復雜高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論及工程應(yīng)用-哈爾濱工業(yè)大學深圳

1、2017 年度廣東省科學技術(shù)獎項目公示項目名稱 復雜高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論及工程應(yīng)用推薦單位 深圳市科技創(chuàng)新委員會單位 1：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院主要完成 單位 2：深圳中建院建筑科技有限公司單位 單位 3：哈爾濱工業(yè)大學1. 滕軍職稱：教授工作單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院完成單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院主要貢獻：提出本項目的關(guān)鍵學術(shù)思想， 全面規(guī)劃組織并研究了本項目的研究內(nèi)容， 對項目 4 個主要科技創(chuàng)新點均作出了貢獻：（1）提出了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)大震彈塑性分析技術(shù)，并構(gòu)建了高性能彈塑性模擬分析異構(gòu)平臺。（2）建立了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)抗震失效評價方法。主要完成人（3）提出了復雜高層結(jié)

2、構(gòu)大震最優(yōu)失效模式調(diào)控方法。（職稱、完成（4）提出了復雜高層結(jié)構(gòu)基于最優(yōu)失效模式的抗震設(shè)計方法。單位、工作單應(yīng)用貢獻：將項目成果應(yīng)用于多項復雜高層建筑結(jié)構(gòu)中。位）2. 李祚華職稱：副教授工作單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院完成單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院主要貢獻：對項目4 個主要科技創(chuàng)新點均作出了貢獻：（1）開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的前后處理軟件，構(gòu)建了高性能彈塑性模擬分析異構(gòu)平臺。（2）建立了基于結(jié)構(gòu)整體失效判別和從構(gòu)件到結(jié)構(gòu)損傷的抗震失效評價方法。（3）揭示了耗能連梁的最優(yōu)失效模式調(diào)控機制。（4）建立了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系的抗震彈塑性設(shè)計理論。3. 劉鐵軍職稱：教授工作單位：哈爾濱工業(yè)大

3、學深圳研究生院完成單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院主要貢獻：對項目第 1 個、第 2 個和第 4 個主要科技創(chuàng)新點作出了貢獻：（1）建立了鋼筋混凝土精細化本構(gòu)關(guān)系，為高層建筑結(jié)構(gòu)大震彈塑性分析奠定了基礎(chǔ)。（2）提出了高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件層次的損傷評價方法。（3）對高層建筑結(jié)構(gòu)徐變、損傷過程進行了研究，提出了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震最優(yōu)失效模式。4. 何春凱職稱：教授級高工，總經(jīng)理工作單位：深圳中建院建筑科技有限公司完成單位：深圳中建院建筑科技有限公司主要貢獻：對項目第 2 個和第 4 個主要科技創(chuàng)新點均作出了貢獻：（1）提出了基于構(gòu)件損傷表征系數(shù)的整體結(jié)構(gòu)各構(gòu)件類別的損傷描述方法，建立了基于大震性能目標的

4、復雜結(jié)構(gòu)體系整體尺度損傷評價方法。（2）揭示了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系的協(xié)同工作性能和失效機制。5. 盧偉職稱：副教授工作單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院完成單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院主要貢獻：對項目第3 個主要科技創(chuàng)新點作出了貢獻：（1）提出了復雜高層結(jié)構(gòu)大震最優(yōu)失效模式調(diào)控方法。揭示了連梁對高層建筑結(jié)構(gòu)最優(yōu)失效模式的調(diào)控機制， 研究了耗能減振技術(shù)的應(yīng)用策略。（2）結(jié)合實際工程應(yīng)用中的對比分析，驗證了耗能連梁阻尼器高效的大震失效控制能力。6. 鄒篤建職稱：助理教授工作單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院完成單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院主要貢獻：對項目第2 個主要科技創(chuàng)新點作出了貢獻：（1）

5、通過鋼筋混凝土精細化本構(gòu)關(guān)系，考慮復雜高層結(jié)構(gòu)體系的失效模式及損傷演化特點，建立了剪力墻、框架柱、框架梁及連梁的構(gòu)件尺度失效演化過程損傷模型。（2）建立了復雜結(jié)構(gòu)體系整體尺度損傷評價方法。7. 許國山職稱：副教授工作單位：哈爾濱工業(yè)大學完成單位：哈爾濱工業(yè)大學主要貢獻：對項目第4 個主要科技創(chuàng)新點作出了貢獻：（1）設(shè)計并實施了連梁阻尼器和斜交網(wǎng)格筒擬動力子結(jié)構(gòu)試驗。（2）揭示了高層結(jié)構(gòu)體系協(xié)同工作性能和高層結(jié)構(gòu)體系失效機制。8. 何京波職稱：無工作單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院完成單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院主要貢獻：對項目第 2 個主要科技創(chuàng)新點作出了貢獻：（1）研究應(yīng)力對高層建筑結(jié)構(gòu)

6、構(gòu)件損傷的影響，提出了構(gòu)件損傷的描述方法。通過損傷傳遞系數(shù)建立了結(jié)構(gòu)體系整體尺度損傷評價方法。9. 彭志涵職稱：無工作單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院完成單位：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院主要貢獻：對項目第 2 個主要科技創(chuàng)新點作出了貢獻：項目簡介（1）揭示了箍筋約束混凝土的本構(gòu)關(guān)系，提出了高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷判定方法。本項目屬土木建筑工程設(shè)計和防災減災領(lǐng)域。近年來世界范圍內(nèi)高層建筑發(fā)展迅速， 建筑高度不斷提高， 體型日趨復雜。國內(nèi)外現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范雖然均明確了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)的大震性能需求限值，但大都是將需求限值作為設(shè)計的第二步來驗算，還不能對復雜高層建筑結(jié)構(gòu)大震性能做到有效的控制和把握。 目

7、前在高層結(jié)構(gòu)抗震性能分析、動力性態(tài)描述、結(jié)構(gòu)大震失效控制、抗震設(shè)計等方面的研究不足成為結(jié)構(gòu)抗大震倒塌能力分析的主要瓶頸。隨著設(shè)計和分析手段的提高， 以及工程實際需要的多樣化， 對復雜高層結(jié)構(gòu)的精細分析與精細設(shè)計顯得十分必要。 針對上述問題， 本項目提出了系統(tǒng)的復雜高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論并實現(xiàn)工程應(yīng)用， 取得了四方面創(chuàng)新性突破：（ 1）提出了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)大震彈塑性分析技術(shù)，并構(gòu)建了高性能彈塑性模擬分析異構(gòu)平臺。 提高了大震彈塑性分析的建模和分析效率，解決了商業(yè)軟件數(shù)值分析專業(yè)針對性差、精度不高、效率低等問題。（ 2）建立了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)抗震失效評價方法。建立了系統(tǒng)的基于結(jié)構(gòu)整體失效判別和從構(gòu)

8、件損傷信息到結(jié)構(gòu)損傷的抗震失效評價方法。解決了結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定失效判別忽略彈塑性二階效應(yīng)和剛度退化的影響、構(gòu)件損傷與結(jié)構(gòu)整體失效間聯(lián)系不明確等問題。（ 3）提出了復雜高層結(jié)構(gòu)大震最優(yōu)失效模式調(diào)控方法。揭示了連梁對高層建筑結(jié)構(gòu)最優(yōu)失效模式的調(diào)控機制， 深入研究了多種形式鋼板阻尼器復合連梁的協(xié)同工作機制及破壞模式。 解決了各種配筋形式連梁耗能能力和塑性強度不足等關(guān)鍵技術(shù)難題， 實現(xiàn)了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)大震最優(yōu)失效模式的可控性。（ 4）提出了復雜高層結(jié)構(gòu)基于最優(yōu)失效模式的抗震設(shè)計方法。研究了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系的抗震彈塑性設(shè)計理論， 建立了復雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系基于抗震最優(yōu)失效模式的設(shè)計理論和方法， 提出了

9、結(jié)構(gòu)大震失效模式、 大震失效模式優(yōu)化和控制方法， 解決了高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不能有效主動把握結(jié)構(gòu)大震性態(tài)等問題。本項目研究成果發(fā)表學術(shù)論文 109 篇，其中 SCI/EI 收錄 96 篇；編寫相關(guān)專著 1 部；獲得國家發(fā)明專利 1 項、軟件著作權(quán) 2 項。國家自然科學基金委員會完成了對本項目 “超高建筑斜交網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)體系基于失效模式的大震設(shè)計理論（ 50938001）”的結(jié)題驗收，以中國工程院歐進萍院士和周緒紅院士為主任委員的驗收專家組一致認為： 該項目對新型結(jié)構(gòu)體系超高建筑斜交網(wǎng)格筒結(jié)構(gòu)基于失效模式的大震設(shè)計理論進行了深入系統(tǒng)的研究， 取得了一系列有創(chuàng)新意義和應(yīng)用前景的研究成果。通過項目組研究，

10、有力促進了學科建設(shè)和發(fā)展，在新型結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)設(shè)計理論領(lǐng)域形成了新的研究方向， 其研究成果達到國際領(lǐng)先水平。 驗收組成員一致同意通過驗收， 且綜合評價等級為“A”。本項目研究成果已被6 個應(yīng)用單位直接應(yīng)用，其經(jīng)濟效益達代表性論文專24700 萬元，為結(jié)構(gòu)的安全提供了重要保障，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。項目研究成果提升了我國對復雜高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的研究水平和國際影響力。論文 1：Li Zuohua, Peng Zhihan, Teng Jun, Wang Ying. Experimental Study of Damage Evolution in Circular Stirrup-C

11、onfined ConcreteJ. Materials, 2016, 9(4):278.論文 2：Li Hongyu, Teng Jun, Li Zuohua, Wang Ying, Zou Dujian. Experimental study of damage evolution in cuboid stirrup-confined concrete. Materials and StructuresJ. Materials and Structures, 2016, 49(7):2857-2870.論文 3：Li Zuohua, He Jingbo, Teng Jun, Wang Yi

12、ng. Internal Stress Monitoring of In-Service Structural Steel Members with Ultrasonic MethodJ. Materials, 2016, 9(4):223.論文 4：Chen Chaojun, Li Zuohua, Teng Jun, Wang Ying. Influence Analysis of a Higher-Order CSI Effect on AMD Systems and Its Time-Varying Delay Compensation Using a Guaranteed Cost C

13、ontrol AlgorithmJ. Applied Sciences, 2017, 7(4), 313.著目論文 5：Li Zuohua, Chen Chaojun, Teng Jun, Hu Weihua, Xing Houbing, WangYing. A reduced-order controller considering high-order modal information of錄high-rise buildings for AMD control system with time-delayJ. Shock and Vibration, 2017, (2017), 1-1

14、6.論文 6：Li Hongyu, Li Zuohua, Teng Jun, Wang Ying, Zou Dujian. A dynamic analysis algorithm for RC frames using parallel GPU strategiesJ. Computers and Concrete, 2016, 18(5):1019-1039.論文 7：Zou Dujian, Liu Tiejun, Huang Yongchao, Zhang Fuyao, Du Chengcheng, Li Bo. Feasibility of water seepage monitori

15、ng in concrete with embedded smart aggregates by P-wave travel time measurement J Smart Materials and Structures, 2014, 23(6): 067003(6pp).論文 8：何春凱 , 陳建華 , 滕軍 . 基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的高層混合結(jié)構(gòu)層損傷評估 J.工程抗震與加固改造 , 2011, 33(4):1-6.知識產(chǎn)權(quán)名稱論文 9：許國山 , Shing P Benson, 吳斌 . 砌體填充框架結(jié)構(gòu)的實時子結(jié)構(gòu)試驗方法及仿真分析 J. 震災防御技術(shù) , 2010, 05(2):234-241.論文 10：滕軍 , 郭偉亮 , 張浩 , 李祚華 . 斜交網(wǎng)格筒 -核心筒結(jié)構(gòu)地震非線性性能研究 J. 土木工程學報 , 2012(8):90-96.專利 1：李祚華，滕軍，葉立漁，盧偉。一種代替減速帶以減小樓板振動的減振帶