◎文/ 李傳云
這個中國首創的巨無霸『造樓怪獸』,能讓建筑施工在千米高空如履平地,在8 級大風中平穩進行,尤其它4 天蓋起一層樓的『神』速度,更是驚艷了世界!


37歲的李霞,是湖北黔江人。她對機械設計的喜歡或許源自父親。父親是當地遠近聞名的木匠,李霞從小生活在各種工具和木料中,見證著父親將一塊塊木料,變成茶幾、書柜、小飯桌等一件件精美的家具。
那時,李霞幻想等自己長大后,也要像父親一樣做一名技藝精湛的木匠。父親聽后卻笑了起來,說:“女孩子哪有干木工活的,你應該當工程師、設計師什么的,工作環境好、收入又高,比學這門老手藝強百倍!”后來,愛美的李霞還真對做服裝設計師產生了濃厚興趣。不料讀中學時發生的一件事,卻徹底改變了她的想法。
一次,和李霞關系非常要好的一個女同學,忽然轉學了。后來她才知道,同學的父親是名建筑工人,施工時因為腳手架搭建出了問題,竟意外墜樓身亡。同學的母親失去了經濟來源,不得不帶著女兒遠嫁他鄉。
這件事對李霞觸動很大,她詢問一個在工地上干活的親戚,親戚告訴她,當建筑工人的風險真的很大。因為腳手架上的空間非常有限,又是高空作業,尤其遇到刮大風的時候,就隱藏著很大的風險。李霞當時就幻想著,如果能發明一種像迷你版“航母”一樣的平臺,圍在新建高樓的四周,讓工人能在上面如履平地地干活就好了。親戚聽了哈哈大笑說:“你是科幻小說看多了吧,這種龐然大物一樣的怪獸,誰能造出來?”
李霞聽了很不服氣,她想,如果把海上石油鉆井平臺和消防隊用的云梯結合起來,說不定還真能打造出這種“建樓神器”!
抱著這種想法,參加高考時看到機械設計專業,李霞毫不猶豫地報了。班里30個同學中28個是男孩,只有她和另外一個女生。最逗的是,這個旁人覺得枯燥無味的專業,李霞學起來卻津津有味。
2007年,在武漢理工大學機械電子工程專業取得碩士學位后,李霞進入國內一家重工龍頭企業,從事機械設計工作。5年間,她作品不斷,積累了豐富的設計經驗。
2012年,作為一名機械設計專業人才,李霞被引進中建三局工程技術研究院工作。第二年初,她便開始著手研究廻轉塔機課題。施工+重工,大多數人都會認為這是女性毫無興趣甚至避之不及的領域,但李霞卻始終覺得“很有趣”,并為自己大膽選擇這么“剛硬”的領域而自豪。
李霞說,隨著300米以上的超高層建筑越來越多,急需一種科技含量更高的超大施工平臺。面對這種情況,2015年,中建三局工程技術研究院決定研發一種“造樓怪獸”——“整體自頂升廻轉式多吊機集成運行平臺”,也就是如今大名鼎鼎的“空中造樓機”。
在這支研發團隊中,李霞是唯一一名女性設計師,負責這款造樓神器的關鍵技術,即大型施工機械的結構設計與分析。它包括了空中造樓機的兩大創新點——廻轉驅動系統和支承頂升系統。
在進行機械設計中,李霞想在實現其功能的同時,美觀性也要展現出來。所以,她最初的一個方案是環形的,上面綴滿了五角星,相當漂亮。在“五角星”方案中,為了實現多吊機360°換位,她設想讓塔機自行在平臺上移動,但每個塔機自重三四百噸,轉彎的半徑比較大,自行移動不太靠譜。接著李霞依據旋轉餐廳的原理,設計外環轉動來實現吊機360°覆蓋超高層建筑,也因跨距較大而被推翻。后來,她又根據中建三局在沈陽的一個建筑項目,設計出像“三個花瓣”的廻轉平臺,也因多種因素未能實現。
此外,技術上的攻關同樣是前所未有。多吊機平臺體型龐大,這種大型回轉技術,國內外從未出現過。為了解決難題,李霞和團隊成員翻閱了大量資料,考察了國內幾十家回轉支承廠家。在精準提出產品安全使用的技術、環境影響因素、安全系數等要求,與廠家上百次反復溝通后,他們最終找到了解決360°換位問題的方法。
而解決廻轉平臺高承載和自爬升,也是一個難關。為了解決承載問題,李霞經歷了不少于200次的反復驗算、優化和分析。最終,他們成功設計出了“蝴蝶結”廻轉平臺系統。
“研發初期階段,考驗的是專業功底,教科書中沒有可直接引用的方法,創新總是比較難的。”李霞說,試驗階段的苦,只是環境上的苦,算不上什么。在她看來,無論是對待研究的困難,還是對抗艱苦環境,女性的韌性其實往往更強。
2018年,這個“國之重器”終于橫空出世。它采用智能控制、機械工作的方式,來實現高層建筑的智能建造,又因為它將全部的工藝過程集中,并且一層一層在空中完成,因此也被稱為“空中造樓機”。這個平臺猶如一頭龐大的“怪獸”,位于建筑上端,營造了一個綠色安全的“移動建造工廠”,高峰時可以容納200~300人同時施工。
作為中國首創,“空中造樓機”最牛的實力就在于,它的頂升力達4000多噸,能讓建筑施工在千米高空如履平地,在8級大風中平穩進行,甚至可以抵御14級大風。
李霞說,這個超大施工平臺,裝有像搓衣板一樣的“微凸支點”,這是工程師們的獨有發明。依靠微凸支點,大樓的墻體就變成了攀巖墻,造樓機馱著負重,像猴子爬樹,一層層向上攀爬。
建筑行業有句行話,建設300米以上的高樓是一道門檻,建設500米以上的高樓,是一個永久性的難題。但是這個難題隨著“空中造樓機”的出現,被中國攻破了。而這個“基建怪獸”的投入和使用,還大大節省了人力、物力。尤其是4天就可以蓋一層樓的施工速度,更是驚艷了世界!
李霞驕傲地說,廻轉驅動系統可以做到比以往建筑施工方式節省30%~40%的費用支出。支承頂升系統,簡化了各塔機附著、爬升工藝,相比以往建筑施工方式,每層可節省五分之一的工期。這兩大創新點的核心技術,均主要由李霞帶隊設計完成。她還發表了相關技術學術論文5篇,獲國家專利8項。
“全球300米以上的高樓,有將近70%是中國建造。超高層建筑領域,中國高度、中國效率、綠色節能的建筑方式,以絕對的優勢領跑。”這是中央電視臺《大國重器》節目中,對“空中造樓機”主旨意義的總結。而作為設計這頭“巨型怪獸”的主力成員,李霞謙虛地表示,為了做一個稱職的專業人士,她還要繼續在自己的專業上不斷深造、不懈奮斗。