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这幢知名地标建筑为何会扭转120度? “螺旋形”减少风力荷载24%
04-02 11:38:39 来源:上游新闻

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丁烈云,中国工程院院士、原华中科技大学校长。

1955年12月生,湖北洪湖人。土木工程与力学学院教授、博士生导师,中共党员,2015年当选为中国工程院院士。第十二届全国政协委员,第十三届全国人大代表。

现任中国建筑学会副理事长兼工程管理研究分会理事长、中国工程教育专业认证协会监事会副监事长、教育部科学技术委员会管理学部主任。

长期从事数字建造、工程安全理论与技术研究。提出工程安全风险“能量-耦合”理论,创建地铁工程安全风险“识、警、控”技术体系,研发数字轨道交通工程集成建设关键技术,构建工程质量精益控制模型、标准和平台。

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刚刚卸任华中科技大学校长的丁烈云,3月27日在重庆市住房城乡建委主办的一场讲座中亮相。作为一名中国工程院院士,数字建造、工程安全理论与技术研究领域的专家,他仍然活跃在建筑工程领域。

虽然是与工程建造打交道,但多年在高校任职的丁烈云显得儒雅、爽朗,也不乏幽默风趣。

重庆有鳞次栉比的摩天大楼,在大数据智能化的时代,如何用“数字建造”让设计更有特色,让建筑更安全?

丁烈云给到场的近千名重庆建设领域人士,来了一场“头脑风暴”:建筑产业变革的核心是智能制造;要实现制造加建造,通过一体化、自动化、智能化模式来进行造房子,通俗一点说,就是要“像造汽车一样造房子”。

全球十大超高层建筑中中国有七座

“中国经济社会发展的两大驱动,大制造、大建设”,丁烈云院士说话“开门见山”,他进一步解释,我国是制造大国同时也是建造大国,高速工业化进程造就了大制造,高速城镇化进程引发大建造。

在建造领域,中国已经有多个方面是世界第一。

比如超高层建筑,目前,全球十大最高建筑当中,我国有七座;全球最高的100栋建筑中,我们国家占43%。

桥梁工程中,一是数量多,公路桥梁接近80万座,铁路桥梁超过20万座。新建成的港珠澳大桥,桥隧全长55公里,因其超大的建筑规模、空前的施工难度,以及顶尖的建造技术而闻名世界;二是跨度大,世界十大拱桥、梁桥、斜拉桥、悬索桥,中国占一半。

隧道工程中,铁路隧道运营长度超过14120公里,在建长度9300公里;公路隧道总长度为14039公里。

再说地铁工程,到“十三五”末,总里程将是世界其他国家地铁里程总和。丁烈云院士表示,“也就是说,我们花了不到20年时间,走过了西方百年地铁建设历程。”

建造行业存在五大“症结”

但是,丁烈云院士也一针见血地指出了建造行业的五大“症结”:产品性能欠佳、资源浪费巨大、安全问题突出、环境污染严重、生产效益低下。

“尽管我们是建造大国,但是建造行业还是粗放式、碎片化生产方式,带来了一系列问题。”

丁烈云院士说,拿产品性能欠佳来说,大量建筑寿命不到30年,仅为欧洲的1/4。资源浪费也比较大,每平方米用钢量,比发达国家多10%以上;每立方米混凝土,多用80公斤水泥,新建筑能耗3倍以上,能耗都比发达国家高得多。

而且,安全问题也是比较突出的,施工行业报告的死亡人数,在生产安全领域排第一,超过了煤矿业。还有建筑垃圾量也很大,占垃圾总量的30-40%,造成环境污染。

此外,生产效益也有待于提高,比如,因生产效益低下造成了大量建造返工、窝工,大约七成以上项目超预算,七成的项目超工期。

“数字建造”是工程建造新机遇

怎么办?丁烈云院士说,“数字建造”就是工程建造的新机遇。

制造业给了我们一个“启示”:要把握新一轮科技革命机遇,《中国制造2025》开启了我们国家从制造业大国向制造业强国迈进的征程。其中,它的核心是智能制造,智能制造是把先进制造技术与先进的信息技术深度融合,走中国制造之路。

丁烈云院士介绍,要实现建筑业转型升级,就要将碎片化、粗放化、劳动密集型的生产方式,转化升级成集成化、精细化、技术密集型生产方式,让信息化与工业化在工程建造领域深度融合。

究竟什么是“数字建造”?丁烈云院士说,目前全球没有统一的定义,建筑行业有一个特点,一个建设项目必须经过四个阶段,设计、规划、建设、运维,这个过程当中都要用数据化技术。

可以说,“数字建造”就是利用现代信息技术,对工程项目全过程进行规范化建模,实现数字链驱动下的项目“设计-施工-运维”一体化的建造与服务模式,目标在于提高资源利用效率,交付“以人为本、绿色可持续”的高性能工程产品。

用数字建模造出“莫比乌斯环”

“数字建造,可以完成看似‘不可能完成的任务’”,丁烈云院士举了几个例子。

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△上海中心(资料图)

在北京朝阳公园西南角,一座外形圆融、柔和的建筑十分引人注目。其曲线的壳体犹如一条延续的条状纽带,将宏伟的中庭空间缠绕包裹。这座形似小鸟窝的建筑,就是北京的地标之一——凤凰中心。

这座建筑造型来自“莫比乌斯环”的设计理念,是国内首个全面应用BIM(数字信息技术)的工程,设计团队历时6年,最终完成了这项“不可能完成的任务”。

丁烈云院士说,凤凰中心充满了“科技感”,数千块玻璃幕墙犹如“鳞片”一般,每块都不一样。

另一个知名的建筑,很多人都见到过,那就是上海中心。上海中心与周围的金茂大厦、环球金融中心,三座超高层建筑,都是上海的地标建筑。

但三幢超高层建筑的空间位置,却形成了特殊的风压环境。除了重力,超高层建筑最大的敌人就是风力。

怎么破?上海中心的设计经过严格的风洞测试。远远看去,大厦表面呈螺旋形,扭转120度,殊不知不只是为了好看,还有很大的作用:这种“体型”可以最大限度减少风吹造成的建筑摇摆,减少风荷载效应24%。

建议制定“中国建造2035”发展战略

“上世纪八、九十年代,那时候提出‘甩图版’,用CAD进行画图。现在,不再是原来平面蓝图,而是用数字建模替代蓝图,又提出了‘去图纸’,这是进入新阶段”,丁烈云院士说。

从“甩图板”到“去图纸”,可以看出建筑产业在近30年的巨大变化。

数字化背景下,建筑设计、建造不再是靠一般的设计,是通过数字建模,基于模型的设计。

你可能不知道,早在2013年就诞生了世界上第一幢由算法生成的住宅。用户列出了八条需求,如在南侧设置阳台、在餐厅有良好的光照、祖母的房间离卫生间越近越好……就能自动生成符合需求的设计。

2014年,荷兰建成了世界上第一条能够发光的智能公路,特定路段涂上夜光漆,白天吸收日光,夜晚提供10小时照明;铺设为电动汽车充电的感应带;安装温度路标,天气寒冷时提醒司机注意防滑……

2017年,又有了颠覆性的建造方式——无人建造。MIT设计并研发的履带式可移动数字建造平台,自主实施特殊的泡沫材料3D打印工艺,在13.5小时内,打印出直径14.6米、高3.7米的开放式圆形穹顶建筑。

从产品建造到服务建造,再到无人建造的尝试,是建筑产业的发展。

“要抓住新一轮科技革命的历史机遇,重视数字技术对工程建造的变革性影响”,丁烈云院士表示,在国家层面,制定以数字建造为核心的‘中国建造2035’发展战略,实现建筑行业的转型升级,为“一带一路”提供技术支撑,从建造大国走向建造强国。”

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重庆推广应用“装配式建筑”组建现代建筑产业发展研究院

上游新闻记者从重庆市住房城乡建委获悉,正从四个方面推进数字建造、工业化建造、绿色建造,并推广应用“装配式建筑”。

具体来说,一是实施“智能建造、智能制造、智能运维、智能管理”,提升行业治理能力和治理水平;二是推进信息化技术应用,以BIM技术为着力点推进互联网、大数据、人工智能等技术与建筑业深度融合,实现设计、生产、装配、运维全过程数字化管理;三是发展新型建造方式,推广应用装配式建筑;四是以重庆现代建筑产业发展研究院为载体,吸引行业各企业、高校、科研院所积极参与。

目前,重庆市住房城乡建委、重庆市科技局牵头组建了重庆现代建筑产业发展研究院(下简称“研究院”)。拥有中国工程院院士3人,以及大数据及人工智能、建筑、结构、岩土、轨道、桥隧等领域国家级勘察设计大师,并组建了7个专业技术研究所。

研究院将聚焦行业前沿技术和重大技术难题,瞄准建筑业绿色化发展、工业化发展、数字化智能化转型发展等,开展科研成果研发、转化、孵化和产业化,打造住房城乡建设领域产、学、研、用、服协同创新的高端平台、人才聚集的高端智库和产业发展的孵化载体。

未来五年,研究院将重点创建国家级工程研究中心、国家重点实验室、院士工作站、博士后工作站和科技成果转化中心5个工作平台,力争用5-10年时间,建成西部第一、全国一流的建设领域科技创新中心。

上游新闻记者 蒋艳 摄影 甘侠义

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