全球首个全碳纤维索轮幅式张弦结构成功应用于济南机场二期改扩建工程项目

在济南遥墙机场二期的建设工地上，一组看似纤细的黑色拉索正悄然改变着建筑行业的游戏规则。11月21日，全球首个全碳纤维索轮幅式张弦结构在这里成功应用，标志着碳纤维这种曾专属于航空航天的高端材料，正式进军土木工程领域。中建八局研发的碳纤维拉索，与传统钢索相比实现最大85.6%的减重，强度却提升67.7%。这项突破让航站楼大跨度结构的自重大幅降低，为建筑轻量化打开了全新空间。01 技术突破，碳纤维索攻克三大行业难题碳纤维在建筑领域应用并非易事。 中建八局总工程师亓立刚介绍，团队针对碳纤维索的弯拉耦合受力、索撑节点设计、长期可靠服役三大技术难题展开攻关。他们研制出专用抗滑移耐弯折索夹，使碳纤维索在转角状态下破断强度达到2800MPa，远超传统钢索性能。更突破性地构建了全周期自感知拉索监测系统，智能索存活率大于90%，变形控制精度高于95%。“这相当于给每条拉索装上了‘健康监测系统’。”参与项目的哈工大咸贵军教授表示，该系统可实时感知索力变化，确保结构长期安全。02 结构优势，轻量化带来革命性变革与钢索方案相比，碳纤维索的优势不仅在于轻量化。其耐腐蚀和抗疲劳性能可有效弥补钢索的耐久性问题，实现长效耐久，提高全寿命周期经济效益。济南机场航站楼采用的轮幅式张弦结构，跨度大、受力复杂。碳纤维索的应用使整个屋盖结构重量显著减轻，连带降低了支撑结构的荷载要求，形成良性循环。中建八局项目负责人算了一笔账：虽然碳纤维材料成本较高，但综合考虑运输、安装、维护等全生命周期成本，项目总效益提升明显。03 工程应用，从桥梁到机场的技术跨越这并非中建八局首次尝试碳纤维索技术。2020年以来，该局牵头组建上海市碳纤维复合材料土木工程应用工程技术研究中心，已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示范工程。济南机场项目代表碳纤维索技术在大跨空间结构主受力构件的首次全面应用。中国工程院院士肖绪文在技术交流会上指出，这是建筑材料领域的重要突破，为绿色建筑提供了新的解决方案。项目采用的碳纤维索由中石化上海石化等企业联合研制，实现了国产碳纤维从材料到应用的全程自主可控。04 行业影响，打开万亿级市场空间碳纤维索的成功应用，为建筑行业绿色转型提供了关键技术支撑。随着“双碳”目标推进，轻量化、高性能材料在基建领域的市场空间巨大。业内专家估算，仅我国每年新建大型公共建筑中，适合采用碳纤维索结构的不在少数，潜在市场规模可达千亿元级别。更重要的是，这一技术突破有望带动整个碳纤维产业链发展。从原丝生产到复合材制造，再到工程应用，形成完整创新链条。05 未来前景，材料革命刚刚开始济南机场项目只是一个开始。中建八局表示，将持续以科技赋能交通强国建设，不断攻克“卡脖子”技术。随着工艺成熟和成本下降，碳纤维复合材料有望在更多基建场景中替代传统材料。除了大跨度结构，其在抗震加固、海洋工程等领域同样具有应用潜力。“未来十年，我们将看到碳纤维在建筑领域应用从‘示范’走向‘普及’。”中建集团科技与设计管理部总经理戴立先预测。随着首架航班从碳纤维索支撑的航站楼起飞，中国基建的材料革命正悄然开启。这场轻量化的变革，不仅关乎建筑本身的重量，更关乎中国建造向高质量发展的转型之路。