获奖项目名称:复杂空间金属屋面数字化建造关键技术研究与应用
主要完成单位:中国五冶集团有限公司、福州大学、长安大学、陕西省建筑科学研究院有限公司、河北工业大学、中国建筑西南设计研究院有限公司、中国城市建设研究院有限公司、陕西建工集团股份有限公司
主要完成人:谭启厚、李栋、周春娟、武艳如、冯成栋、曲垚、姚博、廖理安、蒲靖、赵广坡、苗鹏勇、李吉、姚平、周桐、李妍
二、项目背景
本项目聚焦复杂空间金属屋面在设计建造中关键难题，抗风研究难点主要表现在风场及风荷载时空特性复杂、结构风振响应分析中多模态耦合效应及流固耦合效应问题突出、等效静力风荷载的确定方法尚不成熟等；设计难点在于屋面向大跨度、非规则曲面实现美学表达的同时，也存在着“形态拓扑-结构性能-建造实施”多目标耦合优化技术难题；施工难点在于传统屋面嵌板单元设计面临多曲面融合及超复杂曲面划分等困难；现有屋面板调节装置调节幅度有限、适应性范围狭窄，难以满足曲面屋面的高精度安装需求。
本项目构建了“理论突破-数字驱动-智能管控”一体化技术体系。经行业知名专家评价成果总体达国际先进水平，局部达国际领先水平。
三、创新成果
（1）创新成果一：提出了近地多尺度风特性“现场实测-统计建模-数值重构”技术
提出台风-季风混合影响地区极值风速实用分析方法与统计模型，突破了传统方法对近地复杂风特性表征失真的瓶颈；提出了复杂空间金属屋面极值风荷载精细化分析与高效预测技术，构建了考虑屋面表面各区域特征湍流作用机制的脉动风压谱模型，提高了大跨空间结构极值风荷载预测精度和效率；建立了复杂空间屋面气弹耦合效应与动力失稳演化机理分析方法，解决了复杂空间屋面风振系数分布非均匀性表征的工程难题。
图1 近地多尺度风特性技术体系
图2 极值风荷载精细化分析与高效预测技术
图3 风致气弹耦合效应与动力失稳演化机理分析方法
（2）创新成果二：提出了复杂空间金属屋面数字设计技术
构建了建筑 - 结构参数化协同建模方法，实现建筑形态与结构逻辑的深度融合；研发有限元自动化分析技术，显著提升力学计算效率与精度；建立屋面风压场与曲面几何参数的反馈关联模型，实现风环境与结构形态的动态耦合分析。
图4 复杂空间金属屋面抗风性能优化与参数化设计方法
（3）创新成果三：提出了复杂空间金属屋面数字化施工技术
图5 多模态自适应金属屋面精准安装系统及建造工艺
四、推广应用情况
本项目技术已在全国数十项重点工程中实现规模化应用，覆盖文化艺术、体育场馆等多个领域，技术体系通过成都露天音乐公园项目、天府艺术公园·文博坊片区场馆建设项目等工程验证，在抗风安全性、建造效率与经济性等方面展现显著优势。
