全球首个全碳纤维索轮幅式张弦结构在济南机场应用

　　记者12月10日采访获悉，由中建八局研发的全球首个全碳纤维索轮幅式张弦结构，日前在济南机场二期改扩建项目建成，首次实现了碳纤维平行棒索在大跨空间结构主受力构件的全面应用。

　　为拓展碳纤维应用场景，推动建筑业转型升级，中建八局以张弦结构这一空间结构广泛应用的刚柔复合结构体系为对象，开展了一系列技术攻关，通过自主研发抗滑移耐弯折索夹、成套精准张拉控制技术及全周期自感知拉索监测系统，攻克了碳纤维索弯拉耦合受力、索撑节点精细化设计、长期服役可靠性三大技术难题，形成了国产碳纤维索轻型大跨结构建造解决方案。

　　其中，抗滑移耐弯折索夹实现了碳纤维索在转角状态下破断强度达2800MPa;全周期自感知拉索监测系统实现了施工阶段张拉力偏差≤1%、服役阶段形变监测精度达毫米级;原创的弯拉复合受力解决方案，使碳纤维索在承受18.7kN•m等效弯矩时，仍保持稳定承载性能。

　　相较于传统钢索，全碳纤维索轮幅式张弦结构使拉索强度提升了67.7%，索体减重最大可达85.6%，智能索存活率超过90%，变形控制精度高于95%，同时具备优异的耐腐蚀与抗疲劳性能，可有效弥补钢索的耐久性问题，提高全寿命周期经济效益。

　　济南机场二期改扩建项目采用该结构后，主桁架跨度达198米，单位面积用钢量降低23%，较传统工艺减少高空焊接作业量62%，现场施工周期缩短28天。实测数据显示，在-30℃～60℃温变环境下，碳纤维索应力波动幅度仅为钢索的41%，极端风载下结构位移量减少37%。通过植入光纤光栅传感器，实现每根拉索的应变、温度实时监测，数据采集频率达50Hz。另外，据全寿命周期成本分析，采用该结构，后期维护费用较钢索方案降低79%，预计服役年限提升至70年以上。

　　碳纤维及其复合材料在国防、航空航天、汽车制造等领域应用广泛，具有极高的国家战略地位。2020年以来，中建八局与产业链上下游企业积极联动、协同攻关，先后打造了我国首座千吨级碳纤维索斜拉桥、首座碳纤维索悬臂建筑等一系列碳纤维索创新应用示范工程。

　　此次建筑结构复合受力碳纤维拉索的成功研发，及其在济南机场二期改扩建项目轮幅式张弦结构中的成功应用，是国产碳纤维复合材料在大跨空间结构领域的又一次全新应用突破，为国产碳纤维复材的创新应用开辟了新场景，为碳纤维索结构的发展打造了新范例。(济南日报·爱济南记者：刘文忠)