高层钢-混凝土混合结构的理论技术与工程应用-中冶建筑研究总院.PDF

“高层钢-混凝土混合结构的理论、技术 与工程应用”项目公示内容 一、项目名称 高层钢-混凝土混合结构的理论、技术与工程应用 二、提名单位意见 提名单位：中国钢结构协会 提名单位意见：本项目基于我国近年来高层建筑及装配 式建筑的发展趋势，针对广泛应用的高层钢-混凝土混合结 构体系亟需创新、节点与连接复杂、理论分析方法缺失、精 确抗震分析与设计方法缺失、抗倒塌与舒适度分析与设计理 论缺失等问题，开展了系统的研究工作。项目组在国家自然 科学基金和国家科技支撑计划等科研项目支撑下，经产学研 用深度结合，研发出了新型的钢管约束混凝土结构体系、交 错桁架-钢管混凝土框架结构体系、钢管混凝土异形柱框架 结构体系、支撑巨型框架-核心筒结构体系、外交叉网筒-核 心筒结构体系等适用于高层或超高层的混合结构体系。针对 这些新型混合结构体系，开展了系统的研究工作，探明了结 构的工作机理，提出了静力、地震、偶然灾害、长期荷载、 人致振动荷载等作用下的结构分析方法，建立了静力、抗震、 抗火、抗倒塌、振动舒适度等的完整设计理论。开展了系统 的建造技术开发工作，研发了新型的节点和连接技术，提出 了新型的装配式楼板，研发了装配式围护体系与主体结构的 连接技术，提出了结构整体装配施工技术。 本项目的研究成果创新性强，提出的新型高层混合结构 体系及其装配建造技术引领了我国高层建筑建造技术的发 展，创建的高层混合结构的分析方法和设计理论为我国高层 混合结构的发展提供了理论支撑。项目研究成果在国内外超 过100 项重点工程中得到应用，取得了显著的经济效益和社 会效益，应用前景广阔。 提名该项目为国家科学技术进步奖一等奖。 三、项目简介 随着国民经济的快速发展，我国进行了世界上最大规 模的土木工程建设，其中钢－混凝土混合结构（简称：混合 结构）在高层、重载、桥梁结构中得到广泛应用。混合结构 是近二十几年来在我国得到发展和广泛应用的新型结构形 式；这种结构可充分发挥钢材和混凝土各自的力学性能优 势，施工方便快捷，经济和综合效益好，符合装配式建造 的发展趋势。但混合结构在我国的发展过程中也遇到了严 峻的挑战，包括结构体系亟需创新，节点与连接复杂，新 型构件与节点的受力机理不明且分析方法缺失，结构体系 罕遇地震抗震机理不明，承载力计算理论与抗震设计方法 缺失，抗倒塌与舒适度设计技术缺失，施工技术不完善 等。 针对上述问题，项目组在 30 余项国家自然科学基金、 国家科技支撑计划及重点工程科技攻关项目支撑下，经产 学研用深度结合，历时近 20 年，通过大量模型试验、理论 研究、数值模拟、设计理论与方法研究、软件开发以及工 程实践，取得了如下创新成果： 1.研发了系列新型的高层混合结构体系，引领了我国 高层混合结构的发展 创建了钢管约束混凝土混合结构体系，提出了钢管约 束型钢混凝土柱，将钢管约束钢筋混凝土概念从结构加固 领域引入新建结构领域；提出了交错桁架-钢管混凝土框架 混合结构体系；提出了钢管混凝土异形柱框架混合结构体 系；提出了适用于超高层建筑的支撑巨型框架-核心筒、外 交叉网筒-核心筒等超高层复杂混合结构体系。通过系列结 构体系的创新，引领了我国高层混合结构的发展。 2.创建了高层混合结构的分析方法和设计理论，为我 国高层混合结构的发展提供了理论支撑 建立了钢管约束混凝土柱、钢管混凝土异形柱、钢-混 凝土组合巨柱、预应力混凝土带肋叠合楼板等新型构件及 框架梁柱节点、交叉网筒节点、复杂混合节点的静力、抗 震和抗火分析理论与方法，提出了承载力计算理论。针对 新型混合结构体系，探明了工作机理，提出了地震、偶然 灾害、长期荷载、人致振动荷载等作用下的结构工作机 理，提出了抗震、抗倒塌、徐变、人-楼盖耦合振动等分析 理论和方法，建立了包括静力、抗震、抗火、抗倒塌、振 动舒适度等性能的完整设计理论。 3.研发了高层混合结构的建造技术，引领了我国高层 混合结构的装配式建造技术发展 研发了钢管约束混凝土框架节点、交错桁架-钢管混凝 土框架的桁架节点和梁柱节点、钢管混凝土异形柱框架节 点、交叉网筒节点、组合巨柱- 巨型支撑-桁架框架梁等新 型混合结构节点形式及其深化设计技术，研发了新型的预 制预应力混凝土带肋叠合楼板及其连接技术，研发了装配 式围护体系与主结构的连接技术。针对各种新型混合结构 体系，分别开发出了相