消能-承载双功能金属构件及其高性能减震结构

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必赢亚洲565.net奖种及等级:国家技术发明二等奖

必赢亚洲565.net主要完成人:李国强(同济大学)侯兆新(中冶建筑研究总院有限公司)毛志兵(中国建筑股份有限公司)孙飞飞(同济大学)宫海(上海蓝科建筑减震科技股份有限公司)陈韬(必赢亚洲565.net钢构有限公司)

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我国属多地震国家,地震90%伤亡由房屋倒塌造成。传统抗震技术主要靠增大结构构件“硬抗”,既有安全隐患又不经济。30年前,国内外学者开始探索高性能减震结构技术,当时面临两大问题和需求:一是结构减震采用的消能阻尼器功能单一, 维护昂贵,迫切需求一种平时承载、震时消能的双功能免维护构件。二是由于地震随机性极强,传统减震结构仍不能避免严重灾难后果,迫切需求一种承载能力大、消能能力强、成本低的高性能减震结构。

本项目通过产学研用紧密合作,历时25年,在世界结构抗震技术前沿领域,以关键构件兼具消能和承载为突破口,发明了消能-承载双功能构件及其高性能减震结构,创新和发展了消能减震结构理论和工程技术,率先实现规模化工程应用,使我国金属消能减震产品占建筑减震市场的比例从2008年7.5%增长到2015 年75.15%,引领我国一跃成为金属消能减震结构应用最多、技术领先的国家。主要发明点为:

1、发明了消能-承载双功能钢支撑、钢板墙、钢连梁等关键消能构件

基于消能-承载双功能构件工作机理,发明了(1)基于多种线约束和单侧面约束机制的屈曲约束钢支撑,与国外基于双侧面约束机制同类构件相比,消能能力提高30%,最大承载力达4840吨,长48m,为世界领先;(2)基于点-线-面结合的螺栓-骨架-面板夹层约束机制的屈曲约束钢板墙,在国际上率先实现7m×3m大型消能-承载钢板墙工程应用;(3)基于剪切与弯曲并联屈服机制的双阶屈服消能钢连梁,提高联肢剪力墙和核心筒消能能力3倍以上,为国际首创。

2、发明了消能-承载双功能构件与结构的连接节点,构建了高性能减震结构

基于分散承载、协同消能的工作机制,发明了消能-承载双功能金属构件与典型结构的连接节点,构建了损伤可控、刚度可调、消能可设定的高性能框-撑、框-墙、框-筒减震结构,典型工程证明:与传统抗震结构相比,其消能能力分别提高107%、232%、367%,承载力分别提高110%、77%、60%,可实现“中震不坏、大震可修、巨震不倒”的更高设防目标。

3、发明了消能-承载双功能构件制造、安装和防震断技术,突破了工程应用瓶颈

发明了消能-承载金属构件预张拉安装及巨型双功能构件分段制造和现场空间拼装技术,有效释放安装阶段附加应力,突破了消能构件与主体结构不能同步安装的瓶颈,大大提高施工效率;发明了防震断变形记录和变位限制装置,实现了减震结构失效预警及损伤控制。

本项目获45项知识产权,包括国际专利3项和中国发明专利26项。出版专著7部,发表期刊论文275篇,其中 SCI、 EI收录170篇。 主要成果被国家标准《建筑抗震设计规范》等8部技术规范采纳,获中冶集团技术发明一等奖、上海市科技进步一等奖、教育部自然科学一等奖和中国专利优秀奖。

必赢亚洲565.net本项目成果在国内最先形成自主知识产权产品,国内市场占有率70%以上;在上海世博中心、中国博览会综合体、天津117大厦、上海虹桥T1航站楼加固等260多项工程中应用,经历了新疆、云南等地震考验,主要完成单位和应用单位近三年新增销售额31.71亿元、利润3.16亿元。

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