复杂空间钢结构建造关键技术创新与应用-哈尔滨工业大学(深圳)

2018年度广东省科学技术奖公示表项目名称复杂空间钢结构建造关键技术创新与应用

主要完成单位单位1 中建钢构有限公司

单位2 广东省建筑设计研究院单位3 哈尔滨工业大学（深圳）单位4 华南理工大学

主要完成人（职称、完成单位、工作单位）1.陈振明（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：全面负责项目技术研发，主要研发“复杂空间钢结构精益深化设计方法”“复杂空间钢结构数字化建造加工技术”“大跨空间钢结构高性能连接技术”研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量80%以上。）。）

2.罗赤宇（职称：教授级高工；工作单位：广东省建筑设计研究院；完成单位：广东省建筑设计研究院；主要贡献：复杂空间结构项目设计技术负责人，主要针对创新点1开展了工程设计方案及施工建造方案的分析论证，投入该项技术研究工作量占本人工作量40%以上。）

3.廖彪（职称：高级工程师；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要负责“大跨空间钢结构半刚性节点连接技术”、“大跨空间钢结构多功能支承体系”研发等，投入该项技术研究工作量占本人工作量70%以上。）

4.王湛（职称：教授；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：在整个钢结构结构体系中，理清新型复杂钢结构节点本构关系，进行结构体系的分析与优化设计，充分实现钢结构体系的高性能。重点集中研究钢结构节点研究的三个主要科学问题：（1）组件分析方法修正和改进研究；（2）模型相似性问题研究；（3）节点大数据相关模型研究。研究成果对于相关科学研究领域都具有普遍的、重要的科学意义与应用前景，有明显的经济效益和社会效益。投入该项技术研究工作量占本人工作量40%以上）

5.査晓雄（职称：教授；工作单位：哈尔滨工业大学（深圳）；完成单位：哈尔滨工业大学（深圳）；主要贡献：主要参与“大跨空间钢结构半刚性节点连接技术”研究，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上

6.廖选茂（职称：工程师；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量60%以上）

7.戴立先（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要负责空间异型钢结构高精度测控技术、复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上）

8.欧阳超（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上）

9.陈韬（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上）

10.唐齐超（职称：工程师；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与空间异型钢结构高精度测控技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上）

项目简介

近二十年来，空港车站、体育场馆、文化设施及会展中心等大型空间钢结构建筑迎来了建设高潮。钢结构因强度高、延展性好、可塑性强等综合优势已被广泛应用于上述复杂空间结构建筑。由于复杂空间钢结构造型日趋新颖，导致空间弯扭构件、样条曲线弯管、多分枝空间节点等异型构件不断涌现，给传统建造带来技术难题。本项目组历时16载，针对复杂空间钢结构的智能化设计、精益制造、精确测控、高性能连接、绿色施工等系列关键新技术开展了系统研究，取得主要创新成果如下：（1）构建了复杂空间钢结构精益深化设计方法

首次提出基于三维信息模型全过程数字化深化设计方法，实现了复杂空间结构全过程精益深化设计；开发深化设计模型导入系统，实现了施工图三维信息模型直接快捷导入设计方法；创新性构建了复杂空间结构弯扭构件高效深化设计方法，开发复杂弯扭空间结构深化设计软件，实现了不同曲率下节点空间弯扭、构件空间弯扭、节点构件共同弯扭等三种深化设计方法；开发复杂空间结构节点深优化设计模块软件，实现了深化设计模型的快速生成技术。

（2）复杂空间钢结构数字化建造加工技术

开发复杂钢结构制造外形尺寸智能验收系统，解决了复杂空间结构双向弯扭构件、曲线弯管、多支管交叉节点、空间铸钢节点等异形构件质量监测工作繁重、精度不高、效率低等难题，实现钢构件尺寸可视化检测。率先开发了钢结构全生命期智能制造信息化管理平台，解决了钢结构工程中的信息共享、协同作业难题，极大地提升了构件加工效率。

（3）空间异型钢结构高精度测控技术

开发适用于空间异型钢结构的三维坐标拟合验收、动态纠偏拟合模拟预拼装、三维坐标分解快速定位等测控技术，提高了空间异型钢结构测控精度和测控效率，减少临时措施投入，降低了建造成本。

（4）大跨空间钢结构高性能连接技术

研发厚板组合焊缝埋弧焊全熔透不清根技术，有效解决了大传统清根工艺焊缝中首道焊缝易产生未焊透、夹渣、气孔和背面无保护导致焊缝金属氧化氮化等缺陷的难题。发明了高强螺栓紧固工装，提高了大跨空间钢结构半刚性节点连接效率及性能。

（5）复杂空间结构绿色高效建造技术

研发轻型多功能支承装置及其顶紧力的计算方法，实现大跨空间钢结构施工过程无级差调节。研发大跨度重心偏移组合结构低位整体提升及可视化数字监控技术，解决了不等高组合钢结构整体提升难题。提出了空间网格结构三维递归匹配、动态纠偏及验收技术，解决了累积误差超规的难题。

本项目获知识产权20项，其中，发明专利10项。出版专著 1 部，核心期刊发表论文10篇。主要成果被国家标准钢结构工程施工规范（GB50755-2012）等 7 部技术规范采纳，获深圳市科技进步奖一等奖5项，7项成果经第三方权威机构评价达到国际领先或国际先进水平。

本项目成果在国内最先形成自主知识产权产品，已推广应用到国内外众多工程中，如深圳湾体育中心钢结构工程、深圳机场T3航站楼屋盖钢结构工程等28项工程项目，主要完成单位和应用单位近三年新增销售额33.9亿元、利润3亿元。

代表性论文专著目录论文1：<基于BIM的空间钢结构拼装及模拟预拼装尺寸检测技术研究与开发> 论文2：<广州歌剧院支撑胎架同步分级卸载技术>

论文3：<广州歌剧院铸钢节点试验研究>

论文4：<深圳大运中心主体育场钢结构安装关键技术>

论文5：<深圳大运中心主体育场单层折面空间网格结构临时支撑卸载技术> 论文6：<深圳大运中心主体育场钢结构支撑胎架同步卸载关键问题分析>