2018年度陕西省科学技术奖公示信息

1.    项目名称：

钢材组合增强混凝土结构关键技术及应用

2. 主要完成人情况

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. 完成人合作关系说明

   （1）2015.01-2017.12 西安建筑科技大学杨勇、于云龙、薛亦聪、陈阳与中国建筑股份有限公司技术中心林冰合作，共同开展“预制装配型钢混凝土梁”技术研发，由杨勇等负责试验研究和理论分析工作，林冰负责技术应用和推广工作。

  （2）2012.01-2017.12 西安建筑科技大学杨勇与长安大学白亮合作开展“钢管高强混凝土芯柱组合结构”技术研发，杨勇负责钢管高强混凝土芯柱组合柱抗震设计、钢管高强混凝土芯柱组合异形柱抗火设计等方面的研究，白亮负责钢管高强混凝土芯柱组合剪力墙抗震设计方面研究。

  （3）2010.01-2017.12 西安建筑科技大学杨勇与宁波大学李俊华合作开展“型钢高强混凝土结构抗震设计方法”和“火灾后型钢混凝土结构性能评估与增强技术” 研究，共同开展了型钢高强混凝土柱抗震和预应力钢带组合增强型钢混凝土柱等方面的试验和理论研究。

  （4）2012.01-2017.12 杨勇与陕西省建筑科学研究院有限公司刘义研发“预应力钢带组合增强混凝土结构技术”，共同开展预应力钢带组合增强混凝土梁、柱、框架和节点的试验和理论研究，共同发表学术论文、申请国家实用新型专利，并共同对所研发的“预应力钢带组合增强混凝土结构技术”进行推广应用。

  （5）2010.05-2016.12  杨勇与陕西省建筑科学研究院有限公司董军锋合作，在预应力钢带组合增强混凝土结构的施工工艺和工程应用共同开展研究，并对实际工程进行技术服务。

4. 主要完成单位排序及贡献

   主要完成单位排序：西安建筑科技大学、中国建筑股份有限公司技术中心、长安大学、陕西省建筑科学研究院有限公司、宁波大学、陕西建工机械施工集团有限公司。

1）西安建筑科技大学

（1）创新发明了一种预制装配型钢混凝土结构（PPSRC结构），并系统开展了预制装配型钢混凝土结构的受力性能和设计理论研究，建立了PPSRC梁受弯、受剪承载能力和刚度、变形计算方法，形成了考虑二阶段受力的预制装配型钢混凝土梁设计理论和设计方法。提出了PPSRC柱的弹塑性恢复力模型和弹塑性有限元分析方法，形成了预制装配型钢混凝土柱抗震设计和计算分析方法。

（2）创新发明了一种预应力钢带组合增强混凝土结构技术，显著提高混凝土构件的承载能力和抗震性能，系统开展了预应力钢带增强混凝土结构设计理论和设计方法研究，提出了考虑不同约束程度的混凝土本构模型，建立了预应力钢带增强混凝土梁、柱、节点承载能力计算公式，形成了预应力钢带组合增强钢筋混凝土结构成套设计技术和方法。

（3）发明了平钢板-混凝土组合板、钢板-混凝土组合空心板、钢板-钢管-混凝土空心组合板等3种新型组合板，并结合试验和理论研究，建立了组合板的受弯、受剪承载能力计算方法和变形计算方法。

（4）发明了钢管高强混凝土芯柱组合柱新型结构形式，结合4种类型共36个试件的试验研究，研究并建立了组合柱的弹塑性恢复力模型和设计计算分析方法。

（5）发明了一种新型防屈曲钢支撑产品，首次提出了防屈曲偏心支撑混凝土框架结构体系，并结合试验和理论研究，建立了防屈曲钢支撑混凝土框架性能化设计理论。

参与人员：杨勇（排名第1）、王先铁（排名第2）、于云龙（排名第8）、薛亦聪（排名第9）、陈阳（排名第10）。

2）中国建筑股份有限公司技术中心

   在“钢材组合增强混凝土结构关键技术及应用”项目上，为实现与组合楼板、组合梁、型钢混凝土、钢管混凝土和钢板剪力墙的相关技术，提供了南宁华润中心东写字楼、天津周大福金融中心、东莞国贸中心、青岛国信海天中心、沈阳盛京金融广场、昆明西山万达广场、大连裕景中心、深圳宝能中心、长沙世贸广场、重庆来福士广场等多个工程示范与应用，时间跨度为2007年至今，为该技术成果的推广应用和发展完善做出了重要贡献。

参与人员：林冰（排名第3）

3）长安大学

   参加并完成了钢管高强混凝土芯柱组合剪力墙、型钢高强混凝土组合剪力墙试验、数值模拟及计算模型分析等研究工作，建立了适用于钢管高强混凝土芯柱组合剪力墙承载力计算的拉压杆-滑移模型，提出了组合剪力墙结构性能抗震设计方法。通过试验研究与理论分析，解决了钢管型钢增强组合剪力墙结构关键技术问题。

参与人员：白亮（排名第4）

4）陕西省建筑科学研究院

结合实际工程，在深入研究超声法检测钢管混凝土缺陷技术基础上，制作4个1:1 足尺圆形和矩形钢管混凝土试件，并定期进行施工缺陷实测试验。结合试验研究结果和实际工程实测结果，对自密实高强混凝土的强度、脱空缺陷、内部缺陷的超声波测试与评估方法、以及钢管混凝土施工缺陷处理方法进行了大量深入研究,建立了C60自密实高强混凝土一年内不同龄期试块及试件超声波特性变化、强度变化规律及其相互关系曲线，明确了圆钢管和矩形钢管混凝土脱空缺陷声速判断方法，提出了内部缺陷超声波识别的尺寸界限和判定方法，形成了钢管混凝土现场施工缺陷测试方法和评价标准要求,弥补了超声波检测大尺寸钢管混凝土内部缺陷的行业空白。

参与人员：董军锋（排名第6）、刘义（排名第8）。

5）宁波大学

（1）开展了型钢高强混凝土柱抗震性能研究，提出了型钢高强混凝土柱延性系数、轴压比限值、抗剪承载力的计算方法，为型钢高强混凝土柱抗震设计的工程应用提供了依据。

（2）首次系统进行了火灾高温及高温后型钢混凝土共同工作性能研究，建立型钢混凝土自然粘结状态下与温度或曾经经历温度相关的粘结强度计算公式和粘结应力-滑移本构关系，为型钢混凝土考虑粘结滑移的抗火性能与火灾后力学性能的数值模拟分析提供了条件。

（3）系统研究了常温、高温以及高温后带栓钉连接件型钢混凝土的剪力传递性能，提出防止栓钉外侧混凝土劈裂破坏的构造措施；提出了常温、高温、高温后带栓钉连接件型钢混凝土剪力传递承载力的计算方法，为栓钉连接件的设计以及高温下和高温后带栓钉连接件型钢混凝土试件的性能评估提供了依据。

（4）发明了一种用于柱抗火试验的约束装置，全面系统地研究了火灾后型钢混凝土梁、型钢混凝土柱、型钢混凝土梁柱节点、型钢混凝土框架性能损伤退化规律，提出了火灾后型钢混凝土梁柱静力荷载作用下剩余承载力、剩余刚度的计算方法以及火灾后反复荷载作用下型钢混凝土柱、梁柱节点、梁柱框架延性与抗震承载力的计算方法，为火灾后型钢混凝土结构的损伤评估提供了条件。

参与人员：李俊华（排名第5）

6）陕西建工机械施工集团有限公司

   参与项目研究成果中型钢高强混凝土柱拟静力试验及钢板-混凝土组合板受力性能试验研究工作，并主要负责项目研究成果推广应用，在所主持承担的西宁汽车客运中心站工程、西安曲江文化大厦项目钢结构工程等7个大型工程中应用并发展了项目组在型钢高强混凝土柱、钢管混凝土柱、钢板-混凝土组合板等方面研发的关键技术。

参与人员：冯战坤（排名第7）。

5. 完成单位合作关系说明

   （1）2015.01-2017.12 西安建筑科技大学与中国建筑股份有限公司技术中心合作，共同开展“预制装配型钢混凝土梁”技术研发，由西安建筑科技大学负责试验研究和理论分析工作，中国建筑股份有限公司技术中心负责技术应用和推广工作。

   （2）2012.01-2017.12 西安建筑科技大学与长安大学合作开展“钢管高强混凝土芯柱组合结构”技术研发，西安建筑科技大学负责钢管高强混凝土芯柱组合柱抗震设计、钢管高强混凝土芯柱组合异形柱抗火设计等方面的研究，长安大学负责钢管高强混凝土芯柱组合剪力墙抗震设计方面研究。

   （3）2010.01-2017.12 西安建筑科技大学与宁波大学合作开展“型钢高强混凝土结构抗震设计方法”和“火灾后型钢混凝土结构性能评估与增强技术” 研究，共同开展了型钢高强混凝土柱抗震和预应力钢带组合增强型钢混凝土柱等方面的试验和理论研究。

   （4）2010.01-2017.12 陕西省建筑科学研究院与西安建筑科技大学合作研发“预应力钢带组合增强混凝土结构技术”，陕西省建筑科学研究院先后自筹经费50万元用于项目研发中的试验研究，双方联合申请西安市科技计划项目、陕西省教育厅服务地方产业化项目等项目支持，对“预应力钢带组合增强混凝土结构技术”进行了系统全面研究。

   （5）2010.01-2017.12  西安建筑科技大学、宁波大学结合中央电视台电视文化中心的火灾后检测鉴定和加固修复工作，合作开展“火灾后型钢混凝土结构性能评估及加固设计”课题研究工作，对型钢混凝土结构火灾后检测鉴定进行了系列技术研发。

   （6）2007.01-2017.12  西安建筑科技大学与陕西建工机械施工集团有限公司合作开展型钢混凝土结构、钢板-混凝土组合板结构、钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙结构等新型结构体系的设计方法、施工工艺、质量控制等方面的合作研究。

6. 项目简介

本项目属于土木建筑领域的应用基础研究。

研究成果充分考虑钢材良好受力性能和绿色环保性能，巧妙结合钢-混凝土组合结构的思想理念，针对梁、板、柱、剪力墙、节点和框架等不同混凝土结构构件性能提升需求，将钢材（钢板、型钢、钢管、钢带、防屈曲钢支撑等）优化布置于混凝土结构构件中，形成6种新型结构体系，可有效实现混凝土结构性能增强和提升。

2003年以来，项目组在6项国家自然科学基金项目、20余项省部级省科研项目和6项校企合作研发项目资助下，先后投入经费近700万元，对6种新型结构体系开展了系统深入研究。

主要技术内容包括：

（1）创新发明了一种预制装配型钢混凝土结构（PPSRC结构），并系统开展了预制装配型钢混凝土结构的受力性能和设计理论研究，获1项国家发明专利、7项国家实用新型专利授权。

（2）创新发明了一种预应力钢带组合增强混凝土结构技术，显著提高混凝土构件的承载能力和抗震性能，系统开展了预应力钢带增强混凝土结构设计理论和设计方法研究，获3项国家发明专利、14项国家实用新型专利授权。

（3）发明了一种用于柱抗火试验的约束装置，全面系统地研究了火灾后型钢混凝土结构的性能损伤退化规律，提出了火灾后型钢混凝土结构损伤评估方法，并首次系统进行了火灾高温及高温后型钢混凝土共同工作性能研究，获1项国家发明专利授权。

（4）发明了平钢板-混凝土组合板、钢板-混凝土组合空心板、钢板-钢管-混凝土空心组合板等3种新型组合板，并结合试验和理论研究，建立了设计理论和设计方法，获3项国家实用新型专利授权。

（5）发明了钢管高强混凝土芯柱组合柱、钢管高强芯柱组合剪力墙、钢管高强混凝土芯柱组合异形柱等新型结构形式，建立了成套设计理论和计算分析方法，获7项国家实用新型专利授权。

（6）发明了一种方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙结构体系，建立了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙结构性能化抗震设计方法，获4项国家实用新型专利授权。

（7）发明了一种新型防屈曲钢支撑产品，首次提出了防屈曲偏心支撑混凝土框架结构体系，并结合试验和理论研究，建立了防屈曲钢支撑混凝土框架性能化设计理论，获1项国家实用新型专利授权。

（8）系统开展了型钢高强混凝土柱和型钢高强混凝土剪力墙结构抗震性能研究，并首次系统进行了型钢高强混凝土共同工作性能研究，建立了带栓钉连接件型钢高强混凝土界面剪力传递承载力计算方法，获3项国家实用新型专利授权。

（9）系统开展了钢管混凝土缺陷现场检测评价方法研究。开展了足尺钢管混凝土柱施工缺陷检测方法的现场试验研究，提出了钢管混凝土施工缺陷现场检测方法、评价标准和修复技术。

项目组历时13年，完成了共556个构件、20榀大比例框架试件试验研究，获5项国家发明专利、39项国家实用新型专利授权，出版专著1部，发表学术论文99篇（SCI收录10篇、EI收录33篇），培养毕业4名博士、62名硕士，成果在30余项实际工程项目中得到推广应用，产生了显著社会和经济效益。

 

7. 主要论文专著目录和主要知识产权证明目录

主要论文专著目录

主要知识产权证明目录