項目名稱高層鋼混凝土混合結構的理論技術與工程應用

1、項目名稱：高層鋼-混凝土混合結構的理論、技術與工程應用提名單位：中國鋼結構協(xié)會提名意見：本項目基于我國近年來高層建筑及裝配式建筑的發(fā)展趨勢，針對廣泛應用的高層鋼-混凝土混合結構體系亟需創(chuàng)新、節(jié)點與連接復雜、理論分析方法缺失、精確抗震分析與設計方法缺失、抗倒塌與舒適度分析與設計理論缺失等問題，開展了系統(tǒng)的研究工作。項目組在國家自然科學基金和國家科技支撐計劃等科研項目支撐下，經產學研用深度結合，研發(fā)出了新型的鋼管約束混凝土結構體系、交錯桁架-鋼管混凝土框架結構體系、鋼管混凝土異形柱框架結構體系、支撐巨型框架-核心筒結構體系、外交叉網筒-核心筒結構體系等適用于高層或超高層的混合結構體系。針對這些新型

2、混合結構體系，開展了系統(tǒng)的研究工作，探明了結構的工作機理，提出了靜力、地震、偶然災害、長期荷載、人致振動荷載等作用下的結構分析方法，建立了靜力、抗震、抗火、抗倒塌、振動舒適度等的完整設計理論。開展了系統(tǒng)的建造技術開發(fā)工作，研發(fā)了新型的節(jié)點和連接技術，提出了新型的裝配式樓板，研發(fā)了裝配式圍護體系與主體結構的連接技術，提出了結構整體裝配施工技術。本項目的研究成果創(chuàng)新性強，提出的新型高層混合結構體系及其裝配建造技術引領了我國高層建筑建造技術的發(fā)展，創(chuàng)建的高層混合結構的分析方法和設計理論為我國高層混合結構的發(fā)展提供了理論支撐。項目研究成果在國內外超過100項重點工程中得到應用，取得了顯著的經濟效益和社

3、會效益，應用前景廣闊。提名該項目為國家科學技術進步獎一等獎。項目簡介：隨著國民經濟的快速發(fā)展，我國進行了世界上最大規(guī)模的土木工程建設，其中鋼混凝土混合結構（簡稱：混合結構）在高層、重載、橋梁結構中得到廣泛應用。混合結構是近二十幾年來在我國得到發(fā)展和廣泛應用的新型結構形式；這種結構可充分發(fā)揮鋼材和混凝土各自的力學性能優(yōu)勢，施工方便快捷，經濟和綜合效益好，符合裝配式建造的發(fā)展趨勢。但混合結構在我國的發(fā)展過程中也遇到了嚴峻的挑戰(zhàn)，包括結構體系亟需創(chuàng)新，節(jié)點與連接復雜，新型構件與節(jié)點的受力機理不明且分析方法缺失，結構體系罕遇地震抗震機理不明，承載力計算理論與抗震設計方法缺失，抗倒塌與舒適度設計技術缺失

4、，施工技術不完善等。針對上述問題，項目組在30余項國家自然科學基金、國家科技支撐計劃及重點工程科技攻關項目支撐下，經產學研用深度結合，歷時近20年，通過大量模型試驗、理論研究、數(shù)值模擬、設計理論與方法研究、軟件開發(fā)以及工程實踐，取得了如下創(chuàng)新成果：1.研發(fā)了系列新型的高層混合結構體系，引領了我國高層混合結構的發(fā)展創(chuàng)建了鋼管約束混凝土混合結構體系，提出了鋼管約束型鋼混凝土柱，將鋼管約束鋼筋混凝土概念從結構加固領域引入新建結構領域；提出了交錯桁架-鋼管混凝土框架混合結構體系；提出了鋼管混凝土異形柱框架混合結構體系；提出了適用于超高層建筑的支撐巨型框架-核心筒、外交叉網筒-核心筒等超高層復雜混合結構

5、體系。通過系列結構體系的創(chuàng)新，引領了我國高層混合結構的發(fā)展。2.創(chuàng)建了高層混合結構的分析方法和設計理論，為我國高層混合結構的發(fā)展提供了理論支撐建立了鋼管約束混凝土柱、鋼管混凝土異形柱、鋼-混凝土組合巨柱、預應力混凝土帶肋疊合樓板等新型構件及框架梁柱節(jié)點、交叉網筒節(jié)點、復雜混合節(jié)點的靜力、抗震和抗火分析理論與方法，提出了承載力計算理論。針對新型混合結構體系，探明了工作機理，提出了地震、偶然災害、長期荷載、人致振動荷載等作用下的結構工作機理，提出了抗震、抗倒塌、徐變、人-樓蓋耦合振動等分析理論和方法，建立了包括靜力、抗震、抗火、抗倒塌、振動舒適度等性能的完整設計理論。3.研發(fā)了高層混合結構的建造技

6、術，引領了我國高層混合結構的裝配式建造技術發(fā)展研發(fā)了鋼管約束混凝土框架節(jié)點、交錯桁架-鋼管混凝土框架的桁架節(jié)點和梁柱節(jié)點、鋼管混凝土異形柱框架節(jié)點、交叉網筒節(jié)點、組合巨柱-巨型支撐-桁架框架梁等新型混合結構節(jié)點形式及其深化設計技術，研發(fā)了新型的預制預應力混凝土帶肋疊合樓板及其連接技術，研發(fā)了裝配式圍護體系與主結構的連接技術。針對各種新型混合結構體系，分別開發(fā)出了相應的結構整體裝配施工技術。研究成果被授權發(fā)明專利27項，出版學術專著2部，發(fā)表學術論文136篇（其中SCI論文94篇）。根據(jù)本項目的研究成果，編制了行業(yè)標準鋼管約束混凝土結構技術標準（已報批）、預制帶肋底板混凝土疊合樓板技術規(guī)程和協(xié)會

7、標準交錯桁架鋼框架結構技術規(guī)程，且研究成果被國家標準鋼管混凝土結構技術規(guī)范、鋼結構工程施工規(guī)范等10余部國家/行業(yè)/協(xié)會標準采用，為我國高層混合結構的工程應用提供了技術支撐。經專家鑒定評價，項目成果中的多項關鍵技術達到國際領先水平，分別獲得了2018年教育部科技進步一等獎、2018年重慶市科技進步一等獎、2013年黑龍江省科技進步一等獎和2010年甘肅省科技進步一等獎。成果應用于深圳平安大廈、重慶中科大廈、重慶塔、青島海天大酒店新樓、大連中石油大廈、黑龍江科技創(chuàng)新大廈、華潤惠州小徑灣酒店等超過100項工程中；近3年新增產值超過40億元,取得了顯著的經濟和社會效益。客觀評價：1、科技成果評價（鑒

8、定）意見（1）重慶市科學委員會邀請土木工程領域的聶建國院士、岳清瑞院士等組成鑒定委員會，主要鑒定意見有：項目組在鋼管約束混凝土的構件、節(jié)點和結構體系的試驗研究、理論分析、設計計算方法、構造與施工技術及工程應用等方面取得了一系列創(chuàng)新性成果，有力地促進了工程結構的發(fā)展，成果總體上達到了國際領先水平。（2）重慶市科學委員會邀請土木工程領域的聶建國院士、岳清瑞院士等組成鑒定委員會，主要鑒定意見有：項目組在裝配式鋼-混凝土混合結構建筑及其信息化建造成套技術方面取得了系列創(chuàng)新性成果，總體上達到了國際先進水平。2、科技獎勵（1）2018年，教育部科技進步一等獎：“鋼管約束混凝土結構的理論、技術與工程應用”；

9、（2）2018年，重慶市科技進步一等獎：“裝配式鋼-混凝土混合結構建筑及其信息化建造成套技術”（已公示）；（3）2013年，黑龍江省科技進步一等獎：“高層建筑鋼管約束鋼筋混凝土技術研究與應用”；（4）2010年，甘肅省科技進步一等獎：“矩形鋼管組合桁架結構理論及應用技術研究”。推廣應用情況：本項目研發(fā)的高層鋼-混凝土混合結構，已在項目參與單位進行了重點推廣應用。成果應用于深圳平安大廈、重慶中科大廈、重慶塔、青島海天大酒店新樓、大連中石油大廈、黑龍江科技創(chuàng)新大廈、華潤惠州小徑灣酒店等超過100項工程中；近3年新增產值超過40億元,取得了顯著的經濟和社會效益。主要知識產權證明目錄：授權項目名稱類別

10、發(fā)明人/完成人授權號/ISBN號鋼管約束混凝土柱的性能與設計著作周緒紅、劉界鵬ISBN9787030285089大型復雜建筑結構創(chuàng)新與實踐著作傅學怡ISBN9787112173525交錯桁架鋼框架結構技術規(guī)程規(guī)程周緒紅、周期石、劉界鵬等ISBN1580177932鋼管約束混凝土結構技術標準標準周緒紅、劉界鵬、張素梅、王宇航、楊想兵等已報批預制帶肋底板混凝土疊合樓板技術規(guī)程規(guī)程周緒紅等ISBN1511221079鋼-混凝土組合與混合結構抗震彈塑性分析軟件V9.0計算機軟件著作權林旭川，劉界鵬，周緒紅等2018SR568572城市建筑群地震災害仿真系統(tǒng)V0.93計算機軟件著作權林旭川，吳開來等20

11、17SR558997一種型鋼混凝土柱-鋼梁節(jié)點授權發(fā)明專利劉界鵬，周緒紅等ZL201010608310.3端部設置開孔斜拉肋矩形鋼管約束混凝土柱授權發(fā)明專利劉界鵬，周緒紅，李江等ZL201010608483.5一種型鋼混凝土柱-鋼筋混凝土梁節(jié)點連接方法授權發(fā)明專利劉界鵬等ZL201510287678.7主要完成人情況：（1）周緒紅，排名1，中國工程院院士、重慶大學教授。工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：項目負責人，已獲相關授權發(fā)明專利10余項、軟件著作權1項，起草并獲批相關行業(yè)標準2項,發(fā)表相關學術論文63篇。對本項目的第1、2、3創(chuàng)新點均做出了創(chuàng)造性貢獻。（2）

12、劉界鵬，排名2，重慶大學教授。工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：已獲相關授權發(fā)明專利9項、軟件著作權1項，起草并獲批相關行業(yè)標準2項,發(fā)表相關學術論文50余篇，對本項目的第1、2、3創(chuàng)新點均做出了創(chuàng)造性貢獻。（3）傅學怡，排名3，悉地國際設計顧問（深圳）有限公司總工、教授級高工，工作單位：悉地國際設計顧問（深圳）有限公司，完成單位：悉地國際設計顧問（深圳）有限公司。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：起草并獲批相關國家標準1項、行業(yè)標準1項,出版學術著作1部，主持完成深圳平安中心等30余項高層混合結構設計，獲得全國優(yōu)秀結構設計一等獎3項。對本項目的第1、2、3創(chuàng)新點均做出了創(chuàng)

13、造性貢獻。（4）張素梅，排名4，哈爾濱工業(yè)大學教授，工作單位：哈爾濱工業(yè)大學，完成單位：哈爾濱工業(yè)大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責鋼管約束混凝土柱及異形柱構件及結構體系的分析方法和設計理論研究，已獲相關授權發(fā)明專利3項，起草并獲批相關國家標準1項、行業(yè)標準1項,發(fā)表相關學術論文20余篇。對本項目的第1、2創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（5）楊想兵，排名5，悉地國際設計顧問（深圳）有限公司教授級高工，工作單位：悉地國際設計顧問（深圳）有限公司，完成單位：悉地國際設計顧問（深圳）有限公司。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責高層混合結構設計方法研究及工程應用技術推廣。起草并獲批相關行業(yè)標準1項,發(fā)表相

14、關學術論文6篇，獲得全國優(yōu)秀結構設計一等獎3項，華夏建設科學技術一等獎1項，在20余項高層混合結構中推廣了本項目的相關技術成果。對本項目的第1、3創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（6）徐坤，排名6，中建鋼構有限公司教授級高工，工作單位：中建鋼構有限公司，完成單位：中建鋼構有限公司。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責高層混合結構施工工藝研發(fā)與技術推廣，已獲相關授權實用新型專利2項，參編超高層鋼結構施工技術,發(fā)表相關學術論文3篇，在20余項高層混合結構建筑及裝配式建筑中推廣了本項目的相關成果。對本項目的第3創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（7）徐國軍，排名7，浙江綠筑集成科技有限公司教授級高工，工作單位：浙江綠筑集

15、成科技有限公司，完成單位：浙江綠筑集成科技有限公司。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責交錯桁架結構體系及高層混合結構的施工工藝研發(fā)與技術推廣，已獲得相關發(fā)明專利3項、實用新型專利超過10項，獲得相關施工工法1項，參與編制相關國家及行業(yè)標準3項，參與編寫高校教材裝配式建筑概論論著1本。對本項目的第3創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（8）楊波，排名8，重慶大學教授。工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責高層混合結構抗倒塌分析方法和設計理論研究，已發(fā)表相關學術論文17篇。對本項目的第2創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（9）童根樹，排名9，浙江大學教授。工作單位：浙江大學，完成單位：浙

16、江大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責高層混合結構異形柱分析方法和設計理論研究，以及異形柱結構技術推廣，已發(fā)表相關學術論文5篇。對本項目的第2創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（10）周期石，排名10，中南大學教授。工作單位：中南大學，完成單位：中南大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責高層混合結構交錯桁架結構體系的分析方法和設計理論研究，參與編制相關協(xié)會標準1項，已發(fā)表相關學術論文9篇。對本項目的第2創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（11）林旭川，排名11，中國地震局工程力學研究所研究員，工作單位：中國地震局工程力學研究所，完成單位：中國地震局工程力學研究所。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責高層混合結構的抗

17、震分析方法和設計理論研究，已獲相關軟件著作權2項，發(fā)表相關學術論文7篇。對本項目的第2創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（12）張小冬，排名12，哈爾濱工業(yè)大學教授級高工，工作單位：哈爾濱工業(yè)大學，完成單位：哈爾濱工業(yè)大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責鋼管約束混凝土結構體系研究及其技術推廣，已起草并獲批相關國家標準1項,發(fā)表相關學術論文5篇。對本項目的第2創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（13）李江，排名13，重慶大學講師，工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責高層混合結構的樓蓋振動舒適度分析方法和設計理論研究，已獲相關授權發(fā)明專利3項，發(fā)表相關學術論文12篇。對本項目的第

18、2創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（14）王宇航，排名14，重慶大學教授，工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責鋼管約束混凝土及復雜受力組合構件分析方法和設計理論研究，已發(fā)表相關學術論文15篇。對本項目的第2創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。（15）劉曉剛，排名15，中冶建筑研究總院有限公司工程師，工作單位：中冶建筑研究總院有限公司，完成單位：中冶建筑研究總院有限公司。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：主要負責高層混合結構研究及施工工藝與技術推廣。已授權相關實用新型專利4項，發(fā)表相關論文7篇。對本項目的第3創(chuàng)新點做出了創(chuàng)造性貢獻。主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻：（1）重慶大學，創(chuàng)新推廣貢獻：

19、項目總負責單位（牽頭單位），承擔了項目相關的系列新型高層混合結構體系的研發(fā)任務，創(chuàng)建了鋼管約束混凝土混合結構體系、鋼管混凝土異形柱框架混合結構體系等混合結構體系；創(chuàng)建了高層混合結構的分析方法和設計理論，提出了包括新型構件及復雜混合節(jié)點的靜力、抗震和抗火分析理論與方法，以及新型混合結構體系抗震、抗倒塌、徐變、人-樓蓋耦合振動等分析理論和完整設計理論；研發(fā)了復雜節(jié)點形式及其深化設計技術等建造技術。起草并獲批相關行業(yè)標準2項，在本項目所取得的多項具有自主知識產權和重大工程應用等方面做出了突出貢獻。（2）悉地國際設計顧問（深圳）有限公司，創(chuàng)新推廣貢獻：主要參加單位，負責完成了系列新型的高層混合結構體系

20、的研發(fā)，提出了支撐巨型框架-核心筒、外交叉網筒-核心筒等超高層復雜混合結構體系；承擔了高層混合結構設計方法研究任務，并進行了工程應用技術推廣，在本項目重大工程應用方面做出了貢獻。（3）中建鋼構有限公司，創(chuàng)新推廣貢獻：主要參加單位，主要負責高層混合結構施工工藝研發(fā)與技術推廣，研發(fā)了裝配式圍護體系與主結構的連接技術，在20余項高層混合結構建筑及裝配式建筑中推廣了本項目的相關成果，在本項目重大工程應用方面做出了貢獻。（4）浙江綠筑集成科技有限公司，創(chuàng)新推廣貢獻：主要參加單位，主要負責交錯桁架結構體系及高層混合結構的施工工藝研發(fā)與技術推廣，針對各種新型混合結構體系開發(fā)出了結構整體裝配施工技術，獲得相關

21、施工工法1項，參與編制相關國家及行業(yè)標準3項，在本項目工程應用方面做出了貢獻。（5）中冶建筑研究總院有限公司，創(chuàng)新推廣貢獻：主要參加單位，主要負責高層混合結構研究及施工工藝與技術推廣，針對深化設計技術等建造技術進行了研發(fā)，在本項目工程應用方面做出了貢獻。（6）哈爾濱工業(yè)大學，創(chuàng)新推廣貢獻：主要參加單位，主要負責鋼管約束混凝土柱及異形柱構件的分析方法和設計理論研究，以及鋼管約束混凝土結構體系研究及其技術推廣，起草并獲批相關國家標準1項、行業(yè)標準1項,在本項目所取得的多項具有自主知識產權和重大工程應用等方面做出了貢獻。（7）湖南大學，創(chuàng)新推廣貢獻：主要參加單位，早期項目負責人周緒紅工作單位，主要負

22、責高層混合結構交錯桁架結構體系的分析方法和設計理論研究，在本項目涉及交錯桁架結構體系所取得的多項具有自主知識產權方面做出了貢獻。（8）浙江大學，創(chuàng)新推廣貢獻：主要參加單位，主要負責高層混合結構異形柱分析方法和設計理論研究，以及異形柱結構技術推廣，在本項目所取得的多項具有自主知識產權和工程應用等方面做出了貢獻。（9）中國地震局工程力學研究所，創(chuàng)新推廣貢獻：主要參加單位，主要負責高層混合結構的抗震分析方法和設計理論研究，針對新型混合結構體系，探明了地震荷載等作用下的結構工作機理，提出了抗震分析理論和方法，建立了完整的抗震設計理論，在本項目涉及抗震分析理論與方法所取得的多項具有自主知識產權方面做出了貢獻。（10）中