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冬奥场馆智能建造技术将集体亮相服贸会

2020-08-21 点击:982

冬奥场馆智能建造技术将集体亮相服贸会展示互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术应用成果及其服务能力;“水立方”20天变身“冰立方”

2020年中国国际服务贸易交易会(以下简称“服贸会”)将于9月在京开幕。由北京市住建委主办的建筑服务专题,将围绕建筑业高质量发展要求,展示BIM、互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用成果及其服务能力。

过去“出大力、流大汗”的工地现场,在现代信息技术支撑下正在发生惊人的变化,“建造”正实现向“智造”飞跃。8月15日,记者探访国家游泳中心、国家会议中心二期、国家速滑馆工程看到,在这些正在建设的冬奥工程、北京市重点工程项目中,智能建造成果与现代信息技术的应用,正在让传统的建设工地变得“聪明”起来。

据悉,截至目前,已有包括中国建筑、中国铁建、中国中铁、中国建筑设计研究有限公司、北京城建集团、北京建工集团等70余家企业将在服贸会上亮相。

BIM技术精准搭建 20天变身“冰立方”

8月15日,在国家游泳中心场内,“水立方”已经完成了“泳池-冰面转换”的改造,在2022年北京冬奥会期间将作为冰壶项目比赛场地使用。国家游泳中心也将成为世界上首个“双奥场馆”。

“水立方”变身“冰立方”的场馆改造仅用时20天完成进行泳池-冰面的相互转换,其中存在难题并不少。

钢梁和混凝土预制板都有数字身份

建设施工方中建一局项目相关负责人介绍,“冰立方”项目应用BIM技术,搭建了由2600根薄壁H型钢和1570块轻质混凝土预制板组成的转换结构,为冰场架体的钢梁和混凝土预制板都编辑了数字身份,在转换施工中精准有效地将每个构件复位。

冰水转换也需要经过多道复杂工序。将水抽干后,再搭设钢架和支撑板,铺上保温层、防水层,安装可拆装制冰系统,最后输送载冷剂将水面冰化。据介绍,冰壶比赛是所有冰上竞技项目对表层冰要求最高的,冰层厚度80毫米,制冰过程需40-50次,每次制冰厚度控制在2毫米以内,间隔时间4小时,需持续施工7天,制冰期间要保证冰场的湿度在30%,待冰面平整、基础冰形成后再进行冰漆喷涂作业。

能源智能管控系统改变传统人工抄表

“水立方”需要高温高湿环境,“冰立方”需要低温低湿环境,如何在同一场馆施行分区域温度湿度控制是又一难题。相关负责人表示,项目应用了冰场环境智慧调控平台,将制冰系统、除湿系统、空调系统集成到一起,通过可视化界面对场馆各设备系统自行智慧化调控,保证在同一个比赛大厅内的冰面、冰面上空1.5处、观众席三个区域的温湿度控制分别达到既定要求。

在场馆智能化运维方面,项目团队也对“冰立方”应用能源智能管控系统。“我们改变了传统人工抄表方式,对场馆所用的水、电、气、热等自动分项分路计量,对场馆的能耗数据自动采集、统计分析、报告预警、费用计算,对场馆空调、采暖、电梯、照明等建筑能耗及水资源实施分项分区调控。”项目负责人告诉记者,这也是践行低碳、绿色、可持续的运营理念。

高空滑移施工 “拼出”钢屋盖

8月15日,在国家会议中心二期建设现场,北京建工集团施工人员正在进行室内机电管线安装和防火材料喷涂工作。8月底将实现主体结构封顶。

国家会议中心二期工程建设用地面积9.3万平方米,总建筑面积41.9万平方米,是目前北京市在建的最大单体建筑。2022年冬奥会期间,国家会议中心二期将承担IBC(国际广播中心)、MPC(主新闻中心)转播功能。

钢结构施工引入了无线传输等技术

2019年8月1日,国家会议中心二期正式开工,总工期只有31个月,这也是所有冬奥场馆中开工最晚、体量最大、任务最重的项目。据建设施工方北京建工集团国家会议中心二期工程总工程师陈硕晖介绍,建设中应用了多项智能建造与新技术。

陈硕晖介绍,国家会议中心二期工程总用钢量达12.6万吨的钢结构施工中,就引入了无线传输、云平台、云存储等技术,自主研发监测数据平台,对施工中出现的应力变形等问题实时监测,也可进行数据自动传输、存储和分析,可实现对1.9万平方米无柱大空间载重4.65万吨带混凝土结构安全卸载。

屋面滑移监测基于北斗卫星定位系统

在总投影面积达2.6万平方米的国家会议中心二期钢结构屋盖合龙过程中,项目团队采用“高空滑移技法施工入位”方式,通过数字化的液压顶推系统,将每片钢网壳以每小时4米左右的速度,按照由远及近、双向并进的原则,在52米空中依次安装到位,犹如空中拼积木一样“拼出”一个巨大钢屋盖。

据介绍,钢结构屋盖滑移施工,可以有效减少高空作业量,提升项目建设速度。“由于钢结构施工体量超大、结构形式复杂、工期紧、标准高,我们也在建设中运用了三维激光扫描、BIM建模等前沿技术,节材近5000吨,极大地缩短了工期。”

此外,陈硕晖表示,基于BIM技术的全过程施工模拟技术、三维激光扫描模拟预拼装技术、基于北斗卫星定位系统的屋面滑移监测平台等,也都是国家会议中心二期钢结构施工的技术亮点。

全冰面制冰系统上线 打造“最快的冰”

有“冰丝带”之称的国家速滑馆是2022年冬奥会速度滑冰项目的比赛场馆,也是北京冬奥会标志性场馆。其主场馆建筑面积约8万平方米,高度33.8米,能容纳12000名观众。

8月15日,记者在现场看到,目前国家速滑馆正在进行机电管线和屋面安装冲刺,31条镜面吸声膜张拉将覆盖住国家速滑馆的索网屋面,与馆内晶莹剔透的全冰面相呼应。

整个400米冰道冰面温度误差不超过1℃

“冰丝带”的设计亮点多、建设难度也大。世界上规模最大的单层双向正交马鞍形索网屋面,1.2万平方米的亚洲最大冰面,3360块玻璃拼接出的天坛形曲面幕墙。

北京城建集团国家速滑馆工程现场项目部经理张怡介绍说,“冰丝带”采用全冰面设计,奥运赛时速度滑冰赛道设置为标准400米长赛道,“相当于将整个鸟巢地面搬进了速滑馆”。弯道的内道边缘半径为26米,直道长度为110.43米,面积约为1.2万平方米,近似田径场大小,是亚洲冰面最大的速滑馆。

为打造国家速滑馆“最快的冰”(即冰面-11℃到-6℃;冰面1.5米高度13℃-15℃),北京城建集团研发了多功能全冰面制冰系统、室内环境控制和综合节能等关键技术,能精确控制冰面温度、厚度和稳定性等,整个400米冰道冰面温度误差不超过1℃。

首创复杂张力结构综合形态分析方法

此外,国家速滑馆拥有世界最大跨度正交双向单层马鞍形索网屋顶。建设团队研发首创了复杂张力结构综合形态分析方法,获得了受力最佳、经济最优、形态最美的双曲面结构造型。“这种索网结构也更符合绿色办奥的要求,用钢量约为传统屋顶的四分之一,工厂定制,现场装配,施工简便。”

在建造过程中,信息化技术与装配式建造相结合,通过计算机系统模拟建造过程用大数据指导实践,实现了像造汽车一样建奥运场馆。据悉,这些应用在现代化体育场馆的智能技术,也将与其他工程建设综合技术一同亮相2020年服贸会。

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