大跨空间结构关键节点复杂构件和施工控制技术研究-安徽科技厅

2018年度国家科技进步奖

安徽省提名项目公示

（一）项目名称

大跨空间结构关键节点、复杂构件和施工控制技术研究及其工程应用

（二）提名意见

现代大跨空间结构体系呈现多样化，使得构件、节点及其施工技术越来越复杂。我国现行规范关于大跨空间结构关键节点和复杂构件的设计规定尚不完善，同时传统的施工技术相对滞后，制约了其应用与发展。项目通过产学研联合，对大跨空间结构的关键节点与构件承载性能、施工控制技术进行了深入系统的研究。项目研究成果直接应用于合肥新桥国际机场航站楼、世博会西班牙馆、中国现代五项游泳击剑馆、合肥滨湖国际会展中心等十余项，其核心技术已在国内类似工程得到推广应用；同时为国家及地方规范标准编制和修订提供了理论依据；推动了我国大跨空间结构基础理论研究和科学技术进步。

项目获得发明专利10项，发表论文25篇，制定国家标准3项，、行业标准4项、省部级标准2项，出版专著2本。

项目材料填写规范，内容真实，经公示无异议。对照国家科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。

（三）项目简介

该项目为属于土木建筑科学技术中大跨空间结构技术领域。随着我国大跨空间结构建筑大量涌现，大跨空间结构体系呈现多样化，使得构件、节点及其施工技术越来越复杂。我国现行规范关于大跨空间结构关键节点和复杂构件的设计规定尚不完善，同时传统的施工技术相对滞后，制约了其应用与发展。本项目通过产学研联合，对大跨空间结构的关键节点与构件承载性能、施工控制技术进行了深入系统的研究，研究成果直接应用于合肥新桥国际机场航站楼、世博会西班牙馆、中国现代五项游泳击剑馆、合肥滨湖国际会展中心等多项工程，推动了大跨空间结构基础理论研究和科学技术进步。主要创新如下：

创新点一：大跨空间结构的关键节点承载性能研究

针对机场航站楼钢结构屋盖立体钢管桁架与箱型截面曲梁的新型转换节点、会展中心大跨重屋盖梁柱销轴连接节点、交通枢纽工程复杂空间铸钢节点等，进行了节点承载性能的试验研究和数值分析，建立了此类关键节点便于工程设计的简化计算方法。

创新点二：大跨空间结构的复杂构件承载性能研究

依托机场航站楼钢结构箱型截面曲梁和箱型斜柱、异形扭曲复杂构件等，进行了大比例尺寸模型试验研究和数值理论分析，建立了基于稳定的箱型曲梁承载力计算相关公式和

基于性能化的箱型斜柱抗震设计方法，提出了异形扭曲钢构件焊接工艺，弥补了现行国家规范对大跨度、非地震作用控制的复杂构件宽厚比限值的不足，并直接应用于实际工程，取得了显著的经济效益。

创新点三：大跨空间铝合金结构盘式节点与大截面构件承载性能研究

结合多项大跨度铝合金网壳结构，系统地进行了铝合金结构盘式节点和大截面铝合金构件承载性能试验研究、数值模拟和理论分析，提出了盘式节点的承载力计算公式和设计方法，大截面铝合金工型和箱型截面的整体与局部稳定性设计方面被相关规范标准所采纳，在多项大跨空间结构工程中推广应用。

创新点四：大跨空间结构施工过程控制技术研究

针对大跨度空间钢结构的施工技术，提出了计算模型的修正方法以及施工过程分析中应选取的荷载及荷载组合；提出了施工过程主要控制参数的确定原则、确定方法以及主要控制参数监测测点的布置原则；提出了施工过程监测数据的分类、处理与补偿方法；针对施工过程控制，提出了施工过程中结构临界失效状态的判定准则、确定临界失效模式的算法及施工过程参数化预警方法；对索撑节点性能进行研究，提出了反映预应力张拉效率的参数以及索撑节点滑移本构模型；基于物联网技术，研发了大跨度钢结构施工过程监测与预警控制系统平台，实现了大跨度钢结构复杂多参数和时

变状态下的工程施工质量和安全。

研究成果直接应用于合肥新桥国际机场航站楼、世博会西班牙馆、中国现代五项游泳击剑馆、合肥滨湖国际会展中心等十余项，其核心技术已在国内类似工程得到推广应用；同时为国家及地方规范标准编制和修订提供了理论依据；推动了我国大跨空间结构基础理论研究和科学技术进步。

（四）客观评价

一）科技成果鉴定

1、安徽省科技厅组织了以马克俭院士为组长的评审组对“合肥新桥国际机场航站楼钢结构设计与施工控制关键技术”进行鉴定认为：“该课题成果的成功应用，提高了工程可靠度，降低了工程建设成本，社会经济效益显著；为相关规范修订提供技术支持，推动我国大跨度钢结构相关领域的科技进步。成果总体上达到国际先进水平，其中桁架与箱型曲梁连接转换节点等成果处于国际领先水平”。

2、安徽省科技厅对“异形扭曲钢结构智能制造创新研究与应用”进行鉴定认为：“为该项目研究获得多项国家专利技术，发表学术论文多篇，项目研究成果已取的显著的经济和社会效益。具有广泛的推广应用价值。研究成果整体达到国内领先水平。”

3、四川省科技厅对“大跨度铝合金单层网壳结构关键技术研究与应用”进行鉴定认为：“该研究成果总体达到国际先进水平，建议进一步加强在大跨度公共建筑中的推广应

用。”

二）项目验收意见

合肥新桥国际机场建设指挥部组织专家对“合肥新桥国际机场航站楼钢结构设计与施工控制关键技术”项目进行验收认为：“科研成果与相关参数已成功应用于合肥新桥机场航站楼工程建设设计与施工控制中，效果明显，经济与社会效益显著。”

三）规范采纳

“合肥新桥国际机场航站楼钢结构设计与施工控制关键技术”研究成果为国家标准《钢结构设计规范》GB50017修订版、《轻型钢结构住宅技术规程》JGJ209和安徽省地方标准《钢管桁架结构技术规程》DB34/T 5002有关条文的制定提供了理论依据和试验数据。“大跨度铝合金单层网壳结构关键技术研究与应用”部分研究成果被《铝合金空间网格结构技术规程》所采用。

三）查新报告

安徽省科学技术情报研究所对“合肥新桥国际机场航站楼钢结构设计与施工关键技术”的主要科技创新点进行查新，结论得出：“本课题组研究的提出了屋盖桁架与箱型截面曲梁连接的新型转换节点；大跨度钢结构箱型截面构件的基于性能化的箱型钢柱抗震设计方法；这在国内外相关文献中均未见相同内容的报道，并且大跨度钢结构施工过程中结构临界失效状态的失效模式确定方法也和文献中报道的不