——北京建工四建中关村国际创新中心项目创优纪实
□赵纯 李欣
中关村国际创新中心缘起中关村论坛。为进一步提升中关村论坛的国际影响力,北京市委市政府提出“南有博鳌,北有中关村”的高标准定位,中关村论坛永久会址——中关村国际创新中心应运而生。
4月29日,2024中关村论坛年会盛大开幕,由北京建工四建公司承建的中关村论坛永久会址主会场(中关村国际创新中心)作为本次论坛最大亮点之一,备受瞩目。
该项目位于“三山五园”历史文化景区与中关村核心区交汇处,毗邻颐和园、圆明园、北京大学、清华大学。占地面积5.9公顷,建筑面积64998平方米,地下两层、地上一层,单层建筑面积约2万平米。其中地下二层为车库和人防区域,层高3.5米;地下一层为会议室、机房区、办公后勤区、厨房、内部停车区等,层高6.5米;首层为报告厅、宴会厅、多功能厅、前厅、后勤区,其中,可满足大型国际论坛举办需要的综合性会议中心,是全球创新创业者心中的“科技圣殿”和首都市民眼中的“科技会客厅”。
整个建筑完美融入环境之中,由北向南缓缓舒展,建筑最高点控制在12米。该项目整体绿化面积3万余平方米,屋顶铺设1.6万平方米草坪,从地面自然过渡到建筑屋面,使整个建筑与周边环境融为一体,完美诠释了“森林中的会议中心”这一理念。
开工就是冲刺,起步就是决战
从2022年盛夏开工,到2024年暮春投用,打造一座造型优雅的科技殿堂,项目团队只有不到两年的时间,其间还跨越冬季施工和春节。因此,“开工就是冲刺,起步就是决战”在该项目中从来就不是一句口号,而是萦绕在每一名建工人心中的责任与信念。面对一步不能停、一步不能错的紧张工期,项目组建6支青年突击队,一起“攻坚克难”,合理划分流水段,优化施工部署,全力冲刺施工节点目标。
正式开工后,项目部对总进度计划、各阶段进度计划、月进度计划进行动态管理,确保进度节点不滞后。并对劳务分包、专业分包落实进度计划交底签字制度。每日晨会,每周3次生产例会,每周形成周报、周对比、周计划,确保进度节点清晰明了。
BIM协同施工,助力降本增效
项目基于BIM应用技术,实现从设计到施工到数字化运维管理的全方位一体化模型信息标准。鉴于建成后大型峰会使用需求,从设计到施工到交付工期短、任务重的高标准要求,智能建造技术在施工中发挥了极其重要的作用。通过成熟的协同设计流程,将集成信息完美结合,数据实时更新,将BIM成果及设计标准同步传递到施工现场,指导施工。
项目从设计阶段即采用BIM技术进行正向设计,包含建筑、结构、机电、幕墙、小市政等专业,按照统一的标准进行建模。利用BIM的三维可视化优势,面对复杂外形、异形结构、多专业交叉作业的情况,以三维模型作为信息传递的载体,通过建筑可视化技术、协同管理设计、空间优化技术、建筑性能分析等手段,输出符合总包要求的设计模型、设计标准制度,同步流转至施工现场。通过BIM技术的全专业协同设计,进行碰撞检查,将问题在设计阶段得到及时解决,保证施工进度与质量。
施工前期应用BIM技术对施工各阶段的场地地形、既有建筑设施、周边环境、施工区域、临时道路、加工区域、材料堆场、临水临电、施工机械、安全文明施工设施等临时设施进行模拟布置和优化,以实现施工平面的科学布置。
在大坡度复杂异形种植屋面施工中,清水叶脉、采光膜结构、太阳能光伏、景观照明、格栅百叶等交织结合,交接位置多,深化设计复杂。项目团队采用BIM技术,基于统一平台进行全专业的模型深化,通过精细化建模和模型整合,提前发现各专业间的交叉碰撞,用模型指导现场施工,精准定位,保证了项目的顺利进行和高效完成。
为了更完美融入“三山五园”历史文化景区的自然环境,工程设计了1.7万平方米绿化种植屋面。为了实现建筑线条的完整流畅,避免影响建筑造型的整体性,项目团队优化管线、排风布设,将建筑的通风格栅等功能设施隐匿于屋面,并创造性地在种植屋面铺装了清水混凝土的路径,高空鸟瞰如同“叶脉”,为建筑美感点睛的同时,有效满足了设施维护要求。
清水混凝土施工全过程采用数字化智能生产管理体系,从参数化深化设计、三维扫描提升深化模型精度、BIM出图技术、数控加工生产、二维码追踪模板加工安装到单元模板位置校核等环节,实现全过程智能管理。BIM模型主导模板深化、加工、定位、安装全过程。使用犀牛软件的参数化编程语言和曲面造型建模的能力,对清水混凝土模板深化设计,精细模板分块。传统的清水模板是以1200mm为一块进行加工生产,但面对本项目清水混凝土的高标准效果,将模板尺寸深化调整为889mm的模数。既满足了设计对禅缝的明确要求,又增加了模板深化的精度。
机房管线繁多密集,管道尺寸大,管道吊装、设备就位难度大,管材损耗大,施工成本难以控制,整体施工工期较长。利用BIM技术对关键机房位置进行建模以及深化设计、综合排布。对管线路由和设备位置进行优化排布,提前解决管线碰撞问题和设备布局问题。建立精细化机房全专业综合模型,深化各类机房共计56个,精细管件、管道的材料用量,降低施工成本,增大预制比例,加快整体安装进度。通过提前深化机房内设备、管线综合排布、安装标高检查,合理分析施工需求,确保机房设备管线位置合理、管线整齐美观、功能完善,预留后期大型设备安装空间,便于施工、节约成本。
创新点亮智慧,科技赋能建造
由于该项目紧邻“三山五园”历史文化景区,“建筑控高”是项目团队在结构施工中面临的一大挑战。以举办国际一流会议标准设计的2000人大会议厅要求室内净高不低于9.5米,这一标准距离中关村国际创新中心的建筑控制高度12米仅有不到3米。面对挑战,项目团队在大跨度会议厅、宴会厅等大空间区域应用了国内首例不出筋的开槽型预制混凝土叠合板技术,将屋面结构梁高削减40%,在满足种植屋面荷载需求的同时实现了“超薄”屋顶,有效解决了建筑控高要求和室内空间的矛盾。
该项目钢屋盖结构为大跨度、长悬挑异形曲面组合结构,东西长176米,南北长175米,设计有多个大跨度和大悬挑结构空间,其中主会场为47.6米大跨度变截面高强钢叠合板组合梁,屋檐通过160余根变截面弧形梁作为其支撑结构,最大悬挑21米。这一结构形式在国内较为罕见。项目技术团队敢于碰硬,勇于创新,依托BIM+MR的施工现场全景展示综合技术,施划了184根、最小柱径仅400毫米的钢结构支撑柱,经过细致的点位演算,确保每一根支撑柱可以实现最优的受力承载。仅用56天、3000吊次,完成8400吨钢构件毫米级安装,成功托举起总面积2万平方米的屋盖。
中关村论坛主会场项目金属屋面为20%-60%坡度的悬挑屋盖区域,面积约6000平方米,由1000余种不同规格尺寸的蜂窝铝板组成,呈现大面积曲面造型,曲率呈现出不规律的变化,导致幕墙龙骨倾斜不规则、生根龙骨标高尺寸各不相同、龙骨繁多复杂。项目部技术团队创新运用由面到线的结构受力形式,研发了一套由单根主龙骨通过发散状次龙骨支撑一块或多块自由曲面板并集成泛光及检修装置的屋面金属板单元体系,其主龙骨在同一纬度布置,通过发散状次龙骨的长短布置连接到自由曲面板的背后支撑点,通过装配式自由曲面屋面单元板块、标准化加工、模块化安装,解决了自由曲面对应曲线龙骨实现难度大、安装效率低的难题,大幅提高了安装工效,保证了施工精度和施工安全。
室内设计造型新颖、独特,大厅运用墙顶一体三维曲面异形造型方案,将室内11656㎡不同标高曲面墙面和异形顶面相连一体,应用58条总长1853m的异形曲面造型灯带从地面延沿?墙面至顶部核心区“未来飞行器”处。这一新颖、独特的设计造型为装饰装修材料加工和现场施工带来巨大挑战。项目部创新提出一种基于数字孪生、BIM+精装装配式理念,墙顶一体化三维曲面异形装饰装修施工技术。通过构建从表皮到矩阵式异形单元骨架的全三维数据模型,单元骨架模块、灯带模块采用数智化精准加工,施工现场应用BIM+精装装配式模块安装方法,饰面基层使用遇水可任意塑形的硅陶板材料,综合形成曲面异形构造体系,解决了墙顶一体化曲面异形模块龙骨加工、安装难度大,异形饰面施工质量等问题,提升了曲面异形造型一次性安装质量,大幅提高了工效。
主会场、宴会厅、多功能厅等大体量容积空间混响时间过长,容易产生回声。为打造国际一流的室内会议声学环境,项目团队根据大型会议空间的声学特点,利用计算机模拟分析辅助声学设计,直观的获得了室内声学设计所需的多种指标,从而在早期设计方案阶段就开始为设计者提供指导(参考?),对合理分析、优化室内声学设计方案起到重要(巨大用的多了,换一个词)作用。同时采用了国家声学单位检验通过的吸声材料,既符合吸声、防火、耐久、环保、轻质、价廉和便于施工等要求,同时还具有良好的装修效果。
生态环保设计,绿色低碳建造
绿色,是中关村论坛永久会址主会场的又一张靓丽名片,种植屋面、地源热泵、智能照明、节水系统、海绵设施等设计做法全面贯彻了生态环保理念。在复杂性和局促性地块建造国际性会议中心,绿色建造技术的应用减少了对土地和生态系统的压力,降低了土地开发对生态环境的破坏,有助于保护自然生态系统的稳定性。建筑垃圾对自然资源的消耗和对环境造成的负面影响非常严重,建筑垃圾的再生利用可以解决我国每年产生的巨量废弃混凝土的处理难题,缓解对环境产生的负面影响,保护人类的生存环境(看来本项目实现了建筑垃圾再生利用,但是现在的写法不明确。后面这段也是这种感觉。)。透水混凝土路面和雨水回用技术、中水净化系统可以显著提高雨水的源头下渗、滞蓄、净化、排水能力,有效回补地下水,提升初期雨水水质,达到改善水环境、保障水安全、修复水生态的目的,生态效益显著。
论坛成功举办,交出亮眼答卷
2024年4月25日至4月29日,以“创新:建设更加美好的世界”为主题的中关村论坛年会,在中关村国际创新中心成功召开,中央政治局常委、国务院副总理丁薛祥出席开幕式并致辞。全球科技创新领域的顶尖专家、学者和企业家汇聚一堂,对这座“森林中的会议中心”高水平建造给予高度评价。
以北京建工四建公司为首的技术质量攻关团队,依托“中关村论坛永久会址主会场项目”平台,充分发挥雄厚的项目技术经验和协同创新统筹能力,将设计施工一体化模式应用于建造全过程,利用装配式、数智化、模块化辅以智能建造装备,破解高标准会展中心建造的技术质量难题,并自主研发形成了多项成套关键技术,成果达到行业领先水平。
该项目目前已荣获北京市结构、建筑长城杯金奖,中国钢结构金奖,中施企协绿色建造施工水平评价三星,中建协绿色建造竞赛一等奖,北京市新技术应用示范工程、北京市BIM应用示范工程,第六届“优路杯”全国BIM技术大赛金奖,第十三届“龙图杯”全国BIM大赛综合一等奖;两项科技鉴定成果均达到“国际领先水平”,发明专利33项、计算机软件著作权3项,创新成果丰硕。中关村国际创新中心已成为首都新地标,也成为北京建工四建新名片。