在波光粼粼的平湖之畔,伫立着一座既有金属光泽,又有现代艺术美感的芙蓉花建筑,与旁边川西山脉般连绵起伏的场馆相映成趣。花型、绿意、山势、水波在日光下交织,于水天交接之处呈现出别样的城市公园韵味,为蓉城城景再添一抹耀眼亮色。这里,就是开启“公园城市”3.0版本的成都天府艺术公园。
2022年,天府艺术公园荣获中国钢结构金奖荣誉。荣誉加冕的背后,是五冶钢构匠心筑梦,助力公园城市建设的建筑追求。
13000吨钢结构打造“芙蓉”与“翠黛”
天府艺术公园选址成都西郊,原址是被称为“西南第一村”的跃进村,从以往的“老破小”变为如今的城市“新地标”,天府艺术公园这个新晋“网红”的背后“推手”也浮出水面。
在总建筑面积约99179平方米的天府艺术公园中,天府美术馆取形出水芙蓉,宛如出水芙蓉般在湖边绽放,花朵造型的美术馆,以自然形态与公园环境交融渗透。当代艺术馆和图书馆取意远山翠黛,取意于“窗含西岭景”的设计意象,屋顶的曲线如山峦叠嶂般重重似画、曲曲如屏,与川西民居优雅的屋面遥相呼应,层叠起伏的屋顶勾勒出檐下丰富多彩的艺术生活,惬意悠然。
天府艺术公园建筑曲线柔美且富有张力,无论是“窗含西岭景”还是“芙蓉如面景如画”,园内三馆均通过钢结构来实现其独特造型。时间倒退到2020年8月,在中国五冶(成都)建筑科技产业园钢结构生产基地内,天府艺术公园的第一块钢构件开始了生产,车间内机器轰鸣,焊花四溅,行车来回穿梭,来料、下料、拼装、总装各工序井然有序,共计13000吨的钢结构构件将在这里经过层层加工,为“芙蓉盛开”和“远山入画”注入建筑生命力。
面对如此大体量的钢结构,五冶钢构积极发挥自身在大型复杂钢结构数字化制造领域的扎实积累,以“数字化设计”“数字化工艺”“数字化加工与装配”“数字化控制”“数字化管理”和“数字化人才”六项核心技术为天府艺术公园的建设“保驾护航”,全面提升生产过程的智能化水平。
为了确保天府艺术公园钢构件的制造精度,基地采用了国内最先进的数控切割机,配备了等离子无限回转头,枪体前端锥度达到罕见的76度,“V”型坡口达到50度,速度是普通火焰切割的5倍以上,切割质量也大幅提升。而为了提升钢网架的焊接精度,基地不仅启用了居于世界先进水平的自动化焊接机器人,更采用电弧跟踪和焊丝接触传感两大先进技术,有效控制焊接变形。
24902根钢结构杆件搭建“钢筋铁骨”
在天府艺术公园内,美术馆、艺术馆和图书馆三馆均为空间曲面焊接球网架结构,一共有6027个节点焊接球和24902根连接杆件,钢网架焊接量近5万米。这种独特的造型为钢结构安装带来极大挑战。
中国五冶再次实践“智慧建造”理念,发明了应用于本项目的大异型构件安装组合式支撑体系及使用方法。施工团队提前建立空间坐标,在进行精准测量控制后,分别采用累积连续预拼装与计算机辅助预拼装相结合的方式,极大提高了预拼装、组装精度,从而有效地保证了钢网架的整体拼接效果。
在钢结构安装过程中,五冶钢构项目团队首先应用了BIM技术对设计施工图进行深化设计,优化节点并转换为可视化施工模型,再采用全站仪、三维激光扫描仪、数字摄影测量等钢结构智能测量技术,将现场测量数据与计算机模型分析数据高频同步,解决了异形、大跨径钢结构工程中传统测量方法难以解决的测量速度、精度以及变形控制等技术难题。根据现场布置,项目团队共划分了9个施工区吊装,共采用16台汽车吊机和5台大型履带吊机,最终实现对钢结构质量、安全和工程进度的有效控制。此外,项目团队自主研发了地脚螺栓可调节固定装置专利,可有效控制地脚螺栓安装精度,避免后期施工对钢柱定位精度影响,从而确保钢结构安装精度,为造型完美呈现“保驾护航”。
项目团队还综合运用TEKLA钢结构深化设计软件、CAD三维画图软件进行深化排布,BIM三维模型软件模拟施工来化解难题,更制作了1:1等比例BIM模型的实体样板,让工人更加直观了解钢筋安装位置,让现场安装、焊接一气呵成……
终于,五冶钢构团队及广大一线作业人员克服了重重困难,分别于2020年11月17日、2021年1月4日、2021年1月10日完成了天府艺术公园图书馆、当代艺术馆、天府美术馆的网架吊装任务,至此,该项目三大场馆所有网架吊装工程全部完成,场馆外观形态整体呈现。
81774条焊缝为地标建筑“精密织衣”
据项目钢结构技术负责人郭浩介绍,天府艺术公园项目的焊缝多达81774条,需要细之又细的精密施焊。焊工们分布在钢结构网架之上,以“仰焊、平焊、横焊、立焊”四种方式形式的焊接,开启了一场闪烁着弧光与焊花的“织衣”表演,他们分工协作,协同作业,将焊丝在1200度的高温灼烧后,如水银泻地般熔铸、铺展在焊道内。
天府艺术公园钢网架节点焊缝为一级焊缝,必须全部100%熔透焊接,在空中对接时焊缝的焊接质量也面临着巨大挑战,不仅要经过预热、过程控制焊接层间温度、焊后保温处理三大难关,同时还要克服空中仰焊、倒斜45度仰焊、斜45度倒爬坡焊接、45度爬坡焊接等各种高难度焊接操作,空中作业难度之大,可以想见。
一场技艺攻关立刻展开。五冶钢构团队组建了由“成都工匠”领衔的焊接技术团队,积极组织焊前培训,成功通过焊接考试的焊工们才能走上钢网架,精密施焊。“我们通过1:1计算机模型呈现,多次听取一线作业人员意见,商讨出了4种安全措施设计,最终确定了最为合适的安全措施设计,为空中仰焊等复杂焊缝的焊接提供了安全高效的施工作业面。”郭浩介绍。
焊接之后的探伤更为关键,团队采取以超声波、X射线等为主的精密仪器技术手段,如同为人体进行B超、CT检查,为严格把控焊缝内部质量发挥了重要的技术支撑作用。
出水芙蓉已然盛开,窗含西岭再现蓉城。目前,天府艺术公园已面向市民开放,并成为成都市又一文化艺术新地标,每一个露水摇曳的晨曦,每一个凉风习习的傍晚,游人如织的背后,都沉淀着五冶钢构追求卓越的进取与攀登。(蒋逸潇)