超高層建筑鋼骨高強混凝土結構體系抗震關鍵技術及其應用

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獎種及等級:國家科技進步二等獎

主要完成單位:大連理工大學、華僑大學、中國建筑科學研究院、上海建工集團股份有限公司、華東建筑設計研究院有限公司、中建三局集團有限公司、內蒙古工業大學

主要完成人:賈金青、郭子雄、薛彥濤、楊迪雄、許永和、宋玉普、包聯進、劉波、閆長旺、劉偉

 

項目組自九十年代初率先在國內開展了超高層建筑鋼骨高強混凝土結構抗震關鍵技術及其應用的研究。鋼骨高強混凝土結構結合了鋼結構和混凝土結構的優點,在工程造價、耐火性上比鋼結構有突出的優點。但高強混凝土結構的高脆性使其在高軸壓下抗震性能差,當時國內缺乏這方面的研究,更缺少相應的國家規范和標準,這嚴重制約了其在超高層建筑工程中的推廣應用。

項目組進行了大量市內試驗及現場試驗和測試(5000試塊、370個試件與框架、20項現場),研究手段采用室內試驗、現場試驗、理論分析及數值模擬驗證,取得了多項重大創新和技術突破,構建了超高層建筑鋼骨高強混凝土結構抗震計算的理論體系、抗震設計體系及施工關鍵技術,主編了4部國家規范和標準,推動了鋼骨高強混凝土結構的推廣和應用,滿足了城市建設的需求,同時對減災防災工作也具有重大意義,主要科技創新如下:

1、構建了超高層建筑鋼骨高強混凝土結構抗震計算的理論體系。(1)國內外首創、自主研發了大型混凝土靜動三軸試驗裝置,提出了高強混凝土多軸受力的“通用破壞準則”。(2)創立了全面考慮多因素對超高強混凝土結構抗震綜合約束效果的評定方法。(3)提出鋼骨高強混凝土柱、梁、節點的受力分析模型與方法。(4)提出了地震動新強度指標和頻譜周期參數。(5)率先揭示了地震動的多重分形特征及地震作用下建筑結構的動力響應特征和機理。為超高層建筑結構地震作用下的受力計算、變形計算、強度計算、延性分析提供了重要的理論基礎。

2、構建了超高層建筑鋼骨高強混凝土結構抗震的設計體系。

(1)提出了一整套超高層建筑鋼骨高強混凝土結構抗震設計技術方法(包括146個計算公式及兩套自行研發的計算程序);(2)提出了鋼骨高強混凝土結構抗震設計準則;(3)提出了鋼骨高強混凝土結構抗震構造措施。該創新是超高層建筑鋼骨高強混凝土結構抗震設計的關鍵技術集成,使鋼骨高強混凝土結構抗震設計有據可依,有效解決了“高強混凝土結構的高脆性與高承載力的矛盾”這一技術瓶頸,保證了滿足抗震延性要求的地震作用下鋼骨高強混凝土結構的承載力。

3、創建了超高層建筑鋼骨高強混凝土結構施工關鍵技術。

(1)研發了超高層建筑鋼骨高強混凝土結構收縮開裂控制技術。(2)研發了鋼骨高強混凝土結構節點施工技術。(3)研發了鋼骨高強混凝土結構規?;┕さ榷囗椊ㄔ礻P鍵技術。保證了鋼骨高強混凝土結構施工的順利實施。

基于以上研究成果,主編了4部國家規范和標準;授權專利28項;發表論文173篇,其中SCI和EI檢索135篇;完成人為第一作者的學術專著7部;獲省部級科技進步一等獎1項。培養博士51名,碩士87名。

研究成果應用一百余項大型工程,近三年新增銷售額約85億元,新增利潤3.6億元,取得了顯著的經濟效益。項目組主編的國家規范自實施以來,推動超高層建筑鋼骨高強混凝土結構的推廣及應用,很好的解決了鋼骨高強混凝土結構體系的抗震問題,減少了潛在的人員和財產損失,產生了巨大的社會效益。


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