一等奖（28）| 中国钢结构协会2024年度科学技术进步奖成果展示
2025-01-1451
全螺栓装配钢框架预应力支撑结构体系关键技术研究与应用
北京工业大学、北京建筑大学、北京市住宅产业化集团股份有限公司、中建钢构股份有限公司、中铁建设集团有限公司、中国航空规划设计研究总院有限公司、河北路泽新材料科技有限公司
刘学春、张艳霞、张爱林、陈振明、苏磊、陈学森、姜子钦、张国军、徐斌、韦振飞、孟坤、金博文、崔文彬、郭龙鑫、陈晶晶
面对国家绿色低碳发展、新型建筑工业化和韧性城市的重大需求，针对传统钢框架结构体系存在工业化程度低、装配效率低、抗震韧性差、难修复等问题，本项目融合预应力自复位及全螺栓装配技术，创新研发了全螺栓装配钢框架预应力支撑结构体系，适用于有装配、自复位、地震耗能、韧性需求的多高层钢结构建筑。解决了传统钢框架结构依靠塑性变形抗震耗能、震后残余变形大、难以恢复结构功能且修复难度大、施工现场焊接量大、装配效率低、传统耗能支撑占用使用空间大及变形能力差等问题，实现了结构震中高效耗能、震后高效修复的目标。改变了传统的施工建造模式，结构体系各部件依照结构跨度及高度形成标准化的模块单元部件，实现了工厂数字化、智能化高效生产，现场模块化、工业化高效装配。形成了全螺栓装配钢框架预应力支撑结构体系从体系、构件和节点构造创新到设计、制造和建造的成套关键技术。
研发了全螺栓装配钢框架预应力支撑结构体系，包括Z字形悬臂梁拼接梁柱节点、盖板削弱型装配式预应力自复位梁柱节点、方钢管柱-柱单边螺栓连接节点、装配式预应力T型自复位耗能支撑和中间柱型摩擦阻尼器，实现了高效装配、高效耗能、高效修复。
揭示了全螺栓装配钢框架预应力支撑结构体系、连接节点、自复位耗能支撑的工作机理、预应力度与自复位需求协同工作机制、循环摩擦耗能与承载能力变化规律；建立了体系滑移、屈服、极限各阶段承载力和刚度的计算理论；建立了连接和支撑的恢复力模型，提出了体系的小震、中震、大震各阶段性能化设计方法和性能评价指标，实现建筑震后自复位、易修复，为体系的应用提供了技术支撑。
研发了全螺栓装配钢框架预应力支撑结构体系配套模块单元部件自动化集成制造平台、现场模块化全装配建造关键技术、水平和竖向构件高效拼装技术、预应力张拉技术，形成了全螺栓装配钢框架预应力支撑结构体系高效装配建造成套关键技术，实现了数字化智能化生产和高效装配建造。
图1 新体系及其配套模块单元部件的自动化集成制造平台
项目成果已成功应用于北京未来科技城第二小学项目、深圳长圳公租房项目和北京琉璃河镇集租房项目等十余项工程中，解决了体系扭转比大和抗侧刚度小的问题，使结构满足大震的变形需求，实现了震中耗能、震后自复位或易修复，实现了结构部件工厂制作，现场全螺栓高效装配。实际工程的应用效果验证了体系的优越性。
2007年3月，经国家科学技术奖励工作办公室批准，中国钢结构协会（以下简称“协会”）设立“中国钢结构协会科学技术奖”（国科奖社证字第0163号），每年评审一次。
符合国家科学技术奖励申报要求的“中国钢结构协会科学技术奖”获奖项目，提名推荐申报国家科学技术奖励。目前，协会多次提名国家科学技术进步奖项目，已有4个年度的6个项目获奖，其中，获国家科学技术进步奖一等奖2项，二等奖4项。
协会奖励坚持公益性，不收取任何费用，按照国家科学技术奖励工作办公室的要求做好《社会科技奖励年度工作报告》和社会科技奖励第三方评价等工作，取得了良好社会效果，得到了钢结构行业及相关政府部门的高度认可。
联系人：
刘 丽 010-82229059 13810524096
邱林波 010-82227104 13661109635
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