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“消能—承载双功能金属构件及其高性能减震结构”获国家科学技术奖发明二等奖 高性能金属减震结构体系成套技术得到广泛应用

1月8日,2017年国家科学技术奖励大会在北京举行,我校土木工程学院李国强教授团队“消能—承载双功能金属构件及其高性能减震结构”项目荣获国家技术发明二等奖。“该团队25年的攻关,使我国成为金属消能减震结构应用最多、技术领先的国家。”业内专家评价说。

地震是人类面临的自然灾害之一,最近半个多世纪以来大地震频发,常常造成重大损失。房屋建筑结构设计过程中,如何加强抗震设计成为近年来众多学者潜心研究的领域。

传统抗震技术主要靠增大结构构件“硬抗”,既不安全又不经济。上世纪80年代,国际上开始探索高性能减震结构技术,其中包括采用消能阻尼器实现结构减震,但消能阻尼器功能单一,维护昂贵,于是平时承载、震时消能的双功能免维护构件成为迫切需求;再者,地震发生的随机性,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。

上世纪90年代,李国强团队开始了结构抗震新技术探索。经过与中冶建筑研究院、中国建筑公司、中建钢构公司等产学研用合作,以关键构件兼具消能和承载为突破口,历时25 年的研究,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%,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。

团队发明了消能-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。

团队经过长时间的努力,已经形成了高性能金属减震结构体系成套技术。这些技术从消能—承载双功能理念出发,开发出基于多种线约束和单侧面约束机制的屈曲约束钢支撑、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等,同时根据分散承载、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,从而构建了损伤可控、刚度可调、消能可设定的高性能框—撑、框—墙、框—筒减震结构。

据悉,25年间,该团队获45 项知识产权,其中包括国际专利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。项目成果在上海世博中心、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,取得重大经济和社会效益。

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