新技术成就太原这颗176米超高“巨钻”
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新技术成就太原这颗176米超高“巨钻”
在中国内陆省城太原，有一座造异形灰蓝色摩天大楼，超凡的气宇矗立在繁华的市中心汾河岸边，独尊于众楼宇。其地面楼高176米，底面八边，如削切的钻石；顶面四边，立面弧线；外立面为玻璃幕墙。在阳光的照射下，闪烁着夺目的光芒。
这是闻名世界的德国海茵建筑设计公司又一杰作，项目为中铁三局科技研发中心。
项目从2012年底开工，将于7月底交付。
“4年多时间建成这样一座超高异形摩天楼，我们创新运用了许多最前沿建筑技术。”7月20日，中铁三局建安公司总工程师、项目经理王志强告诉记者。
6月30日，项目喜获国家建筑QC一等奖。至此，“中铁三局科技研发中心项目”已崭获除鲁班奖外建筑界所有大奖。
“我们将冲击下届鲁班奖。” 王志强说。
（小）“切削钻石”设计，资产再增三亿元
2013年初，德国海茵建筑设计公司接到“中铁三局科技研发中心项目”的设计请求。
“项目建设初期，当地政府提出要求，希望这座大厦能成为这个内陆省会城市的标志性建筑，并代表21世纪水平的亮点工程，借此提升太原市在全国的知名度。”王志强说，此前，大楼已决定采用的设计较传统，外形中规中矩，高约130米，建设面积4.85万平方米。
经过比选，中铁三局集团选择了德国海茵建筑设计公司，其以 “新工业建筑设计模式王者”享誉全球。此前，海茵在中国已有北京国际汽车展览中心及汽车博物馆和中国人寿研发中心等大手笔。
新设计方案好评如潮，被认为再次凸显了“讲求空间和形式，严谨、大气又不失灵气，将内涵和力量蕴育在形式内部”的海茵风格。
大楼底部采用切削的钻石型体，向上逐渐放大，全玻璃幕墙外立面，造型新颖别致，时代气息浓厚。建筑高度由原来的130米增高至176.39米；容积率由原来的5.86提高至8.92；建筑面积也相应增加了约2万平方米。“保守估计新增价值约3亿。”王志强说。
“简洁而挺拔的体量充满力量感，通过建筑形式语言来体现中铁三局集团企业文化。”设计文件这样表述。
这样的超高异形建筑设计，开创了山西太原这个内陆省城建筑的先河。
（小）BIM建模三维可视，造楼如同搭积木
“如果没有BIM技术，工期无法想像。” 项目总工桑明辉说。
BIM，建筑信息模型的英文缩写，为当今建筑行业的革命性技术。以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维建筑模型。具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。
“通过BIM技术，让项目从一维图纸生成三维可视模型，并辅之于强大的信息，让建楼变得像搭积木。”桑明辉说。
从开工之初，中铁三局就把“科研中心项目”作为BIM技术的试点。桑明辉说，项目施工开始，即采用BIM技术建成“科研中心项目”APP，参与施工者全员下载并全过程运用 。
打开“科研中心项目” APP，一座虚拟大楼建筑即刻呈现出来，无论点击到哪部分，都会呈现出这部分建筑的透视结构，每个细节都纤毫毕现。
大楼的密集钢筋与型钢柱连接，曾是一个重大难题。“框梁相互重叠，钢筋叠加严重。”桑明辉说，在没有BIM技术时，全靠用图纸估算密密麻麻的钢筋位置，连接一个型钢柱需要20小时，且至少返工三四次。
如今有了BIM技术，这个难点迎刃而解。“在一个三维透视的虚拟场景里，建筑结构的每个细节都是透明的。”项目技术员张亚洲说，在透视状况下施工，连接一个型钢柱只需12小时，且基本没有返工。
“通过BIM碰撞检查，优化土建专业设计缺陷82项、安装专业26项，大大减少了现场的变更与修改。”王志强说。
2015年12月， 在中国建筑业协会举办的“首届全国建设工程BIM技术应用大赛” 上，“中铁三局科技研发中心项目”荣获二等奖。
（小）地爬式水平钢梁， 多角度自由爬升
“在这个项目中，我们研发出一款双曲渐变超高层建筑附着式升降脚手架，专门为建设超高异形建筑物外立面使用。”桑明辉说。
当代建筑形式越来越多样，而且曲线多变，用传统的脚手架是不能完成施工的。
“中铁三局科技研发中心项目”每个立面均为凸形的缓和曲面，外立面为一个双曲渐变的八边形，楼层之间均不在一个垂直面上，相差为10~25cm。
“对整个建筑而言，角部四个外立面似梯形，而四个正立面类似于倒梯形，且四个角一致向外侧倾斜。”桑明辉进一步介绍说。
传统的外立面施工脚手架有两种，分别为钢管悬挑和普通附着式升降。前者需要不断拆除和安装，安全隐患很大；后者只能沿直面进行作业，不能更改尺寸和角度。
能不能让脚手架变得像爬藤，可以自由选择角度和方向？
经过反复验算，结合两种传统的脚手架，项目部研发出一款地爬式水平钢梁。将钢梁固定在已施工好的混凝土楼板上，另一端固定架体的扶墙支座，扶墙支座与附着式升降脚手架架体相连接。
脚手架真变得像爬藤了。“地爬式水平钢梁，可多角度自由爬升，灵活调整防护尺寸，较类似超高层项目单层工期缩短约25%，财时保证了施工安全。”桑明辉说，地爬式水平钢梁技术已形成科技成果一项，并申报省级工法。
“中铁三局科技研发中心”共推广应用了现代建筑业10项新技术，除新形设计、BIM应用、附着式升降手脚手架外，还有绿色施工、深基坑施工监测、钢结构及自密实混凝土技术等。
7月底，中铁三局科技研发中心大厦，这颗巨大的钻石，将在中国内陆城市太原的汾河之滨，永久闪烁着夺目光芒，也引领着这座城市规划的现代进程。
“超高层异形建筑施工，属当代建筑领先技术。这座大厦的成功建设，标志着中铁三局建安公司在这一领域有了重大突破。”王志强说。
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原文转发自中国科技网