——中铁建工集团北京城市图书馆项目创优纪实
□董无穷
北京城市图书馆又名“森林书苑”，是坐落在通州六环公园旁的“书山智库”，被誉为北京城市副中心的三大地标之一。图书馆整体造型源于中国传统文化符号“赤印”，方正、赤色的外形恰似一枚端庄的印章烙印在城市副中心绿心的画卷之上。其屋顶的树状建筑结构宛如森林伞盖，以银杏树叶片为灵感来源，体现出传承知识、传播文化的功能定位，烘托“临山间、于树下、勤阅览”的读书环境，成为城市副中心“一带、一轴、两环、一心”规划格局的重要组成部分和传承千年大运河文化带的重要文化输出阵地。
北京城市图书馆外立面造型
本工程于2020年12月1日开工，2023年11月13日竣工，成功斩获三项第一：首座2.5万平方米超大开敞式阅览环境；首座超高自承重式玻璃幕墙结构建筑；藏书量最大、智能化程度最高的书库。这座现代化的复合型图书馆总建筑面积约7.5万平方米，地上3层，地下1层，建筑高度22.3米。先后荣获中国钢结构金奖年度杰出工程大奖、北京市结构长城杯金奖、建筑（长城）精品工程等奖项，正在申报中国建设工程鲁班奖。
一、严抓质量、造就精细品质
循得章法，精心修剪品质的背后，是高标准、严要求，日夜打磨、精雕细琢，是不接受任何一丝瑕疵和隐患。项目负责人丁建军同志从接到任务书那一刻开始，就立下了“必创鲁班奖”的高优目标。他团结带领团队认真制定并严格落实《工程质量五检制度》、《工程首段（首件）制度》、《质量奖惩制度》等质量管理制度30余项，编制了《质量管理策划方案》、《创优策划方案》等质量控制与创优方案，对于各分部分项施工提前策划，明确关键工序把控要点，制定相应管控对策，严格按照策划要求进行质量把控。在施工全过程中，严格执行三级作业交底、五检验收制度，坚决执行“样板先行，首段首件验收”，全过程把控工程桩8道工序、防水6道工序、主体结构6大过程，验收时地毯式检查，不放过一个死角，验收合格前坚决不能进入下道工序，以“过程精品”打造“精品工程”。通过完善的制度体系、高效的执行力度，1:1复刻设计师笔下“临山间、于树下、勤阅览”的阅读场所——森林书苑。
二、潜心研究、赋能匠心建造
在长达近5年的建设周期中，丁建军带领项目团队针对各项施工难点进行针对性分析、详细的模拟论证、大胆细致的实施，研发了各项专业性技术，先后攻克了钢结构、幕墙、屋面、装饰装修等各专业重点、难点，保障了工程的完美实现。
图书馆独特的钢结构体系，是项目攻克的难点之一。地下主体结构为型钢混凝土框架结构和剪力外墙结构，地上为钢框架结构，屋盖采用单层双向平面网格钢结构，屋盖正投影尺寸为168mx168m。东西两侧山体造型复杂，是由近万根曲面弯弧异型钢构件组装而成，山体结构从中部往两侧延伸并依附于两侧楼层钢梁上，高低错落，形成山包、山谷景象。
施工前夕，丁建军组织项目团队深挖专业知识、借鉴专业技术、日夜不休，创造性地提出采用全周期一体化的设计分析方法，结合理论分析、数值模拟与施工监测技术，经过多次论证、实验，开启多向组合叶片形平面交叉网格钢结构施工技术研究。这一施工技术研究解决了单层柔性平板网壳结构逆作提升与卸载的施工难题，为项目团队加速完成钢结构施工节点提供了技术保障。该项施工做法，不仅是柔性平网壳逆作与提升关键技术的创新，更为行业内提升钢结构的施工质量、施工精度及工厂化效率作出极大贡献该项施工做法还引领了行业内复杂结构建造的“潮流”，引领国内钢结构施工技术标准逐步朝着安全、低碳、精准、高效的绿色智能建造新领域、新模式进军。
按照设计要求，玻璃幕墙是图书馆的最大亮点。为攻克这项“超级工程”，丁建军带领项目骨干技术人员考察了国内数十家玻璃制造厂家。经过实地调研、受力体系实验、厂家加工水平、专业技术等多方面考察、论证，不分昼夜地组织技术骨干研究测算，创新性提出采用双银LOW-E钢化夹胶中空全超白玻璃，利用互为玻璃肋支撑受力体系，摒弃传统的竖向龙骨，让276块玻璃面板之间实现角度在74°-133°之间变化，外立面成折线形式，既承受自身面外荷载，又承受相邻板块传递的面内荷载，依靠结构胶将面板粘结为一体，结构体系先进合理、新颖可靠。为了如期高效保证施工进度，丁建军带领团队利用Rhino+GH插件克服玻璃角度的14种板块类型，对板块进行参数化分析，为深化设计提供基础依据，保证每块玻璃加工制作的准确高效。这一系统无论从外形构造还是受力体系都属于世界首创。
折线型大玻璃幕墙
其中最大一块超大玻璃高16米、宽2.5米，重达11.5吨，采用7片15mm厚超白钢化玻璃，总厚度为133mm。此玻璃从原片采购、钢化、镀膜及后期的运输和吊装等难度极大，并无案例参考，各个环节都是全新挑战。项目团队通力协作，多次模拟演示，组织专家论证，现场进行1:1四性试验（气密性、水密性、抗风压、平面变形），历时3个月观察、测试、论证，不惧困难，最终确认方案可行性，确保了该幕墙体系的可靠性、稳定性。自此互为肋玻璃支撑结构开始大面积推行，16米高的超高大玻璃施工，创下了幕墙行业最大规格玻璃板块、最新互为支撑玻璃结构、最重幕墙吊装三项“幕墙之最”，填补了行业空白。该项技术研发，使得项目团队先后荣获“一种超大四维可调玻璃吸盘装置”、“一种带角度可调节的打胶机构”、“一种双组份移动式打胶机”、“承重互为支撑的全玻璃幕墙系统”等8个实用新型专利证书，为行业同类施工提供了切实可行的实操参考。
大玻璃幕墙现场1：1四性试验
大玻璃吊装作业
三、智能建造，汇聚智慧养分
“要想真正意义地营造出‘临山间、于树下’的阅读意境，屋面银杏叶的施工技术与质量必须精准把控，绝不能有毫厘之差”——丁建军在施工调度会上郑重强调。图书馆屋顶树状结构建筑宛如钢铁森林，屋顶檐口吊顶采用银杏叶状铝板，分上中下3层错落有致分布。为了保证工厂加工的质量和进度，项目团队利用“BIM+3D扫描”技术深化设计，确保制作完成的屋面板毫厘不差，将设计师的理念“一比一”精确还原。
图书馆室内大空间吊顶及伞柱由高低错落的“银杏树干及叶片组成”，主要材料为GRG，山体面层采用木纹转印材料不同弧度曲面安装构成，室内空间多数采用不同弧度曲面木饰面叠级形构造，重点突出“亲民、特色、智慧”三个特点。项目自深化图纸阶段开始，始终深入贯彻鲁班奖施工要求，注重日常质量管理，重视建设者的安全保障，将“精品工程”理念传递给每一名建设者。装饰装修阶段开始前，进行整体的创优策划，（采用3D扫描+BIM技术对现场结构施工误差进行复核，实现装饰装修施工更好地深化。通过机电管线综合优化的BIM应用，利用BIM进行全专业碰撞检测，共检测出2000+个有效碰撞点位，合理规避9类碰撞问题，解决97处图纸问题，发现影响施工的重大问题3项，节约成本23万元，完美实现77个系统繁杂的机房管线调整，优化节约材料光纤近15%，并精准消除施工误差。
四、绿色建造、打造简能建筑
图书馆屋顶表面设计有126个采光顶，并在上面安装带有人字坡的玻璃。在功能上，采光顶可以将自然光线引进室内；在视觉上，采光顶从远处看就像是星星点点的泼墨印记，成为“赤印”上的一个个符号。在美观的同时，屋顶上的光伏太阳能板和雨水收集系统大大减少了能源和资源的浪费。据测算，山谷上方的一条光伏玻璃及发电系统预计年发电量在23万千瓦时左右。预计图书馆投入运营后，相较同类型公共建筑，全年可降低能耗约8%，成为“简能”绿色建筑的代表。
在精装修施工期间，为了解决室内穆饰面山体色彩视觉误差的现实难题，丁建军协同甲方多次同我国色彩搭配专家于西蔓团队研讨、学习，经过上千次的研究调色，最终调配出最接近、最舒适的山体色彩，在大家的共同努力下，为读者打造出自然、真实的“森林书苑”。
装饰装修完成效果
2023年12月27日，北京城市图书馆正式开馆运营。这座文化建筑通过丁建军及其团队全面的创优策划、精细的组织管理、严谨的科研创新，成功达到了预期目标，为副中心建设添砖加瓦，为广大读者提供了优良的阅读、学习环境，向社会各界交出了一份满意的答卷！
