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(chǎng)、首都機場(chǎng)T3航站樓、國家體育館、“中國天眼”……25年職業(yè)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(gè)個(gè)大名鼎鼎。他把自己的工作通俗地稱(chēng)為“給建筑做骨架”，“工程越大，責任越大”。“技術(shù)發(fā)展和行業(yè)進(jìn)步，就是在不斷解決工程難題的過(guò)程中實(shí)現的。我喜歡去做這樣的事情。”朱忠義說(shuō)。
設計的體育館成為地震中的“諾亞方舟”
從業(yè)25年來(lái)，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(shù)難度極大的航站樓、體育館、大型會(huì )展中心。他最難以忘懷的是2003年自己初出茅廬時(shí)主持設計的綿陽(yáng)九洲體育館。
“這個(gè)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(wàn)一有突發(fā)情況，這個(gè)結構會(huì )不會(huì )倒塌?”朱忠義覺(jué)得，作為一座大型公共建筑，安全無(wú)疑是重中之重。
他給自己提了一個(gè)要求，要保證即便結構發(fā)生一些變形甚至開(kāi)裂，整個(gè)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(lái)對結構的關(guān)鍵部位進(jìn)行加強?；貞浧饋?lái)，朱忠義很慶幸，當時(shí)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(fā)生“5·12”特大地震，在主震和上萬(wàn)次余震的考驗下，位于綿陽(yáng)的九洲體育館安然無(wú)恙，成為大震中的“諾亞方舟”，保證了上萬(wàn)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(dòng)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(shí)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(gè)巨大的科學(xué)儀器，要滿(mǎn)足科學(xué)觀(guān)測的要求，需要一個(gè)主動(dòng)變位的結構，同時(shí)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(wǎng)，編織索網(wǎng)需要的關(guān)鍵零件就有5萬(wàn)多個(gè)。
更難的是，天眼位于地質(zhì)、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(lái)，受力更均勻，同時(shí)能釋放溫度的影響，自由地膨脹收縮。”為了解決這些問(wèn)題，設計方案經(jīng)過(guò)一年多的打磨才最終成形。“已故的FAST首席科學(xué)家南仁東老師，當時(shí)聽(tīng)到我們的方案后很高興，我至今都記得他對我們說(shuō)，‘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(chǎng)
作為一名主攻大跨度結構的工程師，朱忠義挑戰過(guò)不少大型機場(chǎng)航站樓的設計。但2015年，第一次接觸大興國際機場(chǎng)工程時(shí)，他還是被這個(gè)獨一無(wú)二的“超級工程”所震撼。
大興機場(chǎng)要用8根C形柱支撐起核心區18萬(wàn)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(chǎng)航站樓從未有過(guò)。
“這個(gè)空間有多大？類(lèi)比一下，尺度為114米x144米的國家體育館，放到這個(gè)航站樓里，也是很小的一個(gè)部分。”朱忠義說(shuō)，這個(gè)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(guò)時(shí)確保安全。
朱忠義帶領(lǐng)團隊做了大量理論分析，“所有分析做完的時(shí)候，我的心里就比較有底了。”
設計方案要經(jīng)過(guò)嚴謹的實(shí)驗論證，才能最終投入施工。朱忠義記得，當時(shí)，團隊在北京建筑大學(xué)觀(guān)看實(shí)驗的過(guò)程，當看到承載力加到設計荷載兩倍，結構還是很安全的時(shí)候，所有人都很激動(dòng)。他總算松了一口氣。
2019年9月25日，北京大興國際機場(chǎng)正式通航。作為一名參與者，回想起過(guò)去的1800多個(gè)日夜，朱忠義感慨萬(wàn)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(guò)這樣的超級工程得到了提升，對行業(yè)也有顯著(zhù)的促進(jìn)作用。”
