中建五局博士系列访谈录

做企业科研和科技创新的排头兵

口述：周泉  采写：帅兵  尹瑶

周泉简介：

工程创新研究院副院长、湖南大学结构工程系博士、中南大学结构工程系博士后、意大利留学归国人员、高级工程师、湖湘青年英才、湖南省工程建设科技行业专家、中国建筑学会工程建设学术委员会青年专家、首届“工程建设行业杰出科技青年”。

坚定初心，用科研报效祖国

家国情怀和责任担当是我修的最重要的一门课程。我的父亲曾经是一名边防战士，在六、七十年代的深圳小渔村日夜守卫边疆安全，经历过越战征召。我从小耳濡目染，接受爱国主义教育，养成了命令如山、责任如山的军人精神，学会了什么是责任担当。

我的博士导师是一名谦恭儒雅、严谨苛刻的爱国学者，已任美国南加州大学终身教授和工程抗震中心主任的他，毅然选择回国投身祖国学术建设，这在当时还不多见。在担任院长期间，他以全球视野和世界格局不断提升湖南大学土木院的学术地位和国际影响力，成为湖南省首位以“对中国有重大、突出贡献以及国家特别需要”的高层次人才身份永久居留的中国绿卡美籍华人。他的家国情怀对我影响深远。

我有幸跟随导师潜心研究重载大跨度现代胶合竹结构，并陆续出访日本、埃及、法国等地进行国际交流。由于学术成果突出，2008年获得免试提前一年攻读博士学位资格。在读博士期间，我发表了多篇高水平SCI/EI论文，提前完成博士毕业要求。2010年10月，导师推荐我前往意大利进行学术交流和项目合作。

出国期间，除了做学术研究，我还积极开展文化交流活动，在担任罗马学联理事期间，联络各界人士，与使馆参赞交流，成功组织了“中意文化艺术节”和“反法轮功”等活动，并作为旅意学者代表受到出访意大利的时任国家副主席习近平接见。习主席对我们留学人员的真诚关心、殷切期许，让我决定立即回国。

回国之后，我继续从事科研工作，成功推导出复合材料基于Tsai-Wu失效准则的正交异性指接节点计算方法，填补了行业理论空白，并助力非洲赞比亚的现代竹结构示范楼建成，提升了竹结构技术在研发技术出口和国际竞争方面的实力，相关成果获得美国工程最佳创新奖。

过去七年，我一直兼顾结构设计、理论研究、试验分析各项工作，前后完成近150万平米项目房建设计工作，牵头编制20多本省标图集和规程，通过技术宣贯和项目服务，各项核心技术在实际项目得到广泛推广和应用，并获评数项住建部装配式建筑示范工程。

聚焦装配式建筑，用未来点燃梦想

我国正处于工业化向城市化过渡的阶段，环保任务紧迫叠加人口红利消失，预制结构建筑以其环保高效迎来发展契机。当前装配式建筑产业化水平低，而未来发展前景好，将给五局带来新的发展机遇。过去三年，五局各单位共完成装配式项目总面积约1700万平方米合同额约420亿元，由于市场培育期成熟度不够，项目预制率普遍偏低，合同均价在2470元/平方米左右。随着“十三五”装配式目标的逼近，以湖南为代表的各装配式建筑大省已将装配率提高至50%，今年调研的全国各地几个项目合同单价约为3600-3800元/平方米，保守估计到2025年，五局的装配式合同额将增长到700亿元/年。

国内建筑工业化受发展水平所限，仍处于“说起来又快又便宜，用起来又慢又贵”的尴尬境地。去年我在省委党校学习时提到，我国装配式技术大部分从国外引进，然而只引进了技术，没有引进管理制度和专业劳务，导致工厂在生产预制构建及模板的过程中，隐形工期被拉长，再加上劳动力短缺，成本增速不减，构件连接施工难度大，灌浆料成本高，节点防水施工要求高，在目前施工水平下，建造速度优势不明显。因此，降低成本、增强品质、提高效率是解决当前装配式建筑发展瓶颈的首要任务。

过去几年，我负责的建筑工业化研发团队聚焦绿色建筑产业化研究，在智能AI衍生式设计、高性能工程材料研发、建筑工业化、绿色施工、装配式装修等方面开展系统性研究，推出新型、高效、适用、低耗的中建“希好斯”产品体系，旨在解决装配式建筑成本高、工期长等突出问题，加快湖南新兴优势产业链建设，打造中建五局科技名片，促进行业科技进步。

研发团队应对市场变化和战略发展需求，在新型装配式建筑体系方面已完成五项拥有自主知识产权的核心技术：

一是外剪内框可变大空间建筑结构体系，从装配式建筑自身特征出发，开发出适合工业化生产方式的新型结构体系，从根本上改变以往按传统思维理念，形成建筑内部无承重墙的大空间，实现户型可任意变换的全寿命周期建筑，从而满足客户对个性化多样性的需求；

二是装配式构件钢筋错位互锚连接技术，该技术完全摒弃不可靠的灌浆套筒连接方式，采用活性粉末混凝土的局部浇筑，实现钢筋之间无接触传力，现场受力钢筋无需精准定位，也不需要焊接，施工工艺比普通现浇结构还要容易，大大降低装配难度，提高效率；

三是活性粉末混凝土材料及施工技术，可配置出高于钢材强度的混凝土构件，我们戏称为“流淌的砼钢”，利用“砼钢”超强的锚固力实现钢筋的无接触传力。该材料在装配式剪力墙住宅属国内首次使用，可实现所有梁板墙柱构件的钢筋错位互锚连接，通过中建低能耗住宅示范楼的建造，目前已掌握成套的配比成分、性能参数和施工工艺。

四是装配式施工免模板免支撑体系，施工现场采用可满足人员设备通行的免落地支撑体系，免除满布脚手架和密撑立杆方式，简化工序，降低人工和措施费；

五是装配式内装干法施工技术，实现内装构件管线分离、模块化、标准化、可拼装、可拆卸，满足绿色建造和全过程装配化施工要求，攻克未来装配式建筑真正实现工业化的最后一道壁垒。

承接重大专项课题，完成五项核心技术

湖南省科技重大专项《新型装配式建筑关键技术研究与应用示范》是我接手的第一个省部级重大课题，该项目由中建五局牵头，吸引了湖南省装配式研发最前沿的精英团队，包括湖南大学、长沙远大住宅工业集团股份有限公司、湘潭大学、中民筑友有限公司、湖南省交通水利建设集团有限公司、中南大学等。

课题任务涵盖基础理论、技术研发和示范应用等一系列关键技术攻关，经过三年多的自主研发和集成创新，项目组成功开发出构件连接高效、空间变换自由、施工绿色环保且抗震安全可靠的新型装配式建筑，其结构总质量和建造成本较传统现浇体系降低，整体抗震性能可提升幅度20%左右，完成了“新型装配式外剪内框PSWS结构体系”、“应用高性能材料的新型装配式构件设计关键技术”、“新型装配式建筑智能制造关键技术”、“新型装配式建筑现场装配质量控制及安全关键技术”、“基于BIM的装配式建筑工艺设计关键技术”等一系列技术成果，为湖南省装配式技术发展，起到了引领作用。

五局装配式建造技术研发工作集中在新结构、新节点、新材料上，解决装配式建筑技术重点、难点、核心问题。

第一是新结构，我们采用一种外剪內框的结构形式，以逆向思维为导向，去除室内所有承重墙，把剪力墙都布置建筑的外围，在实现内部大空间的同时，增强整体抗震性能。去年底，研发人员在中南大学国家重点实验室完成16层外剪内框结构的振动台试验，该结构能够抵抗超过9度抗震设计烈度地震波考验，抗震性能远高于传统结构形式。课题组邀请行业知名院士专家进行多次技术咨询和交流，相关标准和图集初稿基本完成，为该技术的市场化应用做好充足准备。

第二是新节点，装配式建筑目前的技术难点就在于连接问题，常用的灌浆套筒施工难度大、灌浆不密实、无可靠检测手段，存在一定的技术缺陷和质量风险，并且大量设计和科研工作没有以简化施工和降低成本为基础，没有考虑到装配工艺或者装配工人的技术水平问题。研发团队从装配式市场国情出发，提出不需要精准定位、焊接就可以实现拉锚的错位互锚连接方式。这项技术解决了两个问题，第一就是不需要精准定位，这是解决了从设计到施工的痛点和难点；第二个就是绿色环保，快速有效的连接方式可以节约大量人工，节省是施工工期，提高经济性，实现绿色建造。

第三是新材料，我们的连接用材料基本上都是自主研发，根据项目现场实际需求，解决温度、养护和材料流动性等系列问题。从大量实践中探索材料本构特性 ,由研究过渡到产业化和建造示范 ,伴随着产品规格升级，完成活性粉末混凝土、超高性能混凝土到地质聚合物混凝土的系列材料产品应用。

研发智能拓扑软件，搭建演算数据平台

我在一次偶然的国际交流中接触到了拓扑算法，超智能化的设计方法和精细化的信息手段颠覆了我对设计的认识，也为多年后我立志不但要把论文写在祖国大地上，更要在祖国大地上自主研发成功拓扑设计软件，为成功申报中建股份千万级重大课题埋下伏笔。

我们前期花了近三年时间完成软件架构搭建、基础理论和可行算法研究，最终完成将拓扑算法融入到土木工程建造技术中的实际应用。时下，建筑设计业和建筑施工业都在积极地从数字化转型到计算化。用CAD等工具或数码照片“创建数据”的做法正在隐去，取而代之的是“利用数据”，即利用计算机生成、操纵和应用数据来改善结果。

如何采用人工智能方式进行设计已成为建筑行业智能建造技术发展的“卡脖子”问题。总承包单位总是设想能在工程概算完成之前，就梳理出影响项目成本的关键因素，而设计团队能做的仅仅是凭借经验和规范来做粗浅的方案，造价和经济性分析需要等待漫长的初步设计之后才能进行，这种总承包模式下的项目时间成本和后期改动成本非常高昂，很难做出无需后期优化的高质量工程。

首先，该课题要实现电脑代替人脑完成成千上万次不确定性初步设计过程，最后判定哪个是功能最优、成本最低的建筑结构方案。算法服务器强大的高频次运算能力，突破人类运算极限，打破依靠人工经验来做建筑结构设计的模式，凭借大数据手段还有计算机强大的运算能力，释放项目管理人员和设计师们的双手和大脑，让他们有更多时间精力去建造优秀作品。

其次，解决人工智能问题。五局做了成千上万个项目，我们把计算机做出来的方案与实际项目对比，让计算机学习实际项目的价值倾向和成本核心，然后形成新的参数，在下一次计算时指导实际工程施工，实现自我优化，这就是大数据的学习。就像无人驾驶，通过捕捉路面信息，判断前面是否有障碍物，通过对刹车误判的自我学习提升智能化能力。

最后，在实现智能设计和大数据自我学习之后，再搭建一个物联网，聚集投资、运营、环境、城市建设等各方面数据，为五局投资建设，特别是海外市场拓展，提供一个智能化的演算数据平台，提高企业竞争力。目前，许多欧美设计团队都拥有自主研发的智能化成本分析软件，而我国缺乏自主创新的商用工业软件，导致中国企业在海外市场上竞争力不足。我以前做过一个国外项目，总设计费里面，国外咨询机构收取90%的方案费，剩下10%给国内设计院做施工图。我们要走以设计管理为龙头的工程总承包模式，拓展海外市场，就必须自主研发，开发智能化技术，掌握核心科技。

新岗位新思考：管理创新与技术创新

从事装配式建筑结构研究已十余年，把五局装配式技术创新做到行业领先水平一直是我的理想。工程创新研究院成立之后，我由专注研发的资深工程师，转变为负责科技研发与创新研究的副院长，不仅要研究全球工程前沿技术，也要思考研究院未来科研发展方向，因为这关系到我们科研工作的价值。

五局科技要扎根五局。五局拥有全产业链资源优势，不缺少先进的技术工法，仅去年就归集了100多项快速建造技术，其中装配式快速建造技术占25项，然而在五局完成的100多个装配式项目中，经典案例不多，各项技术难以形成合力。原因是多方面的，其一是科研和设计对预制构件的装配化施工现场情况考虑不足，难以形成项目建造全过程的科学方法；其二是装配式建筑技术多样化程度高，每个项目都需要进行单独技术策划，难以形成可直接复制的EPC模式；其三是目前建筑行业工业化程度不够，全产业链发展不成熟，设计、生产、施工、运营各单位都相对独立，利益共创不明显，技术集成的动力不足。

装配式建筑科技工作中管理创新和技术创新同样重要，联合发力才能快速推动研发成果市场化，把技术创新落到实处，强大的资源整合和管理能力才能保障装配式项目顺利推进。首先，装配式建筑项目应采用EPC工程总承包模式，集中研究、集中生产、统筹进度，综合考虑生产经营和创新技术协同发展，不断培育以“技术创新、价值创造”为核心的市场环境；其次，装配式建筑EPC项目应严格执行EPC模式的两层分离管理，形成组织结构简单、管理控制严密、执行有序顺畅的管理模式，强调工程项目管理的一次性，装配式项目作业层与总包管理层直接签订并严格履行各项工程合同，减少中间环节，降低工程成本；再次，引入关键工种收编化管理，将影响装配式项目进度的关键劳务队伍纳入总包管理层直接调度，提高项目质量和效率；最后，项目采用技术利险共担制度，装配式项目作业层的技术责任到人，利益明确到位，风险共同承担，竞争意识和风险精神强，与项目管理层形成良好的双赢模式。

目前我负责的绿色建造技术团队聚焦EPC项目管理科研需求，进行装配式建造全过程的创新成果研发，并开始在实际项目上应用。团队将以解决创新成果在现场工程活动的可实施性问题为导向，以企业价值创造和新的业务增长点为目标，考虑科研产品低成本竞争要素，产业升级和成果转化双重并举，最终实现具有不可替代性和市场竞争力的核心成果。

企业科研和科技创新不仅仅需要科研团队的核心技术攻关，更需要全产业链的科技力量共同发力。工程创新研究院刚刚成立，已在建筑工业化、智慧AI衍生式设计、装配式市政桥梁工程、城市地下快速交通系统工程、海绵城市工程、城市建设固废资源化处置、施工现场机器人应用集成、以BIM技术为基础的智慧建造技术、高性能工程材料研发与应用等方面取得一定成果。接下来，研究院将围绕中建集团“一创五强”及局“一最两创、三强三优”战略目标，积极与局各级单位科研团队开展联合研发，进一步加强与局三公司、华南公司、总承包公司、局设计院、安装公司、中建科技湖南等产业化研究合作，在建筑工业化具有战略性、前瞻性、基础性的方向进行更系统性研究。相信再过三、五年，工程创新研究院将发展为科研体系完备、科研设备先进、科研能力卓越，科研成果及科研奖项行业领先，满足生产经营相关核心技术培育和成果转化，支撑五局及中建集团战略发展的重要科研平台。