获奖项目名称:高层建筑外框斜交网格-吊挂结构体系高效建造关键技术

　　主要完成单位:中建钢构股份有限公司、华南理工大学、东南大学、北京市建筑设计研究院股份有限公司、中建钢构广东有限公司、中建科工集团有限公司、中建五局第三建设有限公司、湖南省交通规划勘察设计院有限公司

　　主要完成人:邓德员、蔡建国、石开荣、张磊、王焕、林全攀、李宏斌、陈发桂、王佩、刘朋、黄泰赟、王神勇、汤建平、姜正荣、海显盛

　　二、项目背景 

　　随着城市化与建筑技术发展，高层建筑呈空间交错复杂结构。斜交网格结构用于高层建筑，实现建筑表现与结构抗侧统一，但施工复杂低效；吊挂钢结构跨度大、布置灵活，施工难度大；AESS 4级外露钢结构最高外观质量等级，焊缝、涂层须无可见瑕疵，焊缝全隐藏，制作效率低、成本高。本项目主要依托广州三一集团华南总部工程，两栋塔楼分别高205米、181.5米，外框为斜交网格-吊挂钢结构，外观需达到AESS 4级。网格斜柱为24根φ1200*30的圆管混凝土柱，交叉马鞍节点单个重达35t。工程在建造中面临技术难度、效率瓶颈、高成本和质量稳定性等挑战。

图1 三一集团华南总部效果图

　　三、创新成果 

　　项目组系统地研究、开发了覆盖设计、制造、安装全链条创新的“高层建筑外框斜交网格-吊挂结构体系高效建造关键技术”，主要创新成果如下：

　　1.构建了高层建筑外框斜交网格-吊挂结构体系的抗震及优化设计方法

　　提出高层建筑外框斜交网格结构体系抗震性能及优化设计方法，得出设计斜柱角度最优值，使用方向记忆混合机制模拟植物生长算法，提高抗侧刚度；研发了斜交网格与吊挂结构体系协同抗震设计和柱间摩擦耗能连接节点双重减震法。 

　　2.研发了空间异形曲面钢构件的高精度外观制造技术

　　研发空间异形曲面钢构件高精度建模技术，用Rhino软件重构渐变截面与弧形圆管拟合，提高建模精度与效率；提出了高精度加工及智能焊接技术，经厚板压型回弹模拟完成模具设计与加工，实现曲面板高精度成型；悬臂式和轨道式机器人实现焊缝智能焊接；提出用膨胀型环氧类防火涂料代替腻子找平，解决油漆脱落问题，实现构件无痕加工，外观达到AESS 4级标准。

　　3.首创了高层斜交网格-吊挂钢结构无支承施工技术

  提出基于慢速时变动力学的动态施工过程分析方法，用动力学方程解决施工累积效应对结构成型的影响，降低累计误差；研发斜交网格柱安装工艺，提出网格节点整体吊装方案，构建空间受力体系，削减施工措施，提高安装精度；首创倾斜吊挂钢结构无支承逆向施工技术，以柔性拉结替代刚性支撑实现动态定位与纠偏，形成稳定体系后正序安装楼层钢梁，降低临时措施成本，提高施工效率。

　　四、推广应用情况 

　　本成果已成功应用于三一集团华南总部、前海金融控股大厦等一线城市地标性高层建筑，显著提高制造与安装效率，降低成本，提升工程品质与安全性，经济与社会效益显著。获授权国家发明专利12件、德国专利1件、软件著作权2件、省级工法2项，发表学术论文22篇（其中SCI、EI收录18篇）。

图2 斜交网格自平衡安装

图3 马鞍节点整体吊装

图4 倾斜吊挂柱安装与拉结

图5 吊挂层钢梁逐层逆序安装