冬奥场馆建设中,工地如何变得“聪明”起来?

  原标题:冬奥场馆建设中,工地如何变得“聪明”起来?

  新京报讯(记者 吴娇颖)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。

  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余家企业参展参会。

  在现代信息技术支撑下,过去“出大力、流大汗”的工地现场正在发生惊人的变化,“建造”也在实现向“智造”飞跃。今日(8月15日),记者探访国家游泳中心、国家会议中心二期、国家速滑馆等冬奥工程现场看到,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。

  BIM技术精准搭建 “水立方”20天变身“冰立方”

  8月15日下午,记者在国家游泳中心场内看到,“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,这里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,但作为世界首次在冬奥会场馆进行泳池-冰面的转换改造,其中存在的难题并不少。

  从泳池变身冰场,搭建转换结构是改造的首要难题。据建设施工方中建一局项目负责人介绍,“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。

冬奥场馆建设中,工地如何变得“聪明”起来?

  国家游泳中心场内,陈列着冬奥会冰壶场馆改造项目模型。摄影/新京报记者 王嘉宁

  据其介绍,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。

  因此,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。

  “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,是场馆改造的又一难题。

  “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。”负责人告诉记者,这样可以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,温湿度控制分别达到既定要求。

  据中建一局副总工程师杨晓毅介绍,首个“双奥场馆”中的各项智能应用,也将与中建一局通过5G、物联网、人工智能、区块链等现代信息通信技术应用研发的智慧工地平台、BIM信息资源库等7个领域一起,亮相2020年服贸会。

  高空滑移施工 “拼出”国家会议中心二期钢屋盖

  位于北京奥林匹克中心区的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。

  8月15日下午,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。记者在现场了解到,今年8月底,国家会议中心二期将实现主体结构封顶,计划于2021年7月交付北京冬奥组委使用。

  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,多项智能建造与新技术应用,正在助力这项冬奥工程的建设。

  陈硕晖介绍说,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,也可以进行数据的自动传输、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的安全卸载。

冬奥场馆建设中,工地如何变得“聪明”起来?

  国家会议中心二期建设现场,总用钢量达12.6万吨的钢结构施工已经完成。摄影/新京报记者 王嘉宁

  在总投影面积达2.6万平方米的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”的方式,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”一个巨大的钢屋盖。

  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。”

  据悉,包括国家会议中心二期应用技术在内的北京建工集团多项智能建造成果,也都将亮相2020年服贸会。例如,天安门广场能“走”会“变”的临时观礼台;北京大兴国际机场作为全球最大单体航站楼实现“凤凰展翼”的“秘诀”;怀柔科学城项目的数字化建造技术等。

  全冰面制冰系统上线 打造国家速滑馆“最快的冰”

  在国家速滑馆“冰丝带”建设现场,竖立着一块完工倒计时电子牌。8月15日,电子牌显示,距离国家速滑馆工程于2020年10月31日完工倒计时76天。

  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,屋面正中央已经张拉开一条银色的镜面吸声膜。未来,31条镜面吸声膜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。

冬奥场馆建设中,工地如何变得“聪明”起来?

  国家速滑馆建设现场,正在进行机电管线和屋面安装冲刺,屋顶已经张拉开一条覆盖屋面的镜面吸声膜。摄影/新京报记者 王嘉宁

  有着“冰丝带”之称的国家速滑馆是北京2022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。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……“冰丝带”的设计亮点多、建设难度也大。

  据建设施工方北京城建集团国家速滑馆工程项目部经理张怡介绍,“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,“相当于将整个鸟巢的地面搬进了速滑馆”。其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。

  张怡说,为了打造国家速滑馆“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,使整个400米冰道冰面温度误差不超过1℃。

  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。张怡告诉记者,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。”

  国家速滑馆还是一个强调全生命周期的智慧场馆。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。

  新京报记者 吴娇颖 协作记者 王嘉宁

  编辑 刘梦婕 校对 张彦君