一等奖(25)| 中国钢结构协会2025年度科学技术进步奖成果展示
2025-12-308
随着城市空间形态不断演进,新一代城市公共建筑,对艺术表达与结构性能提出了更高需求。在城市更新与文化复兴的双重驱动下,建筑表皮体系逐步从传统围护结构,转向承载城市文化意象与构造创新的复合功能体,具有复杂曲面构型、多系统耦合特征的大型复杂钢结构建筑快速增长。该类工程普遍面临几何非线性强、构件尺度超限与非标准节点高度集成的问题,传统以分阶段、分系统为主的建造方式已难以满足“制造—分析—安装—监测—管理”全过程高一致性、高精度的协同控制需求。尤其在现代复杂钢结构项目中,随着构型复杂化与施工协同精细化的发展,传统建造模式在应对“表皮难造、响应难算、位形难测、状态难盯、过程难管”等方面的局限性日益显著,成为制约质量、效率与安全水平提升的核心障碍。
为突破上述工程瓶颈,项目团队依托西安生命之树等典型大型复杂钢结构工程,集成三维激光扫描、BIM建模、施工精细模拟、多源传感与智能算法等关键技术,构建了面向“制造—分析—安装—监测—管理”的全过程一体化智能建造技术体系,凝练形成五项核心技术原理与系统成果:
构建了基于“数字样板—点云比对—误差拟合—反馈修正”的制造精度控制体系,实现了自由曲率金属表皮的全流程误差追踪与动态调整;
建立了主体结构—表皮系统一体化协同模拟技术,提出了基于变形协调的“加载状态安装—卸载锁定”施工策略和连接节点构造;
提出了基于三维激光扫描的表皮智能施工测量与精度控制方法,实现了结构装配前的数字化排布与精度干预等高效数字预调控制;
研发了基于多源监测数据的结构响应监测技术和智能预警平台,具备异形构件姿态的全过程动态识别、变形趋势预估与节点错动预警等功能;
构建了“领导力驱动—文化塑造—行为干预”三层联动的LCB安全管理体系,集成了大型复杂曲面表皮建造的全生命周期安全管理技术与平台。
上述成果在技术方法上具有明显原创性,在系统集成上实现了多路径技术的深度耦合与工程化落地,全面支撑了复杂曲面不锈钢建筑表皮结构在建造各阶段的精度控制、响应预测与安全保障。技术体系有效实现了“造得出、算得准、测得精、盯得牢、管得灵”的全过程建造控制目标,显著提升了复杂钢结构工程的施工质量、建造效率与安全管控水平,为推动钢结构智能建造模式的系统升级提供了关键技术支撑。
项目团队主编技术标准/应用指南2项、参编8项,获授权发明专利14件、工法1件,登记软件著作权13件,发表学术期刊论文31篇(其中SCI收录12篇),研究成果已在西安生命之树工程、科威特机场不锈钢表面工程等10余项复杂曲面不锈钢建筑表皮结构工程中落地应用,累计缩减工期400余天,具备良好的推广价值与行业示范效应。
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