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带队挑战“超级工程” 设计北京大兴机场航站楼
2020-12-24 10:20:50 来源:新华网   作者:佚名  责任编辑:黄静

带队挑战“超级工程”设计北京大兴机场航站楼

北京市建筑设计研究院,朱忠义(右)在和同事探讨。新京报记者 王嘉宁 摄

  大兴国际机场、首都机场T3航站楼、国家体育馆、“中国天眼”……25年职业生涯里,北京市建筑设计研究院总工程师朱忠义负责结构设计的工程,个个大名鼎鼎。他把自己的工作通俗地称为“给建筑做骨架”,“工程越大,责任越大”。“技术发展和行业进步,就是在不断解决工程难题的过程中实现的。我喜欢去做这样的事情。”朱忠义说。

  设计的体育馆成为地震中的“诺亚方舟”

  从业25年来,朱忠义负责了20余项国内外大型工程的结构设计,其中不乏结构复杂、技术难度极大的航站楼、体育馆、大型会展中心。他最难以忘怀的是2003年自己初出茅庐时主持设计的绵阳九洲体育馆。

  “这个体育馆的抗震设防烈度是6度,但是考虑到它的重要性,我们就想,万一有突发情况,这个结构会不会倒塌?”朱忠义觉得,作为一座大型公共建筑,安全无疑是重中之重。

  他给自己提了一个要求,要保证即便结构发生一些变形甚至开裂,整个建筑也依然安全稳定。最后,朱忠义想到了采用预防连续倒塌的设计,来对结构的关键部位进行加强。回忆起来,朱忠义很庆幸,当时为九洲体育馆提出了这一设计,且严格确保了施工到位。

  2008年,汶川发生“5·12”特大地震,在主震和上万次余震的考验下,位于绵阳的九洲体育馆安然无恙,成为大震中的“诺亚方舟”,保证了上万避难群众的安全。

  解决“中国天眼”受力难题

  在朱忠义接手的诸多高难度结构设计中,最特殊的当属“中国天眼”。

  位于贵州山区的“中国天眼”,是由中国自主设计建造的500米口径球面射电望远镜(FAST),也是世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜。

  作为FAST主动反射面主体支承结构设计负责人,朱忠义要解决的难题不少。“平时我们设计的建筑结构,要求的是稳定。但FAST完全不同,它是一个巨大的科学仪器,要满足科学观测的要求,需要一个主动变位的结构,同时精度要特别高。”

  另外,FAST反射面主体支承结构是一张巨型索网,编织索网需要的关键零件就有5万多个。

  更难的是,天眼位于地质、地貌复杂的喀斯特洼地,圈梁支承柱高度在3米至50米不等,导致结构和基础受力复杂,圈梁温度作用明显。“最大难题就是怎么把圈梁和柱子连接起来,受力更均匀,同时能释放温度的影响,自由地膨胀收缩。”为了解决这些问题,设计方案经过一年多的打磨才最终成形。“已故的FAST首席科学家南仁东老师,当时听到我们的方案后很高兴,我至今都记得他对我们说,‘这就是我心目中的方案’”。朱忠义感慨。

  挑战“超级工程”大兴机场

  作为一名主攻大跨度结构的工程师,朱忠义挑战过不少大型机场航站楼的设计。但2015年,第一次接触大兴国际机场工程时,他还是被这个独一无二的“超级工程”所震撼。

  大兴机场要用8根C形柱支撑起核心区18万平米的大跨度结构,最大跨度达到180米,这样的设计在以往的机场航站楼从未有过。

  “这个空间有多大?类比一下,尺度为114米x144米的国家体育馆,放到这个航站楼里,也是很小的一个部分。”朱忠义说,这个巨大的钢结构还需要在8度地震下以及高铁从航站楼穿过时确保安全。

  朱忠义带领团队做了大量理论分析,“所有分析做完的时候,我的心里就比较有底了。”

  设计方案要经过严谨的实验论证,才能最终投入施工。朱忠义记得,当时,团队在北京建筑大学观看实验的过程,当看到承载力加到设计荷载两倍,结构还是很安全的时候,所有人都很激动。他总算松了一口气。

  2019年9月25日,北京大兴国际机场正式通航。作为一名参与者,回想起过去的1800多个日夜,朱忠义感慨万千。

  “我们把当初的构想,几乎完全一样地展现在了大家面前。更重要的是,团队水平通过这样的超级工程得到了提升,对行业也有显著的促进作用。”