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获奖项目名称
高强度钢材钢结构关键技术与工程应用
主要完成单位
清华大学、中国建筑标准设计研究院有限公司、中冶京诚工程技术有限公司、同济大学、中建钢构股份有限公司、上海宝冶集团有限公司、北京科技大学、中国建筑(南洋)发展有限公司、汉尔姆建筑科技有限公司、中建三局集团北京有限公司
主要完成人
施刚、石永久、郁银泉、余海群、王彦博、陈振明、唐兵传、刘晓刚、骆晶、赵华田、王喆、钱良忠、李腾飞、王晓冬、赵贺、吴鹏、李星乾、王雄、蒋圣、侯林涛
高强度钢材,是指屈服强度标准值fy ≥ 460MPa显著高于普通的碳素结构钢和低合金结构钢,同时具有良好的韧性、延性及加工性能的钢材。高强度钢材钢结构,是指主要受力体系或受力构件采用高强度钢材的钢结构。高强度钢材具有强度较高、化学成分与传统钢材明显不同、材料的断后伸长率和屈强比等力学性能指标发生变化等特点,使得高强度钢材钢结构的基础理论和设计方法与普通钢结构显著不同,需开展相关研究,特别是对其抗震设计方法进行研究。针对上述科学问题,项目团队由清华大学牵头,依托13项国家级科研项目,按照高强钢材料→截面→构件→连接→节点→结构体系的技术路线,对高强度钢材钢结构开展了系统研究。20年来,项目组共调研材性数据12332组,切条法测量截面残余应力4175条,完成构件、连接、节点、结构体系的足尺试验432项,数值算例超过2万个,取得了系列创新成果。
1
材料层面:提出了高强度钢材抗力分项系数、强度设计值和基于微观机理的断裂模型参量,建立了高效标定的全过程循环加载弹塑性本构模型。
2
截面、构件、连接、节点层面:构建了高强度钢材焊接截面残余应力统一分布模型,建立了轴压、受弯、压弯构件的稳定性设计基础理论,提出了焊缝连接、螺栓连接和梁柱节点的完整设计方法和计算公式。
3
结构体系层面:建立了高强度钢材框架和高强度钢材框架-防屈曲支撑结构抗震性能化设计方法和构造要求。
项目成果已发表学术论文142篇,出版3部学术著作并授权多项发明专利,主编住建部行业标准《高强钢结构设计标准》(JGJ/T 483-2020)等多部标准规范,成果纳入香港钢结构规范(2023版)。项目成果已应用于北京大兴国际机场航站楼、深圳宝安工人文化宫、国家速滑馆、新北京工人体育场、广商中心、深圳平安金融中心、乌鲁木齐奥林匹克中心体育场和体育馆、马来西亚KLCC项目等百余项国内外重大和重要钢结构工程,取得了显著的经济、社会和环境效益。