《科技创新与品牌》杂志社寻秦技·国器

中建西北院: 以工匠精神守护屋脊下的环保与安全

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中建西北院以作品立世,以“工匠”精神,始终坚守着“中华建筑文化的传承、弘扬与创新”之路。它不仅是城市建筑的创造者,还是国家建设事业尤其是西部城市建设、经济建设的贡献者和见证者,持续推动着行业的改革发展。

从陕西历史博物馆到大唐芙蓉园,从西安钟鼓楼广场到大雁塔南广场,从华清池到天人长安塔……西安吸引全国游客的热门打卡点,很多都出自中国建筑西北设计研究院有限公司(以下简称“中建西北院”),出自中建西北院总建筑师张锦秋。

中建西北院成立于1952年,是国家组建的六大区建筑设计院之一。从20世纪50年代留学归国和“西迁”设计师,到以张锦秋、赵元超为代表的“大国工匠”,一代又一代建筑领军人物,将设计作品当成艺术珍宝,将质量视为生命,浇筑着“工匠精神”的中建西北院,诠释着现代设计全新的意义。

因此,祖国大地有了传承古都气韵、缝合城市肌理的中央礼品文物管理中心,有了“心脏搭桥”撑起长安龙脉中心的新西安城墙南门广场,有了成为保护和展示大运河文化的标志性建筑——扬州中国大运河博物馆,有了创新标准、实现亚洲领先的全运会马术比赛场馆,有了成就西安国际港务区画卷美好景致的长安书院……


引领绿色设计行业标杆


建筑师可能是最懂工程技术的艺术家。他们除了在软件和图纸上反复刻画,设计出完美的图纸方案,更要细致地考察城市风貌、人文环境,并利用最新的科技手段实现更多元、更实用的设计表达。

师承梁思成的张锦秋,是开创“新唐风”的建筑师,是首批中国工程设计大师,也是首批中国工程院院士、何梁何利基金科学与技术成就奖的第一位获奖女性。

她坚持科学与艺术相统一、传统与现代相结合的创作理念,如天人长安塔,在设计上还原隋唐时期古塔神韵的同时,采用了可有效减轻建筑自重现代钢结构,屋面、挑檐、外墙一律采用超白玻璃,不会对周围环境产生光反射污染,是绿色建筑技术和建筑艺术的完美结合。

建筑业是实现“双碳”目标的重点领域。

多年来,中建西北院瞄准绿色建筑、既有建筑节能改造、低碳绿色能源工程、低能耗技术等重要绿色板块内容,不断加强科技创新,已经有不少绿色建筑的代表作品。

绿色建筑要求在建筑的全寿命周期内,最大限度地节能、节地、节水、节材,保护环境和减少污染。2021年,住建部制定了《绿色建筑标识管理办法》,将绿色建筑标识星级由低到高分为一星级、二星级和三星级 3 个级别。

中建西北院参与建设的西安市幸福林带建设工程,整体被评定为二星级绿色建筑,其中工程E2段获得三星级绿色建筑设计标识认证。

幸福林带项目由全国工程勘察设计大师、中建西北院首席建筑师赵元超领衔完成,全长5.85公里,平均宽度210米,占地总面积1843亩,是目前全球最大的地下空间综合利用工程、全国最大的城市林带建设项目,被称为“丝路上的城市绿洲”。在实现地下空间最大限度利用和有效降低场地热岛效应的前提下,实现了26项绿色建筑技术的集成应用,照明、节水、空气、制冷、制暖等各方面都体现着绿色与低能耗科技。

除此之外,沣西新城平安大厦、中国酵素城核心区项目,也相继获得三星级绿色建筑设计标识认证。沣西新城平安大厦建筑设计做到了建筑节能率65%、可再利用可再循环材料利用率10.21%、太阳能热水利用率78.36%;中国酵素城核心区项目(酵素馆)建筑设计做到了非传统水源利用率17.9%、可再利用可再循环材料利用率20.7%、绿地率38.0%。

节约用地、节约能源、节约水资源、节约建材、确保室内环境质量的“四节一环保”理念,被中建西北院应用在每一项建筑工程项目之中。

近几年,中建西北院的高效节能风光互补技术、被动式蒸发冷却技术等低能耗技术在研发中不断创新,可再生能源利用技术、低能耗农房被动节能及能源利用技术、高效相变储能技术等技术领域专利申请呈爆发式增长态势,提升了在乡村建筑、建筑节能技术方面的设计及研发实力。


论文写在祖国大地


中建西北院将每一项建筑作品当作是一个科研课题,“将论文写在祖国大地上”,为中国建造强筋健骨。

“现在正在建的咸阳国际机场三期,是用双坡双脊重檐构造古建筑的设计风格,但内部结构用了很多现代的建造工艺,比如大跨度的钢结构,还有很多异型的支撑柱,同时也会运用到大量的抗震、隔震技术。”中建西北院副总工程师、结构专业委员会常务副主任辛力对本刊记者说。

建筑是一个系统性工程。用辛力的话说,建筑师是设计院的“龙头”,建筑师确定设计方案后,需要各个专业去配合实现建筑的整体功能。如结构专业,像是人体的骨骼,起支撑作用,要保证整个建筑的安全性;给排水、机电、暖通专业,相当于人体的血管和呼吸系统;还有负责外观的建筑装饰、室内设计等。

辛力主要从事复杂建筑结构设计与研究工作,聚焦超限高层结构设计与分析、建筑减隔震技术应用与创新、复杂钢结构设计与新体系开发、新型建筑工业化技术等领域。

保证建筑使用过程中的安全性是结构工程师的使命。中建西北院参与的《工业建筑抗震关键技术研究与应用》项目,完成了各类工业建筑抗震关键技术应用上千项,保障了工业建筑安全及工业生产的有效运行,在2017年获得国家科学技术进步奖二等奖。

2018年,由中建西北院主持完成的《楼梯结构隔减震设计方法及成套关键技术》项目,经鉴定达到国内领先水平。项目隔减震技术用于楼梯结构抗震设计,通过在梯梁与梯板之间布置橡胶隔震支座或软钢耗能减震支座,地震时能够有效减小或耗散地震能量。项目开发的楼梯结构隔减震支座系列产品在50多项工程中得到应用,取得了良好的社会效益和经济效益。

近年来,一批超高层建筑如雨后春笋般崛起,它们是城市的新地标,也是区域商务环境的活力象征。

建筑结构的设计难度随着建筑高度的增加而增加。西安地处抗震设防烈度为8度的高烈度区和特有的黄土地基,这对建筑结构的抗震性能、地基的承载能力、结构体系的选型提出了更高的要求。

中建西北院对黄土地基中超高层建筑的长桩基础的研究与应用,始于20世纪90年代末的陕西信息大厦、陕西邮政网管中心、西安国际商展中心三个超高层项目。对三个项目的试桩及测试成果系统地研究,解决了西安黄土地基的成桩工艺及配套施工方法,掌握了长桩基础竖向承载力在黄土地基中的传递分布规律,提出了西安地区长桩基础适宜的桩径和长度的比值等设计参数,为西安地区超长桩设计、施工积累了宝贵的经验。

有了这样的技术积累,在设计西安绿地中心双子塔、西安环球贸易中心、迈科商业中心、延长石油研发中心等新一批超高层建筑时,中建西北院在技术传承的同时也积极创新结构体系,并应用新型建筑材料。

“建筑结构以柔克刚的消能减震、隔震技术成为行业关注焦点,对于医院、学校、交通枢纽等重要建筑应保证其地震时使用功能不中断。”辛力说。

如西安绿地中心双子塔,采用了“钢管混凝土+钢铁框架+钢筋混凝土合金”结构,同时在适当部位设置屈曲约束支撑(一种新型的金属屈服型阻尼器),很好地提高了建筑结构的抗震性能,达到以柔克刚的效果。 

“没有一流的心性,就没有一流的技术。”几代人用心血和汗水铸就了“中建西北院”的金字招牌,将工匠精神中格物致知、诚意正心的生命哲学和技进乎道、超然达观的人生信念,浇筑到设计的一砖一瓦、一檐一角。

坚持以中华建筑文化复兴为己任,并握紧科技创新这把钥匙,让中建西北院在70余年的风雨变化中历久弥新。