曲面及壳体截面尺寸，确保曲面间的过渡顺滑无间隙。
由于壳体模板、背楞等曲率大小不一，同时又要确保架体搭设安全稳定的要求，项目部提出基于参数化设计的自由曲面壳体模架体系深化技术，即运用BIM及相关插件对壳体进行参数化排版设计，通过精准提取壳体UV结构线对壳体蝉缝排布、背楞形状等参数进行深化设计，引入五段式加固螺杆，创新提出可周转使用的不同尺寸螺杆准确装放组件，确保壳体截面尺寸符合图纸要求且外观美观大方。
为确保构建的BIM模型信息完整传递以用于指导现场施工，项目部提出了壳体三维模型参数化摊平展开技术，明晰壳体的模板背楞排布图、整体厚度定位分析图、细部节点施工图等，BIM模型现场实施一目了然。
面对壳体曲率不一，传统放线技术难以测量定位等问题，项目部提出自由曲面壳体结构三维空间高精度定位放线技术，即投影模型后，等分各异形曲面形成定位方格网，并确定各个曲面关键点位，项目部创新提出自由曲面壳体结构三维空间定位组件，完成整体无规则变曲率曲面定位放线，该技术的应用将测量定位误差降至最低，大幅度提升测量放线效率与精度。
针对摊平后的模型壳体的模板、背楞加工尺寸不一问题，为确保加工精度，项目部提出高精度自由曲面模架构件智能化定制加工拼装技术，结合数控机床对壳体的模板、背楞下料并编号，保证尺寸的准确无误与切口的平滑整洁，有效降低人为因素导致的误差。
为确保壳体结构塑造成型，满足设计方案效果要求，在模架组装和钢筋加工上，项目部提出多形式组合架体支撑大曲率壳体模板施工技术及弧形大跨度变曲率钢筋智能化制作安装技术，采用钢管悬挑操作架、壳体面层多排操作架等形式组合搭设进行受力支撑与施工操作，创新提出了大尺寸厚度现浇混凝土墙体模板加固组件、可周转使用的墙体施工缝平齐组件、可周转使用的倾斜墙体立杆放置组件等技术，确保壳体形态塑造及施工安全。
当然，清水混凝土质量至关重要，为确保清水混凝土观感效果，项目部通过反复探讨，提出了自由曲面壳体高性能清水混凝土配比技术、壳体全表面无气泡防开裂清水混凝土施工控制技术、高低温不同时期壳体清水混凝土施工无色差控制技术等大跨度自由曲面薄壁壳体高性能清水混凝土施工控制技术。项目部通过清水混凝土独特配比及施工要求，创新提出了高性能清水混凝土配合比、辅助混凝土振捣钢筋笼组件等技术，提高了混凝土表面防开裂性能，杜绝壳体全表面气泡，确保在不同温度环境下无色差的清水混凝土观感效果。
面对模板架体拆除后，壳体内力分布与设计是否一致的问题，项目部提出转换阶段智能受力检测量值塑源技术，即在壳体支撑位置设置双向滑动支座及智能检测系统，检测壳体受力变化，对比构建的结构有限元数字模型中受力值，依据深度学习算法和监测等手段，反映结构内力分布与应力集中状态，提前发现在模架拆除过程中和拆除后，壳体可能产生的不均匀受力情况。
无论是施工过程中还是最终完成形态，针对曲率变化大且变化不规则的壳体结构，常规测量复核技术难以保障壳体施工效果的呈现，项目部提出自由曲面壳体建筑形态智能扫描复核技术，再对比BIM模型，最大限度确保设计方案效果的呈现，以减少结构缺陷对壳体结构安全的影响。
今年以来，设计公园创新基地项目以自由曲面壳体作为依托，积极贯彻落实集团“一六六”战略路径决策部署，致力科技创新驱动，数字化转型等，科技质量管控成果斐然，获工程局科研课题立项1项，国家级QC成果1项，省部级QC成果2项，发明专利受理2项，实用新型专利授权3项，实用新型专利受理9项，省部级工法6项，同时还有十数项成果正在总结整理中，为高质量发展提供新质生产力。
文字|安 旭
编辑|侯森宣
审核|谭 婷
审定|王承林 杨小陵
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