科技成果

2018年度高等学校科学研究优秀成果奖（科技进步奖）一等奖

成果简介

随着国民经济的快速发展，我国进行了世界上最大规模的土木工程建设，其中钢-混凝土组合结构在高层、大跨、重载结构中得到广泛应用，发展钢-混凝土组合结构是结构工程领域未来发展的重要趋势。但传统的钢管混凝土和型钢混凝土结构存在节点复杂、施工困难、高强钢材和高强混凝土难以应用等问题；除此之外，传统的钢管混凝土构件耐火极限偏低，防火成本高，传统的型钢混凝土构件存在抗震性能不足等问题；这些长期无法解决的问题阻碍了钢管混凝土和型钢混凝土结构在工程中的进一步广泛应用。

针对这些问题，项目组在国家自然科学基金重点项目和国家重点研发计划等项目的资助下，历时15年，通过大量模型试验、理论研究、数值模拟、设计理论与方法研究以及工程实践，取得了系统的技术成果，形成了钢管约束混凝土结构技术。项目的主要创新性技术内容如下：

创建了钢管约束混凝土结构体系，解决了传统的钢管混凝土和型钢混凝土结构节点复杂等系列技术难题。

建立了钢管约束混凝土构件的静力与抗震性能分析理论及方法，提出了构件设计技术。

建立了钢管约束混凝土构件的受火分析理论与方法，提出了构件抗火设计技术。

建立了钢管约束混凝土结构梁柱节点的静力与抗震性能分析理论及方法，提出了节点设计技术。

建立了高层、复杂钢管约束混凝土结构体系的弹塑性有限元高效分析方法，提出了结构体系抗震设计技术。

研究成果被授权发明专利8项，出版学术专著1部，发表学术论文80篇（其中SCI论文42篇），培养硕士和博士研究生25名。根据本项目的研究成果，编制了我国行业标准《钢管约束混凝土结构技术标准》（已报批），为工程应用提供了科学依据和技术支撑。成果应用于重庆中科大厦、重庆T3航站楼、重庆忠县竞技馆、青岛海天大酒店新楼、大连中石油大厦、黑龙江科技创新大厦、大连奥体中心体育馆/体育场/网球场、华润惠州小径湾酒店等40余项重点工程中；近3年累计节省投资2.57亿元，新增利润9261万元，新增税收3742万元，取得了显著的经济和社会效益。

钢管约束混凝土结构克服了传统钢管混凝土和型钢混凝土结构节点复杂的致命弱点，保留了其优点；所形成的钢管约束混凝土结构体系抗震和抗火性能优越，能充分发挥高强材料性能，节点断开适合装配化施工，建设成本低，综合效益好，具有广阔的应用前景。经专家鉴定评价，该项成果“总体上达到了国际领先水平”。