《全螺栓连接装配式钢结构建筑关键技术创新及产业化应用》

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钢结构在中国公共建筑、工业建筑、居住建筑中广泛应用。然而传统钢结构建筑存在三个方面的重要技术问题:(1)结构以现场焊接为主,装配化程度不高,安装效率低,质量保证难度大;(2)配套的建筑内外墙板工业化程度低,生产方式落后,产品性能较差;(3)现有的钢结构设计理论不适应装配式全螺栓半刚性连接钢结构的设计需要。该项目立足于科学前沿和建筑业技术转型升级,以满足建筑工业化和装配化的行业重大需求,在国家科研计划、自然科学基金和省部级课题资助下,产学研联合攻关,历时18年系统研究,解决了上述三个关键技术问题,形成了全螺栓连接装配式钢结构建筑的设计理论、关键部件和装配化等创新技术,实现了产业化应用。

该项目的主要创新为:

1、建立了半刚性连接钢结构计算理论,应用适应钢结构的消能减震技术,在国内外率先提出了采用消能减震技术的半刚性连接钢结构设计方法,填补了中国钢结构设计标准的空白,极大提高了半刚性连接钢结构在地震区高层建筑中的应用。

2、研发了适合装配式钢结构建筑的高强钢构件、外墙板、内墙板等关键部件的构造及其制造技术,显著改善了墙体防渗、防水、保温等物理性能,性能指标优于国内同类产品,达到国外先进技术水平,实现了工业化智能制造,显著提高了钢结构建筑部件的性能及其产业化水平。

3、发明了对穿(拉)钢结构梁柱全螺栓连接技术、高强单边螺栓及箱型柱钢结构装配化技术,解决了传统钢结构建筑现场装配率低、箱型柱节点螺栓装配难等突出技术问题,显著提高了建造效率和安装精度;研发了整体式预制内外墙板螺栓连接装配技术,适应结构在风和地震作用下的复杂变形。

基于该项目技术,主编或参编国家标准《钢结构技术标准》GB50017-2017、国家行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015等国家、地方、团体技术标准12部;授权发明专利15项、实用新型专利3项,出版专著4部,发表SCI论文26篇,EI论文58篇,论著引用1723次。该项目获中国建设工程鲁班奖1项,中国钢结构金奖1项,中国铁路工程总公司科学技术一等奖,安徽省第七届自然科学优秀学术论文一等奖等。该项目技术已应用在包头万郡•大都城项目、芜湖伟星时代金融中心项目等334项国内外大型工程;完成单位和应用单位应用该项目技术,近三年新增产值44.66亿元,新增税收2.43亿元。该项目促进了中国装配式钢结构建筑设计理论和建造技术的提升式发展,实现了装配式钢结构建筑核心技术的自主研发和自主产权,引领了中国装配式钢结构建筑的技术发展,推动了行业的技术进步,对加快中国建筑业转型升级,促进中国装配式建筑的产业化发展具有重大意义,社会和经济效益显著。

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