复杂高层结构抗震设计理论及工程应用-哈尔滨工业大学深圳

1、2017 年度广东省科学技术奖项目公示项目名称 复杂高层结构抗震设计理论及工程应用推荐单位 深圳市科技创新委员会单位 1：哈尔滨工业大学深圳研究生院主要完成 单位 2：深圳中建院建筑科技有限公司单位 单位 3：哈尔滨工业大学1. 滕军职称：教授工作单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院完成单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院主要贡献：提出本项目的关键学术思想， 全面规划组织并研究了本项目的研究内容， 对项目 4 个主要科技创新点均作出了贡献：（1）提出了复杂高层建筑结构大震弹塑性分析技术，并构建了高性能弹塑性模拟分析异构平台。（2）建立了复杂高层建筑结构抗震失效评价方法。主要完成人（3）提出了复杂高层结

2、构大震最优失效模式调控方法。（职称、完成（4）提出了复杂高层结构基于最优失效模式的抗震设计方法。单位、工作单应用贡献：将项目成果应用于多项复杂高层建筑结构中。位）2. 李祚华职称：副教授工作单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院完成单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院主要贡献：对项目4 个主要科技创新点均作出了贡献：（1）开发了具有自主知识产权的前后处理软件，构建了高性能弹塑性模拟分析异构平台。（2）建立了基于结构整体失效判别和从构件到结构损伤的抗震失效评价方法。（3）揭示了耗能连梁的最优失效模式调控机制。（4）建立了复杂高层建筑结构体系的抗震弹塑性设计理论。3. 刘铁军职称：教授工作单位：哈尔滨工业大

3、学深圳研究生院完成单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院主要贡献：对项目第 1 个、第 2 个和第 4 个主要科技创新点作出了贡献：（1）建立了钢筋混凝土精细化本构关系，为高层建筑结构大震弹塑性分析奠定了基础。（2）提出了高层建筑结构构件层次的损伤评价方法。（3）对高层建筑结构徐变、损伤过程进行了研究，提出了高层建筑结构抗震最优失效模式。4. 何春凯职称：教授级高工，总经理工作单位：深圳中建院建筑科技有限公司完成单位：深圳中建院建筑科技有限公司主要贡献：对项目第 2 个和第 4 个主要科技创新点均作出了贡献：（1）提出了基于构件损伤表征系数的整体结构各构件类别的损伤描述方法，建立了基于大震性能目标的

4、复杂结构体系整体尺度损伤评价方法。（2）揭示了复杂高层建筑结构体系的协同工作性能和失效机制。5. 卢伟职称：副教授工作单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院完成单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院主要贡献：对项目第3 个主要科技创新点作出了贡献：（1）提出了复杂高层结构大震最优失效模式调控方法。揭示了连梁对高层建筑结构最优失效模式的调控机制， 研究了耗能减振技术的应用策略。（2）结合实际工程应用中的对比分析，验证了耗能连梁阻尼器高效的大震失效控制能力。6. 邹笃建职称：助理教授工作单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院完成单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院主要贡献：对项目第2 个主要科技创新点作出了贡献：（1）

5、通过钢筋混凝土精细化本构关系，考虑复杂高层结构体系的失效模式及损伤演化特点，建立了剪力墙、框架柱、框架梁及连梁的构件尺度失效演化过程损伤模型。（2）建立了复杂结构体系整体尺度损伤评价方法。7. 许国山职称：副教授工作单位：哈尔滨工业大学完成单位：哈尔滨工业大学主要贡献：对项目第4 个主要科技创新点作出了贡献：（1）设计并实施了连梁阻尼器和斜交网格筒拟动力子结构试验。（2）揭示了高层结构体系协同工作性能和高层结构体系失效机制。8. 何京波职称：无工作单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院完成单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院主要贡献：对项目第 2 个主要科技创新点作出了贡献：（1）研究应力对高层建筑结构

6、构件损伤的影响，提出了构件损伤的描述方法。通过损伤传递系数建立了结构体系整体尺度损伤评价方法。9. 彭志涵职称：无工作单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院完成单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院主要贡献：对项目第 2 个主要科技创新点作出了贡献：项目简介（1）揭示了箍筋约束混凝土的本构关系，提出了高层建筑结构构件损伤判定方法。本项目属土木建筑工程设计和防灾减灾领域。近年来世界范围内高层建筑发展迅速， 建筑高度不断提高， 体型日趋复杂。国内外现行抗震设计规范虽然均明确了复杂高层建筑结构的大震性能需求限值，但大都是将需求限值作为设计的第二步来验算，还不能对复杂高层建筑结构大震性能做到有效的控制和把握。 目

7、前在高层结构抗震性能分析、动力性态描述、结构大震失效控制、抗震设计等方面的研究不足成为结构抗大震倒塌能力分析的主要瓶颈。随着设计和分析手段的提高， 以及工程实际需要的多样化， 对复杂高层结构的精细分析与精细设计显得十分必要。 针对上述问题， 本项目提出了系统的复杂高层结构抗震设计理论并实现工程应用， 取得了四方面创新性突破：（ 1）提出了复杂高层建筑结构大震弹塑性分析技术，并构建了高性能弹塑性模拟分析异构平台。 提高了大震弹塑性分析的建模和分析效率，解决了商业软件数值分析专业针对性差、精度不高、效率低等问题。（ 2）建立了复杂高层建筑结构抗震失效评价方法。建立了系统的基于结构整体失效判别和从构

8、件损伤信息到结构损伤的抗震失效评价方法。解决了结构整体稳定失效判别忽略弹塑性二阶效应和刚度退化的影响、构件损伤与结构整体失效间联系不明确等问题。（ 3）提出了复杂高层结构大震最优失效模式调控方法。揭示了连梁对高层建筑结构最优失效模式的调控机制， 深入研究了多种形式钢板阻尼器复合连梁的协同工作机制及破坏模式。 解决了各种配筋形式连梁耗能能力和塑性强度不足等关键技术难题， 实现了复杂高层建筑结构大震最优失效模式的可控性。（ 4）提出了复杂高层结构基于最优失效模式的抗震设计方法。研究了复杂高层建筑结构体系的抗震弹塑性设计理论， 建立了复杂高层建筑结构体系基于抗震最优失效模式的设计理论和方法， 提出了

9、结构大震失效模式、 大震失效模式优化和控制方法， 解决了高层结构抗震设计不能有效主动把握结构大震性态等问题。本项目研究成果发表学术论文 109 篇，其中 SCI/EI 收录 96 篇；编写相关专著 1 部；获得国家发明专利 1 项、软件著作权 2 项。国家自然科学基金委员会完成了对本项目 “超高建筑斜交网格筒结构体系基于失效模式的大震设计理论（ 50938001）”的结题验收，以中国工程院欧进萍院士和周绪红院士为主任委员的验收专家组一致认为： 该项目对新型结构体系超高建筑斜交网格筒结构基于失效模式的大震设计理论进行了深入系统的研究， 取得了一系列有创新意义和应用前景的研究成果。通过项目组研究，

10、有力促进了学科建设和发展，在新型结构体系和结构设计理论领域形成了新的研究方向， 其研究成果达到国际领先水平。 验收组成员一致同意通过验收， 且综合评价等级为“A”。本项目研究成果已被6 个应用单位直接应用，其经济效益达代表性论文专24700 万元，为结构的安全提供了重要保障，取得了显著的社会效益和经济效益。项目研究成果提升了我国对复杂高层建筑结构抗震设计的研究水平和国际影响力。论文 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.论文 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.论文 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.论文 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.著目论文 5：Li Zuohua, Chen Chaojun, Teng Jun, Hu Weihua, Xing Houbing, WangYing. A reduced-order controller considering high-order modal information of录high-rise buildings for AMD control system with time-delayJ. Shock and Vibration, 2017, (2017), 1-1

14、6.论文 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.论文 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).论文 8：何春凯 , 陈建华 , 滕军 . 基于监测数据的高层混合结构层损伤评估 J.工程抗震与加固改造 , 2011, 33(4):1-6.知识产权名称论文 9：许国山 , Shing P Benson, 吴斌 . 砌体填充框架结构的实时子结构试验方法及仿真分析 J. 震灾防御技术 , 2010, 05(2):234-241.论文 10：滕军 , 郭伟亮 , 张浩 , 李祚华 . 斜交网格筒 -核心筒结构地震非线性性能研究 J. 土木工程学报 , 2012(8):90-96.专利 1：李祚华，滕军，叶立渔，卢伟。一种代替减速带以减小楼板振动的减振带