北京市建筑設計研究院,朱忠義(右)在和同事探討。新京報記者 王嘉寧 攝
大興國際機場、首都機場T3航站樓、國家體育館、“中國天眼”……25年職業生涯里,北京市建筑設計研究院總工程師朱忠義負責結構設計的工程,個個大名鼎鼎。他把自己的工作通俗地稱為“給建筑做骨架”,“工程越大,責任越大”。“技術發展和行業進步,就是在不斷解決工程難題的過程中實現的。我喜歡去做這樣的事情。”朱忠義說。
設計的體育館成為地震中的“諾亞方舟”
從業25年來,朱忠義負責了20余項國內外大型工程的結構設計,其中不乏結構復雜、技術難度極大的航站樓、體育館、大型會展中心。他最難以忘懷的是2003年自己初出茅廬時主持設計的綿陽九洲體育館。
“這個體育館的抗震設防烈度是6度,但是考慮到它的重要性,我們就想,萬一有突發情況,這個結構會不會倒塌?”朱忠義覺得,作為一座大型公共建筑,安全無疑是重中之重。
他給自己提了一個要求,要保證即便結構發生一些變形甚至開裂,整個建筑也依然安全穩定。最后,朱忠義想到了采用預防連續倒塌的設計,來對結構的關鍵部位進行加強。回憶起來,朱忠義很慶幸,當時為九洲體育館提出了這一設計,且嚴格確保了施工到位。
2008年,汶川發生“5·12”特大地震,在主震和上萬次余震的考驗下,位于綿陽的九洲體育館安然無恙,成為大震中的“諾亞方舟”,保證了上萬避難群眾的安全。
解決“中國天眼”受力難題
在朱忠義接手的諸多高難度結構設計中,最特殊的當屬“中國天眼”。
位于貴州山區的“中國天眼”,是由中國自主設計建造的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST),也是世界最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡。
作為FAST主動反射面主體支承結構設計負責人,朱忠義要解決的難題不少。“平時我們設計的建筑結構,要求的是穩定。但FAST完全不同,它是一個巨大的科學儀器,要滿足科學觀測的要求,需要一個主動變位的結構,同時精度要特別高。”
另外,FAST反射面主體支承結構是一張巨型索網,編織索網需要的關鍵零件就有5萬多個。
更難的是,天眼位于地質、地貌復雜的喀斯特洼地,圈梁支承柱高度在3米至50米不等,導致結構和基礎受力復雜,圈梁溫度作用明顯。“最大難題就是怎么把圈梁和柱子連接起來,受力更均勻,同時能釋放溫度的影響,自由地膨脹收縮。”為了解決這些問題,設計方案經過一年多的打磨才最終成形。“已故的FAST首席科學家南仁東老師,當時聽到我們的方案后很高興,我至今都記得他對我們說,‘這就是我心目中的方案’”。朱忠義感慨。
挑戰“超級工程”大興機場
作為一名主攻大跨度結構的工程師,朱忠義挑戰過不少大型機場航站樓的設計。但2015年,第一次接觸大興國際機場工程時,他還是被這個獨一無二的“超級工程”所震撼。
大興機場要用8根C形柱支撐起核心區18萬平米的大跨度結構,最大跨度達到180米,這樣的設計在以往的機場航站樓從未有過。
“這個空間有多大?類比一下,尺度為114米x144米的國家體育館,放到這個航站樓里,也是很小的一個部分。”朱忠義說,這個巨大的鋼結構還需要在8度地震下以及高鐵從航站樓穿過時確保安全。
朱忠義帶領團隊做了大量理論分析,“所有分析做完的時候,我的心里就比較有底了。”
設計方案要經過嚴謹的實驗論證,才能最終投入施工。朱忠義記得,當時,團隊在北京建筑大學觀看實驗的過程,當看到承載力加到設計荷載兩倍,結構還是很安全的時候,所有人都很激動。他總算松了一口氣。
2019年9月25日,北京大興國際機場正式通航。作為一名參與者,回想起過去的1800多個日夜,朱忠義感慨萬千。
“我們把當初的構想,幾乎完全一樣地展現在了大家面前。更重要的是,團隊水平通過這樣的超級工程得到了提升,對行業也有顯著的促進作用。”
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