高性能钢混凝土组合结构的理论、技术与工程应用.doc

1、谢谢你的阅读项目名称高性能钢 - 混凝土组合结构的理论、技术与工程应用提名者沈阳建筑大学我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目符合填写要求。按照要求，我单位和完成人所在单位都已对该项目进行了公示，目前无异议。该项目围绕高性能钢 -混凝土组合结构，采取试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法开展高性能钢-混凝土组合结构理论与应用技术的研发。创新了高性能钢管混凝土结构理论，提出了高强方钢管高强混凝土结构、方钢管-CFRP圆管复合约束高强混凝土结构两种高性能组合结构体系，提出了构件设计理论；创新了FRP-混凝土高性能组合构理论，建立了新型组合结构柱构件的承载力性能的分

2、析理论与方法。研发了钢-混凝土组合结构新型梁柱连接节点，提名意见提出了节点的设计技术；形成了适于现场作业的大跨度压型钢板-混凝土界面粘结力评价技术，开发了预制混凝土叠合楼板与钢梁两种新型连接技术，提出了超高层建筑中钢管高强混凝土柱施工技术。本项目研究解决了该领域存在的相关技术问题，获得授权专利56项、发表论文 153篇、培养研究生34名，技术水平达到国际先进。研究成果填补了组合结构领域的多项空白，拓宽组合结构体系的范畴，为工程实践提供充分的科学依据。本研究成果已经成功地应用于沈阳恒隆广场、沈阳宝能环球金融中心等20余项工程中，取得了可观的经济效益和重大的社会效益，为我国大面积推广创造了良好的开

3、端。对照省科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为 2019 年度辽宁省科学技术进步奖二等奖。钢 - 混凝土组合结构是我国高层、超高层建筑、大型场馆、桥梁结构及地下工程等重要工程的主要结构形式，充分发挥了钢材和混凝土材料的性能，具有承载力高、自重轻、节约材料等突出优点。随着我国城市用地的日益紧张，建筑高度不断增加，建筑形式也不断向大跨、大空间发展，导致竖向构件截面尺寸增大、加工制作难度加大、 施工成本增加等问题， 而高性能钢 - 混凝土组合结构可以解决上述问题， 对减小竖向构件的截面尺寸和结构自重、 降低用钢量、提升施工效率和成本方面具有重要实际意义，符合我国十三五规划提倡的加快建设资源节约型、环

4、境友好型社会的战略思想。然而，在高性能钢 - 混凝土组合结构的发展过程中仍然存在着理论基础滞后、施工技术落后等瓶颈问题，制约了其发展和应用。针对上述问题，项目组在国家科技支撑计划、国家自然科学基项目简介金等多个项目的资助下，经产学研深度合作，历经 10 余年，通过大量的模型试验、理论研究、有限元分析、设计理论与方法研究以及工程实践，取得如下创新成果：（ 1）创新了高性能钢管混凝土结构理论 ：提出了高强方钢管高强混凝土结构、方钢管 -CFRP 圆管复合约束高强混凝土结构，建立了新型组合结构基本构件的承载力性能、结构抗震性能的分析理论与方法，完善了钢管混凝土结构理论。（ 2）创新了 FRP-混凝土

5、高性能组合结构理论： 提出了 FRP 管 - 钢骨混凝土结构、工字形 CFRP 型材增强方钢管混凝土结构，建立了新型 FRP 组合结构的分析理论与方法，提出了基本构件、结构体系的设计理论，将高性能 FRP 以新的组合形式引入结构工程领域，促进了 FRP 材料在高技术领域的发展。谢谢你的阅读谢谢你的阅读（ 3）研发了钢 - 混凝土组合结构新型节点的连接技术：研发了T 型钢连接的方钢管柱 -工字钢梁节点等三种构造简单、受力合理、易于装配的新型梁柱节点，提出了节点的设计技术，突破了现有节点存在施工困难、工序复杂的瓶颈，提升了现有节点施工效率，扩大了半刚性节点的应用范围。（ 4）构建了大跨度组合楼盖连

6、接与粘结力评价技术： 提出了开口型、闭口型及缩口型三种压型钢板混凝土组合板界面纵向剪切滑移本构模型，建立了大跨度组合板的剪切粘结设计方法，形成了适于现场作业的大跨度压型钢板 -混凝土界面粘结力评价技术。同时，开发了预制混凝土叠合楼板与钢梁的新型连接技术，并提出两套标准化设计方法，实现了预制构件与结构主体连接的精细化设计。（ 5）开发了高性能组合结构的施工技术： 提出了超高层建筑中钢管高强混凝土柱的核心施工技术、压型钢板混凝土叠合楼板连接与安装技术、压型钢板-混凝土组合楼板抗剪切滑移、抗掀起技术，优化了原有施工工艺， 提高施工效率 30 %，有效地降低了现场材料、人工和机械等费用。依托研究成果，

7、获得授权专利56 项，发表论文153 篇，出版专著 2 本，形成工法 20 项，培养研究生 34 名，建立了高性能组合结构体系的设计理论以及工程应用技术。成果应用于沈阳宝能、沈阳恒隆等 25 项工程中；近三年新增销售额为232360 万元，新增利润15589 万元，取得了显著的经济和社会效益，具有广阔的推广应用前景。1、项目验收意见2016 年 5 月 29 日，教育部在北京组织专家对“十二五”国家科技支撑计划“钢 - 混凝土组合结构现代化施工关键技术研究”（ 2011BAJ09B04）课题进行了会议验收。验收专家苏通过审阅相关材料、听取课题组汇报并进行质询，经认真讨论，形成如下意见：（ 1）

8、课题验收材料完整、翔实、规范，复合验收要求； （ 2）研发并优化了超高层建筑智能化施工装备集成平台；研发了大型节点的拆分和焊接技术； 建立了压型钢板 - 混凝土界面粘结力的评定方法； 编制了组合结构房屋综合施工工艺及质量验收标准；编制了适用于多种形式钢混凝土组合桥梁的质量检验及评定标准。（ 3）完成国家标准 1 部；形成工法5 部，其中国家级工法1 部，省部级工法2 部；发表学术论文13 篇，出版专著1 部；申请专利5 项，已授权2 项；客观评价培养博士 1 名，硕士4 名；成果在11 项大型工程中得到示范应用。（ 4）专项经费使用较合理（详见财务验收意见） 。 综上所述，课题圆满完成了立项批

9、复的任务内容，研究成果具有显著性的创新和推广应用价值。验收专家一致同意通过课题验收。2、科技查新结论(一 ) 见有研究大跨度开口型压型钢板-混凝土组合楼板抗滑移性能 文献 1 、界面粘结性能 文献 2 ；见有研究闭口型压型钢板-混凝土组合板的纵向抗剪承载力 文献 3 、界面粘结滑移性能 文献 4 ；见有研究开口、闭口以及缩口 3 种压型钢板 -混凝土组合楼板承载能力试验 文献 5 ；见有研究两个全尺寸（4.8m 和 6m）的开口压型钢板和混凝土组合板试件的纵向剪切粘结性能 文献 15 ，文献 1-5、文献 15 为委托查新项目课题组成员的研究成果。其他相关研究见有研究四种不同跨度谢谢你的阅读谢

10、谢你的阅读(2.4m、3m、 3.64m 和 4.2m) 的压型钢板混凝土组合板纵向剪切性能 文献 16. 文献 29 ，见有研究三种不同跨度1.8m、 2.2m 、 3.6m和 4.2m)的压型钢板混凝土组合板纵向剪切性能 文献 17 ，见有研究两种不同跨度 (0.45m、 0.9m) 的压型钢板混凝土组合板纵向剪切性能 文献 18 ，文献 16-18 未提及 4.8m 和 6m两个尺寸的组合板，与委托查新项目不同；见有研究压型钢板 -轻骨料混凝土组合楼板纵向剪切承载力试验 文献 17-18. 文献 30 ，与委托查新项目研究压型钢板-混凝土组合板不同；见有研究钢 -混凝土组合梁抗弯性能 文

11、献 31 ，与委托查新项目研究压型钢板 -混凝土组合板的纵向抗剪承载力不同。(二 )见有研究预制混凝土叠合楼板与H型钢梁的连接构件，包括 H 型钢梁、预制薄板、混凝土层、四角弯筋 文献 6，此文献为委托查新项目课题组成员的研究成果。其他相关研究中见有研究叠合楼板与钢梁的高强度连接结构的抗剪能力 文献 19-21. 文献 32-33 ，文献 19 采用栓钉、文献 20 采用预应力钢筋及轻钢骨、文献21采用纵横钢筋网片，文献 32 采用螺栓抗弯连接件、文献33采双头螺柱抗剪连接件与委托查新项目研究采用四角弯筋抗剪连接件、T形钢抗剪连接件不同。见有研究钢筋桁架面板(SBTD) 与盲栓钢管混凝土 (C

12、FST) 复合框架 文献 34 ，未提及抗剪连接件与委托查新项目不同。(三 )见有研究内置 CFRP工字形材的方钢管混凝土轴压短柱力学性能 文献 7-8 、偏压短柱和中长柱的受力性能 文献 9-11、节点受力性能有限元分析 文献 12 、节点的静力性能 文献 13 、框架结构的静力弹塑性分析 文献 14 ，文献 7-14 为委托查新项目课题组成员的研究成果。其他相关研究中见有研究碳纤维布约束型钢高强混凝土柱力学性能 文献 22-24.文献 35-36 ，见有研究内置碳纤维增强塑料圆管的方钢管混凝土柱力学性能 文献 25-26 ，见有研究方钢管再生块体混凝土柱力学性能 文献 27 ，见有研究复合

13、式钢管混凝土柱，在内钢管和外钢管之间填充了含有碳纤维的混凝土 文献 28 ，文献 22-28.文献 35-36均未提及将工字 CFRP形材内置于方钢管中，与委托查新项目不同。综合以上对相关文献的分析，国内外公开发表的中英文文献中，在检索范围内：1. 除委托查新项目课题组成员发表的研究成果 文献 1-5. 文献 15 外，未见有研究大跨组合楼盖压型钢板-混凝土组合板的纵向剪切性能，评价界面粘结力的相关报道；2. 除委托查新项目课题组成员发表的研究成果 文献 6 外，未见有采用四角弯筋抗剪连接件、 T形钢抗剪连接件构建预制混凝土叠合楼板与 H 型钢梁的抗剪连接技术的相关报道；3. 除委托查新项目课

14、题组成员发表的研究成果外 文献 7-14 ，未见有将工字形 CFRP 型材置入方钢管混凝土中，构建工字形CFRP 型材增强方钢管混凝土结构的相关报道。3、同行评价韩国庆熙大学和高丽大学的学者 Dinh Han Nguyena 等在土木工程领域 Top 期刊 EngineeringStructures（ 2019,185:141-158 ，影响因子：3.32）上发表的学术论文 Finite element model for the interfacebetween steel and concrete of CFST(concrete-filled steel tube) 积极肯定了本项目对高

15、强钢管高强混凝土柱单向偏压方面的研究工作 ，并引用本项目试验数据验证其理论分析结果。谢谢你的阅读谢谢你的阅读马来西亚大学Muhammad Faisal Javed 教授等在国际学术期刊 Thin-Walled Structures （ 2017,119:470-481，影响因子： 2.881）上发表的学术论文 FE modelling of the flexural behaviour of square andrectangular steel tubes filled with normal and high strength concrete 引用了本项目对于高强钢管高强混凝土纯弯构件方

16、面的研究工作，认为：高强钢管高强混凝土构件有良好的抗弯性能。西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2017 年第 1 期，由西安建筑科技大学的杨应华教授发表的方钢管柱型钢梁内加劲式节点静力性能研究一文中认为：李帼昌教授提出方钢管柱与H 型钢梁采用T 型钢连接的半刚性连接节点，具有很好的优势，无需现场焊接便于安装，并且能避免因柱壁开安装孔而导致的性能削弱。本项目研究成果压型钢板混凝土叠合楼板连接和安装技术、压型钢板 -混凝土组合楼板抗剪切滑移技术、大跨度组合楼盖压型钢板-混凝土界面粘结力评价技术、预制混凝土叠合楼板与钢梁连接技术、新型钢混凝土组合结构梁柱连接技术、钢管高强混凝土承载力设计、施工关键

17、技术等一批重大技术应用在中建钢构有限公司承担的 25 个工程建设项目中，这些重大技术的成功应用对推动高性能钢-混凝土组合结构的发展起了重要的推动作用，符合我国提倡的 “创新、协调、绿色、开放、共享 ”的发展理念，同时在 2016 年 -2018 年期间新增销售额为 232360 万元，新增利润 15589 万元，取得了良好的经济效益和社会效益。代表性工程包括：（ 1）沈阳宝能环球金额中心项目沈阳宝能环球金融中心项目位于青年大街金廊沿线，总投资额约 100 亿元，总建筑面积为 32 万平方米， 超高层主楼和副楼用于办公和酒店，建成后将成为中国东北地区最大城市沈阳的地标建筑。高 565 米的主楼将

18、成为沈阳的第一高楼，标志着城市的持续发展。主楼和副楼的结构形式为核心筒结构，楼板采用压型钢板组合楼板。沈阳建筑大学的研究成果大跨度压型钢板组合楼板抗掀起技术、抗推广应用情况滑移技术及界面滑移评价技术应用在此项目中，对减少栓钉的焊接工作、减少次梁布置提供了重要的技术指导，同时可以减小混凝土用量、减轻结构自重及节省模板。（ 2）沈阳恒隆2A 期酒店改造工程沈阳恒隆 2A期酒店改造工程 位于青年大街，并坐落在沈阳市国家级金融商贸开发区之内，在市府广场南面。该工程建筑面积为48.23 万平方米，主体结构为外框架-核心筒结构体系，楼板采用压型钢板混凝土组合楼板。沈阳建筑大学的研究成果大跨度压型钢板组合楼

19、板抗掀起技术、抗滑移技术及界面滑移评价技术应用在此项目中，对减少大空间楼板分隔次梁的布置以及相应栓钉的焊接工作提供了重要的指导，同时也可以加快了工程的施工进度、节省了工程成本。（ 3）沈阳富力 IFC 项目沈阳富力 IFC 项目 是富力地产在沈阳开发的第一幢5A甲级写字楼，坐落于沈阳中央商务区的沈河区北站路，总建筑面积为 37.8万平方米。沈阳建筑大学钢管高强混凝土柱的研究成果应用于该项目的设计、施工中，该成果的应用与原有设计方法、技术相比，具有承载力高、施工方便，工期缩短、节省支模、拆模的材料费用、人工费用等。谢谢你的阅读知识产权类别国家知识产权（地具体名称区）主要知识产权证明目录（不超过1

20、0 件）授权号授权日期证书编号权利人发明人谢谢你的阅读发明专利有效状态发明专利发明专利实用新型论文发明专利实用新型论文施工工法实用新型论文利用 FRP 加固件对混凝土柱的快速 中国加固方法及加固件一种预制混凝土叠合楼板与 H 型钢 中国梁的连接构件一种方钢管柱-H 形钢梁 中国的连接节点高强方钢管高强混凝土轴压短柱力 中国学性能的有限元分析一种纤维增强 塑 料 - 钢中国管 - 混 凝 土柱一种工字型FRP 型材 -钢中国管 - 混 凝 土柱压型钢板 -混凝土组合 中国楼板承载能力试验研究超高层建筑中钢管混凝土柱施工工中国法一种无内焊装配式组合中国钢板剪力墙开口型压型钢板 -混凝土组合楼板 中

21、国界面黏结性能试验研究201410118354.6201410053878.1201220211005.5DOI: 10.11717 /j. issn:2095 1922. 2015.05. 10200710011988.1201020622452.0DOI:10.13204/j.gyjz201708029SJGF018-1-2 012201720741217.7DOI:10.14006/j.jzjgxb.201 5.S1.0162016-03-162016-07-062013-01-292015-09-152010-02-032012-01-182017-08-202012-11-05201

22、8-04-202015-09-05198712921345412630407沈阳建筑大学学报（自然科学版）506817596817工业建筑辽住建 2012387号7242864建筑结构学报沈阳建筑大学沈阳建筑大学沈阳建筑大学沈阳建筑大学沈阳建筑大学沈阳建筑大学沈阳建筑大学中建钢构有限公司中建钢构有限公司沈阳建筑大学张海霞何禄源李帼昌邱增美张海霞李帼昌于洪平李帼昌闫海龙陈博文李帼昌李帼昌张春雨贺小项李帼昌杨志坚吕黄兵孟祥君汪晓阳赵钊陈华周陈志华李帼昌王彦开杨志坚许伟有效专利有效专利有效专利其他有效知识产权有效专利有效专利其他有效知识产权其他有效知识产权有效专利其他有效知识产权谢谢你的阅读谢谢你的

23、阅读1. 姓名 :李帼昌排名： 1行政职务：院长技术职称：教授工作单位：沈阳建筑大学完成单位：沈阳建筑大学对本项目贡献：作为本项目的负责人，领导了项目总体策划、立项、研究和推广应用全过程。提出了高强方钢管高强混凝土柱、方钢管-CFRP圆管复合约束高强混凝土柱、工字形CFRP型材增强方钢管混凝土柱、研发了钢 - 混凝土组合结构新型梁柱连接节点，构建了大跨度组合楼盖连接与粘结力评价技术，对本项目的顺利完成和取得的成果做出重要贡献，对创新点1-5 做出了贡献。旁证材料：附件5、 6、 8-11,14 】2. 姓名 : 张海霞排名： 2行政职务：副处长技术职称：教授工作单位：沈阳建筑大学完成单位：沈阳

24、建筑大学对本项目贡献：提出了预制 FRP 管 - 钢骨混凝土柱，并对该类构件的静力性能以及抗震性能进行了研究系统的研究，分析组合构件的受力过程、破坏模式和工作机理，建立组合柱轴压力学模型和恢复力数学模型，完成人情况参与开发预制混凝土叠合楼板与钢梁的新型连接技术。对创新点2、 4和 5 做出了贡献。【旁证材料：附件 4 和 5】3. 姓名 : 陈华周排名： 3行政职务：总工程师技术职称：高级工程师工作单位：中建钢构有限公司完成单位：中建钢构有限公司对超高层建筑中复杂钢管高强混凝土柱混凝土浇筑工艺进行了研究，解决了快速、高质量施工的关键技术问题。对创新点 5 做出了贡献。【旁证材料：附件 134.

25、 姓名 : 杨志坚排名： 4行政职务：副院长技术职称：副教授工作单位：沈阳建筑大学完成单位：沈阳建筑大学对方钢管 -CFRP 圆管复合约束高强混凝土柱轴压构件、压弯构件的静力性能进行了深入研究，揭示了单调荷载作用下方钢管-CFRP 圆管复合约束高强混凝土柱的受力机理，提出了压弯构件的设计建议。研究了高强方钢管高强混凝土柱、工字形CFRP型材增强方钢管混凝土柱以及大跨度组合板的受力性能，提出了相关设计建议。对创新点4、 5 做出了贡献。【旁证材料：附件11 和 14】谢谢你的阅读谢谢你的阅读5. 姓名 : 许伟排名： 5行政职务：无技术职称：教授工作单位：沈阳建筑大学完成单位：沈阳建筑大学对大跨

26、度闭口型压型钢板- 混凝土组合楼板界面粘结滑移性能进行了研究，提出了大跨度闭口型压型钢板- 混凝土组合楼板界面粘结滑移性能评价技术。参与工程应用工作。对创新点4 做出了贡献。【旁证材料：附件 14】6. 姓名 :汪晓阳排名： 6行政职务：部门经理技术职称：工程师工作单位：中建钢构有限公司完成单位：中建钢构有限公司对超高层建筑中钢管高强混凝土柱、大跨度压型钢板- 混凝土组合楼板施工工艺进行了系统研究，解决了快速、高质量施工的关键技术问题。对创新点1 和 5 做出了贡献。【旁证材料：附件12】7. 姓名 : 贺小项排名： 7行政职务：无技术职称：讲师工作单位：沈阳建筑大学完成单位：沈阳建筑大学对大

27、跨度压型钢板 - 混凝土组合楼板的承载性能进行了研究，提出了开口型、闭口型及缩口型等三种板型的组合板界面纵向剪切滑移本构模型，建立了适合大跨度组合板的部分剪切粘结设计方法，形成了适于现场作业的大跨度压型钢板 - 混凝土界面粘结力评价技术。参与工程应用工作。对创新点 4 做出了贡献。【旁证材料：附件 11】8. 姓名 : 邱增美排名： 8行政职务：无技术职称：研究生工作单位：沈阳建筑大学完成单位：沈阳建筑大学开发了预制混凝土叠合楼板与H 型钢梁的四角弯筋连接构件和采用螺栓的预制混凝土叠合楼板与H 型钢梁的连接构件两种新型连接，并在实际工程中进行了应用。参与工程应用工作。对创新点4 和 5 做出了

28、贡献。【旁证材料：附件5】9. 姓名 : 闫海龙排名： 9行政职务：无技术职称：研究生工作单位：沈阳建筑大学谢谢你的阅读完成单位及创新推广贡献完成人合作关系说明谢谢你的阅读完成单位：沈阳建筑大学对高强方钢管高强混凝土轴压构件的受力机理进行了深入的研究，奠定了高强方钢管高强混凝土工程应用的理论基础， 对创新点 1 做出了贡献。【旁证材料：附件 8】1. 完成单位：沈阳建筑大学该单位负责提供必要的试验场地、仪器、设备等，对研究过程进行管理及大力推广本项目研发的新技术，主要贡献有：（ 1）本项目所进行的全部试验均在结构工程实验室完成。试验过程中采用了先进的 MTS 电液伺服加载系统、 5000kN

29、万能实验机、 INV-306D 智能信号采集分析系统等仪器、设备，且满足本项目试验研究的要求，确保了试验取得较好的预期成果。（ 2）为本项目提供了大型计算服务器系统，满足了本项目有限元分析的要求，提高了本项目数值模拟计算的速度，同时保证了数值分析结果的正确性。（ 3）积极出台相关人才激励政策，加强本项目研发团队的建设，鼓励研发人员技术和学术交流，促进技术骨干的成长。（ 4）在本项目的研发过程中，定期听取项目研究进展的汇报，对研究过程进行监督和控制，保证了研究的顺利开展、有效地促进了研究成果的形成。（ 5）在研究成果推广方面，不仅积极汇总项目科技创新成果，而且不遗余力地将成果向政府部门、设计院、

30、建设单位和施工单位推荐，为创新成果的应用做出重要贡献。2. 完成单位：中建钢构有限公司中建钢构有限公司作为本项目科技创新的工程载体，对本项目科技创新和推广应用做出了突出贡献。首先，中建钢构有限公司为本项目科技创新提供了资金保障，为本项目科技创新的研究和实施承担了相应的科研经费；其次，为本项目科技创新提供了人才支持和组织保障，在本项目科技创新研究、实施及总结过程中，中建钢构有限公司投入多个专业技术人员并聘请业界知名专家，保证了本项目科技创新的先进性；本项目科技创新在中建钢构有限公司施工的项目得到大面积推广应用，效益显著。在本项目“高性能钢-混凝土组合结构的理论、技术与工程应用”中，完成单位之一为

31、中建钢构股份有限公司。在 2011 年 -2016 年，双方共同参与完成了 “十二五” 国家科技支撑计划 “钢 -混凝土组合结构现代化施工关键技术研究” （ 2011BAJ09B04 ）课题。 在 2012 年项目研究过程中， 完成人中建钢构股份有限公司北方大区总工程师陈华周 （本项目排序 3）、技术管理部经理汪晓阳（排名第 6）参与了大跨度压型钢板 -混凝土组合楼板粘结滑移技术的研究， 对大跨度压型钢板 -混凝土组合楼板在超高层结构中的推广应用做出重要贡献。 2014 年-2018 年，经完成人及其单位技术专家的论证，同意将大跨度压型钢板 -混凝土组合楼板粘结滑移技术应用于中建钢构股份有限公司承担的钢结构工程：沈阳宝能环球金融中心项目、沈阳恒隆2A 期酒店改造工程、吉林四平百货大楼改扩建项目、大连沿海项目、赤峰五中、赤峰十五中以及赤峰市红山区十二小学教学楼等工程项目中，对减少栓钉的焊接工作、减少次梁布置提供了重要的技术指导，同时可以减小混凝土用量、减轻结构自重及节省模板。 2015 年 -2018 年，完成人将沈阳建筑大学的研究成果钢管高强混凝土的补偿混凝土收缩技术、钢管高