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社长专访 ▎ “双奥总工”李久林:用创新推动“中国建造”持续领跑

时间:2024-10-14     【转载】   来自:建筑杂志社公众号   阅读

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《建筑》2024年6期社长专访


他勇于创新,首次研发了国产建筑用Q460高强钢及其成套焊接技术,攻克了大尺度空间弯扭箱形构件加工、特大跨度复杂钢结构安装、1.4万t钢结构合龙卸载等20项世界级建筑技术难题,用近乎完美的呈现,将“鸟巢”从图纸变成梦幻般的现实,让外国人从质疑到纷纷竖起大拇指称赞“中国建造”技术。

 

他主持研制了国产建筑用大直径高钒密闭索,打破国外技术垄断,实现了超大跨度单层索网和单元装配式围护结构建造技术、超大平面多功能速滑冰场建造技术等重大关键技术突破,以“中国方案”打造了低海拔平原地区“最快的冰”,用心编织“冰丝带”,彰显了追求极致的大国工匠精神。

 

他就是首批“国家卓越工程师”获得者、北京城建集团有限责任公司(以下简称“北京城建集团”)总工程师李久林。他的研究成果先后获得国家科技进步二等奖,国际焊接学会Ugo Guerrera Prize奖(中国首个),省部级和一级学、协会科技进步特等奖、一等奖等奖项。李久林个人也获得奥运工程建设特等功臣、全国五一劳动奖章、全国劳动模范等荣誉,享受国务院政府特殊津贴。

 

从2008年北京夏季奥运会到2022年北京冬季奥运会,李久林带领团队走过了怎样艰辛的路程?攻克了哪些前所未有的技术难题?怎样引领“中国建造”实现并跑到领跑的跨越?日前,住房城乡建设部建筑杂志社社长文林峰对“双奥总工”李久林进行了专访。

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建筑杂志社社长文林峰(左)专访国家卓越工程师李久林(右)


筑梦“鸟巢”  将一个个“不可能”变成现实 

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文林峰

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李总好,恭喜您获得首批“国家卓越工程师”荣誉称号,这是对您几十年如一日持续创新、精益求精、追求卓越精神的嘉奖和鼓励。请您谈谈获奖的感受。


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李久林

荣膺“国家卓越工程师”称号,我很受鼓舞。由衷感谢党和国家对工程科技事业的高度重视和对广大一线工程师的亲切关怀。

 

国家的繁荣昌盛,时代的发展进步,给土木工程师提供了难得的人生际遇,让我从一名技术员成长为“鸟巢”和“冰丝带”的总工程师。感谢这个伟大的时代,正是国家的日益强大,北京城建集团才能成为“双奥之企”,我才有机会成为“双奥总工”。

 

10年奥运工程建设岁月,30多年扎根工程技术一线、企业创新前沿的经历,让我得以见证“两个奥运”的精彩非凡,亲历“中国建造”由弱变强、从落后到引领的跨越,也更加坚定了我作为一名中国土木工程师的自信自强。我想,哪怕岗位平凡,哪怕从零攻关,始终要有十年如一日的坚守,始终要有精益求精、追求卓越的匠心。

 

获得“国家卓越工程师”这个称号,不仅意味着荣誉,更意味着人民的期待、党和国家的信任。我将传承奥运精神,勇于自主创新,努力打造科学、功能与艺术完美结合的典范工程,将更多体现民族精神、大国工匠风范的地标名片奉献给世界,为“中国建造”迈向“中国智造”、实现中国式现代化贡献智慧和力量。


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李久林于2024年1月获得“国家卓越工程师”称号


02

文林峰

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2003年,面对“中国人建不出‘鸟巢’”的质疑,作为总工程师的您有着怎样的压力?您是如何突破创新的?您带领团队攻克了哪些前所未有的技术难题?


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 李久林

有幸担任“鸟巢”和“冰丝带”两个奥运场馆的总工程师,对于我来说这是莫大的荣誉,更是巨大的责任。坦白说,“鸟巢”开工时,不仅外国人质疑中国建设团队的能力,国内很多人也没有十足的底气。“鸟巢”的设计理念十分新颖,它是中国真正意义上的第一座非线性建筑。当时,设计师给了我们150张关于“鸟巢”钢结构的图纸,我们看到纵横交错的线条,想到的第一个字就是“难”,没有现成的标准和经验可循,只能自强自立,在创新中不断探索、超越,可以说“鸟巢”的建设过程就是不断破解难题的过程。

 

“鸟巢”的外形结构主要由巨大的门式钢架组成,内部没有一根立柱,高空大跨度的马鞍形屋盖支撑在24根桁架柱之上,这就意味着4.2万t钢的受力点都在24根柱子和柱脚上,包括每一个弯曲点,都要承受巨大的拉力。因此,高强度钢材及其焊接技术是决定成败的关键因素。当时国内没有符合要求的高强度钢,也很难进口,面对这个“卡脖子”的难题,我们联合设计单位、分包单位、材料供应商等一道开展技术攻关,经过无数次研发与探索,最终制造出国产Q460钢材,撑起了国家体育场的钢骨脊梁。测试后发现钢材强度是够了,但可焊性较差,通俗地说就是焊完了容易裂缝。为了解决这个问题,我又带领团队研究焊接方法。

 

建造“鸟巢”的过程就像制作衣服一样,研发出国产Q460钢材,等于有了“布料”,接下来是如何精准地“裁剪”和“缝合”。当时相关技术在国内都是空白的,为了精准地打造出流线型外观,我和我的团队首次在国内使用了BIM技术。这就像先用模型做一件“样衣”,再把它拆解,铺在“布料”上画线、裁剪,最后“缝合”成一件新衣服。“缝合”的过程就是焊接,每一米焊缝消耗的焊材最多可达40kg,要完全依靠工人拿着焊丝一点点填补进去。为此,我们培训了近千名顶级焊工,每位焊工均须通过专业培训、考核才能上岗。为了保证质量,每一次焊接完成后,我们还会进行各种检测,一旦发现有缺陷,比如气泡、裂纹,就要把焊缝打掉,重新焊接。同时,我们在计算机系统里为每一条焊缝都录入了与之相对应的焊工名字,保证责任可追溯。

 

在建造鸟巢的1800个日日夜夜里,我们先后攻克了大尺度空间扭曲薄壁箱形构件、特大跨度复杂钢结构综合安装、Q460高强度特厚钢板生产及焊接、混凝土超高双向斜柱施工、1.4万t钢结构合龙卸载等数十项世界级施工技术难题,填补了国内的一系列技术空白,也为首都机场T3航站楼、北京大兴国际机场等项目奠定了基础。其中,自主研制的建筑Q460高强度钢是我们最骄傲的一项成果。我的办公室里,至今还放着一块Q460钢块,那是“鸟巢”做焊接试验时的一个试件,也是那段充满了激情与梦想、创造与建设、智慧与艰辛的时光的见证。


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李久林在“鸟巢”施工现场


03

文林峰

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“鸟巢”工程还开创了我国BIM应用的先河,请您谈谈当时这方面的研究和应用情况。


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 李久林

“鸟巢”是当时世界上规模最大、用钢量最多、技术含量最高、结构最为复杂的超大型钢结构体育设施。由于其复杂的结构特点,钢结构单元组装必须精确无误,任何计算错误都会造成巨大的经济损失和严重的时间延误。为此,我带领技术团队联合清华大学开发了基于IFC的4D施工管理系统、多参与方协同工作平台和钢结构构件管理系统,实现了复杂空间几何构型构件的参数化设计、空间坐标定位和高精准度建造,为“鸟巢”工程的如期竣工起到了极大的推动作用。该技术也荣获了华夏建设科学技术一等奖。

 

BIM的研究与应用成果在后来的多项建筑建造中得到了延续和发展。例如,新首钢大桥采用了全数字化造桥技术,实现了基于统一信息模型的设计、加工、拼装和安装。“冰丝带”的建设则又更进一步,从数字建造走向了数字孪生,利用数字模型和传感器同步“建设”一座数字建筑。在“冰丝带”智慧场馆系统中可以看到,看台上的观众人数变化,对冰面温度会产生明显影响,最高波动可达1 ℃。温度的变化会影响冰面硬度,进而影响运动员的成绩。通过遍布全场馆的千余处传感器,智慧场馆系统可以实时接收温度、湿度等各类监测数据,并给出相应的分析建议。这些数据汇总至制冰师后,制冰师便可控制冷媒的温度、流量等参数,调控冰面温度。有了智慧场馆系统的支撑,场馆就能达到最佳运行状态。





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国家体育场(“鸟巢”)




编织“冰丝带”  用“最柔的索”“最快的冰”惊艳世界


04

文林峰

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与国家体育场以钢为枝编织“鸟巢”不同,2018年,您在建设国家速滑馆(“冰丝带”)时,需要用钢为索“绷”出一个大跨度的屋顶,请问这一工程的难点在哪里?您是如何解决一个又一个难题的?


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 李久林

“冰丝带”索网结构长跨198m,短跨124 m,建筑体量不是特别大,但是设计很新颖。“鸟巢”是用钢结构来体现“鸟巢”的概念,冰丝带则是要用索来“绷”出一个大跨度的屋顶,如同巨型“天幕”的索网结构,可以覆盖约8万㎡的场馆,但用钢量仅为传统屋面的四分之一。也就是说,我们要挑战用最少的材料来建造大型的场馆。我把这个大跨度屋顶的建造过程叫作“编织天幕”,这是整个场馆施工中最为困难的一个环节,我们需要用一种被称为“高钒密闭索”的密闭钢丝绳来“织网”,但能生产出这种材料的工厂主要集中在欧美发达国家,国内没有先例。沿用国外技术虽然风险低、压力小,但成本高,建设周期也受制于人。我们建设的是北京冬奥场馆,希望能够突破技术壁垒,推动高端材料国产化。为此,在走捷径和自主研发这两个选择之间,我们选择了那条难走的路,去“破除”高钒密闭索国产化的瓶颈。

 

在整个研发过程中,我和我的团队拿出了攻克“鸟巢”国产Q460钢材时的气魄和劲头,把国内能够生产高钒密闭索的顶级厂家全部考察了个遍,并联合厂家进行技术攻关,仅用3个月便突破了核心瓶颈,打破了国外技术垄断,彻底解决了建筑用高钒密闭索长期依赖进口的难题,实现了密闭索价格降低2/3、供货期缩短1/2,并首次应用于国家重大工程的目标。从“鸟巢”到“冰丝带”,我们的技术创新是一脉相承的,为的是给“双奥”之城奉献一项项精品工程,为中国打造一座座经典建筑,为世界留下新的建筑遗产。

 

为确保工程按时竣工,我创新性提出高效高精度的平行施工组织方法,有效利用最新的信息化技术手段和装配式建造方式,建立了以全过程的高精度仿真、高质量高精度的构件加工和安装、实时高精度的测控技术和施工偏差适时调整等为核心的技术体系,从而确保国家速滑馆高效高精度地建造,为相关工程提供了可借鉴的实例。


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李久林在国家速滑馆(“冰丝带”)施工现场


05

文林峰

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在低海拔的平原打造“最快的冰”无疑是巨大的挑战。请问您和团队如何攻坚克难,给出了怎样的“中国方案”?


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 李久林

此前,创造速度滑冰世界纪录最多的两块冰场位于加拿大的卡尔加里和美国的盐湖城,它们都是高原冰场。而“冰丝带”则坐落在低海拔的平原之上,要在这里打造出“最快的冰”的确是一个巨大的挑战。在速度滑冰场地,温差越小冰面的硬度就越均匀、冰面也就越“丝滑”。我和我的团队经过多次试验,最终制定了一份“中国方案”。我们决定放弃传统的制冷方法,创新性地采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术。这一技术不仅可以将冰面温差控制在0.5 ℃以内,而且碳排放趋近于零。这也使得“冰丝带”成为全球首个采用该技术的冬奥速滑场馆。

 

此外,根据国际滑联要求,比赛冰面下层混凝土的表面平整度误差不得大于5mm,而我们将误差减少到3mm。更加平整的混凝土,有利于制造更加平整的冰,也为实现“最快的冰”打下了良好的基础。冬奥会是检验“冰丝带”的试金石。赛事开始几天,国家速滑馆就捷报频传,连连刷新奥运会纪录。最终,在14个小项的比赛中,13次刷新纪录,这也让我和我的团队欣喜不已,我们终于圆了在低海拔地区打造世界“最快冰场”的梦想。


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国家速滑馆(“冰丝带”)




06

文林峰

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通过建造举世瞩目的奥运工程,您带领团队多次打破国外技术和产品垄断,直接推动了新型建材的国产化进程以及技术装备的全面进步。请您介绍一下相关情况。


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 李久林

在“鸟巢”和“冰丝带”建造过程中,我和我的团队分别首次研究应用了前面提到的国产Q460高强度钢和国产高钒密闭索,两次打破国外技术和产品垄断,使我国建筑钢结构用钢和焊接技术由Q345跨越提升至Q460,填补了相关技术空白。如今,这些新材料全部实现了国产化,Q460钢已在广州“小蛮腰”等众多工程中应用,至今已累计生产应用数百万吨。

 

在“冰丝带”项目中,高钒密闭索实现了国产化。现在,国产高钒密闭索不仅在三亚亚沙会体育场等国内工程全面推广应用,还实现了出口,产品性能符合欧洲标准,极大地促进了相关产业的发展。

 

这些研究成果被6部国家标准采纳,推动了我国建筑钢结构设计、材料、制作、安装、焊接、质量验收的技术进步,并先后在上海世博会、广州亚运会、深圳大运会、昆明长水国际机场和北京大兴国际机场等上百项国内重点工程及巴西、俄罗斯、科威特等国外一大批工程中得到推广应用,已累计降低工程建设成本逾百亿元,产生了巨大的经济和社会效益。


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持续创新  引领“中国建造”迈入“中国智造”时代


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文林峰

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您在主持的重大项目建设中,还创新性研发和应用了绿色建造与智慧建造技术。请您介绍一下这方面的创新实践和案例。


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 李久林

工业化、数字化、绿色化是我国建筑业转型升级的方向。我带领团队在实践中摸索总结出具有自主知识产权的大型场馆装配式建造及绿色建造技术体系,突破了国外技术壁垒。例如,“鸟巢”膜结构满足了奥运赛事的照度要求,声学环境创历届奥运会之最。我们将可持续的全生命周期理念贯穿国家速滑馆建造全过程,研究应用了直曲线预制清水混凝土看台板、曲面幕墙等装配式建造技术,仅余热回收利用系统就将回收利用80%以上的制冰余热。

 

在主持北京槐房再生水厂建造时,我们研发的地下再生水厂绿色建造技术达到了国际领先水平。北京槐房再生水厂每天污水净化量达60万t,是亚洲最大的全封闭式地下再生水厂,达到了国内最严的污水、污泥和臭气处理标准,可年产再生水2亿t、生物碳土600t、沼气2100多万m³。北京槐房再生水厂因此荣获国际水协会(IWA)亚洲唯一全球项目创新奖金奖。

 

借助“双奥”工程等重大工程建设,我们不断总结提炼建造技术,提出并建立了将BIM(GIS)、物联网、云计算、移动互联网、大数据、人工智能、数字孪生等先进信息技术与先进建造技术融合的智慧建造理论体系。基于此,我主持完成了国内首个智慧建造研究课题,出版了智慧建造技术专著,主编完成了北京市地方标准《智慧工地技术规程》等。


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亚洲最大全封闭式地下再生水厂——北京槐房再生水厂


08

文林峰

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当前建筑行业面临更大的发展挑战。您认为建筑企业应该如何转型升级,才能拥抱更美好的未来?


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 李久林

经过几十年的发展,建筑行业已迈入高质量发展阶段,建设速度有所下降,这是行业发展的正常过程。从长期趋势来看,未来仍具备广阔的发展空间。作为行业从业者,我认为以下几个方面值得特别重视。

 

第一,建造品质需不断提高。尽管我们已打造了一系列高精尖工程,但从建筑品质角度来看,距离满足老百姓的实际需求和对美好生活的向往,仍有提升的空间。我们的建筑产品不仅要符合规范要求,更应让老百姓住得满意、住得安心。

 

第二,积极推进数字化转型。利用BIM技术、大数据、云计算等现代信息技术,实现项目管理的数字化、智能化。这有助于提高项目管理水平,优化资源配置,降低风险,提高市场竞争力。

 

第三,服务建筑全生命周期。面对市场需求的多样化,建筑企业应提供多元化的服务,包括设计、施工、运营等全产业链服务。

 

第四,加强技术创新与研发。建筑企业应加大在新技术、新材料、新工艺上的研发与投入,特别是在绿色建筑、智能建筑、装配式建筑等领域。通过技术创新,提高建筑项目的质量和效率,降低成本,满足市场需求。

 

第五,人才培养与团队建设。建筑企业应重视人才培养和团队建设,提高员工的专业素质和创新能力。通过引进优秀人才、加强员工培训、建立激励机制等措施,打造一支高效、专业的团队,为企业转型升级提供有力支持。


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李久林在国家速滑馆施工现场




09

文林峰

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30年来,您始终奋战在工程技术一线,主持了几十项重大工程建造项目,成绩斐然。在您看来,年轻的工程师如何才能成长为栋梁之才?请您为年轻人成才提一些建议。


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 李久林

年轻人要心怀梦想和理想,如果只局限于关注眼前的小事,那么很难成就一番大事业。无论从事何种工作,都应当脚踏实地,专注于手头的每一项任务,同时始终保持对高标准的追求。只有这样,当各种机会或重大任务出现时,它们才有可能落到你的肩上。

 

当我们面对压力与挫折的时候,要有勇气面对困难。正如之前提到的,无论是“鸟巢”还是“冰丝带”的建造,都面临着巨大的挑战,它们都是背水一战后取得的辉煌成果。

 

我国建筑行业从跟跑到领跑,就在于依托重大工程实践,创新突破核心技术,牢牢把握了自主权,这一切都靠实干苦干。一个“冰丝带’,造就了近10位教授级高工。我们要相信年轻人,给他们机会在干中学,在重大工程中锻炼、成长,如此,才能为国家的发展作出贡献。


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原文见《建筑》2024年6期


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文字整理:汪红蕾  张璐

图 片:文丽  北京城建集团有限责任公司

编 辑:张 璐

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