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科技研发

Technology

研究领域

  建院以来,我院始终根据我国建设事业的发展和科研工作面向市场、面向经济建设的方针,积极推进科技体制改革,不断加大科技投入力度,使我院发展成为专业设置齐全,实验设施配套,成果转化迅速的综合性研究开发与技术服务机构。每年承担包括国家科技攻关项目、自然科学基金项目、标准规范编制项目等大量的科研项目,在建筑结构、工程抗震与防灾减灾、地基基础与城市地下空间、建筑环境与节能、建筑机械与施工、计算机App开发与应用、新型化学建材、建筑装修等专业中的79个研究领域开展科学研究工作,为我国的建设事业做出了应有的贡献。
 一、建筑结构
(一)预应力技术
  我院于20世纪50年代中期率先研发预应力混凝土技术,始终在行业内处于领先地位,为推动建设事业的技术进步起了很大的作用。50年来,预应力混凝土技术的研发始终与工程实践密切结合,解决了我国大量重点工程中的多项关键技术。在进行预应力结构体系研究的同时,还研制成功多种张拉锚固体系及相应的张拉设备,并成功开发出QM等系列锚夹具产品,取得专利10项。
近年来,我院以开发高效预应力为目标,从结构理论、设计方法、材料与锚具、张拉设备及施工工艺等方面  都提出了成套技术,并编制出相应的设计施工规程与工法。针对机场候机楼、停车库、会展中心等大柱网、大面积超长公共建筑和多层工业厂房,我院研发出有粘结预应力扁梁与大跨无粘结平板组合的大跨预应力楼盖结构体系,从结构上成功实现大柱网、降低结构高度并达到超长要求。面向量大面广的高层建筑,我院研发的大跨预应力平板楼盖结构,显著降低了结构高度,改善了使用功能。高效预应力技术不仅在结构方面具有优良的性能,还减轻结构自重10%,减少了材料用量,降低工程成本,提高施工速度。
  近10年来,我院承接的高效预应力项目达200余项,约500万平方米。如珠海、徐州、北京首都机场的航站楼项目、北京八王坟地铁车辆段预应力大转换平台、北京首都机场停车楼、深圳车港停车楼、深圳华侨城地下车库、北京西直门交通枢纽、杭州大剧院、54层的青岛中银大厦、河南周口电信大厦等项目,这些项目的完成,为高效预应力在国内的推广、应用,起到了很好的示范作用,取得了显著的社会和经济效益。
我院的预应力技术还在体育场馆、市政桥梁等特种结构中得到广泛应用,如完成了浙江黄龙体育中心主体育场的斜拉索及超长圈梁的预应力专项技术服务;完成了北京城铁高架桥、北京五环路大跨立交桥的预应力项目;承担上海市沪闵路大吨位高架桥牵引平移与高空顶降施工;完成了越南笔山水泥厂预应力筒仓的技术服务项目等。
(二)高层建筑结构技术
  我院从20世纪70年代初开始进行高层建筑结构研究。在高层建筑结构的计算分析、试验研究、结构体系、构造措施等方面作了大量开创性研究工作。还主编了“高层建筑混凝土结构技术规程”。针对各时期国内高层建筑发展的特点,我院对框架—剪力墙结构、剪力墙结构、框筒结构、筒中筒结构等高层建筑结构体系及大底盘多塔楼结构、错层结构、带加强层结构及带转换层结构等复杂高层建筑结构进行了系统的理论与试验研究,提出了复杂高层建筑结构抗震设计的重要概念、需加强的薄弱部位,以及关键部位结构的设计方法。自行开发多种力学模型的高层建筑结构分析App,如SATS、TBSA、TBWE等。先后承接了300余项高层建筑结构的计算分析与设计咨询任务。这些研发成果与技术咨询服务,对我国高层建筑的发展起到了极大的推动作用。
  高层建筑的试验研究包括拟动力试验研究、模型振动台试验研究及静力模型试验研究。我院进行了12层的底层大空间、上层大开间的转换层结构拟动力试验研究;进行了带高位转换层的高层建筑结构(南京国际商城、深圳福田管理中心大厦)、体型立面收进并带斜撑转换(珠海电信大厦)的模型振动台试验研究;进行了23层外钢框架与内混凝土筒体的混合结构水平往复荷载试验研究;结合深圳福建兴业银行大厦工程,进行了新型搭接柱转换结构体系的振动台试验研究及静力试验研究。
我院参与顾问及设计咨询的代表性项目有:采用钢管混凝土结构的54层的广州大鹏广场、深圳愿望塔、宁波栎社机场二期扩建工程等。
(三)大跨度空间结构技术
  我院于20世纪50年代末开始进行大跨度空间结构的基础理论和试验研究。
  20世纪60年代依靠我院的技术支撑完成了至今仍有影响的一批重点工程项目,如浙江人民体育馆悬索屋盖;北京火车站钢筋混凝土穹顶;北京首都体育馆大跨度网架屋盖等大跨度公共建筑。
进入20世纪80年代,我院系统地对网架的设计生产与施工安装进行了配套化研究,主编了网架结构设计与施工规程及验评标准,为中国空间网架结构的大规模应用与飞速发展提供了有力的技术保障。
20世纪90年代,我院研发的空间网架结构分析与设计程序MSGS已经成为国内比较有影响的专项设计App;在大量理论研究的基础上开发的空间张拉膜结构CADAppMEMBS实现了商品化。我院应用MEMBS成功完成了多项工程设计。
  我院始终注重理论试验研究与工程应用的结合,如对横向加劲单曲悬索结构、组合网架结构及铝网架进行了理论及试验方面的系统专项研究,先后完成了四川省体育馆和安徽体育馆横向加劲单曲悬索结构、青岛体育馆悬索结构的咨询分析与模型试验、新乡百货大楼组合网架的设计与施工咨询;完成了西安秦兵马俑2号坑网架计算分析与设计、北京奥林匹克体育中心体育馆斜拉网壳的计算分析、北京体育学院体育馆组合扭网壳的设计、北京海洋馆大跨度网壳结构设计、浙江省黄龙体育中心主体育场斜拉网壳结构计算咨询与模型试验及结构配合设计、南京新火车站斜拉钢屋盖结构设计与模型试验、福州火车站钢骨架膜结构屋盖结构设计、湛江国际机场航站楼钢结构设计、绵阳机场航站楼钢屋盖设计等数百项工程。这些代表性工程为大跨度空间结构在国内的迅速推广起了很好的示范作用。
(四)建筑结构检测与评估诊治技术
  我院的建筑结构评估诊治技术的研究始于20世纪70年代末期,主要研发工作是混凝土强度早期推定方法,并开始研发超声回弹综合法、取芯法等混凝土强度无损检测方法。
从20世纪80年代开始研发结构加固技术,如梁的粘钢加固技术、柱的外包角钢加固技术,并将结构无损检测技术与加固技术应用于工程实践,为国家的重点工程建设作出了应有的贡献。主编了超声回弹综合法、钻芯法等检测混凝土强度技术规程,推动了我国建筑工程无损检测领域的技术进步。
近10年来,评估诊治技术快速发展。我院根据检测技术发展的需要,相继配备了冲击回波仪、雷达仪、远红外探测仪等关键设备。同时对这些先进仪器的应用作了深层次的研究开发,进一步完善了无损检测技术, 提出了既有建筑质量评估方法,完成了砌体砂浆强度测试方法。诊治加固技术这一时期也发展很快,我院全面完成了混凝土结构加固技术、砖混结构的裂缝诊治与加固技术的研发工作,这些检测、诊治和加固技术已广泛应用于大量工程中,取得了较好的社会和经济效益。
根据结构评估诊治工作的发展需要,我院研发了碳纤维加固技术,并参加碳纤维技术规程的编制工作,完成了北京中银大厦局部碳纤维加固等工程。对结构锚栓新技术作了深入的研发工作,主编混凝土建筑锚栓技术规程与产品标准。还研发了建筑物整体迁移新技术,完成了北京物资局老干部活动中心整体迁移项目。
(五)建筑结构模型试验与测试设备
  我院的大型结构试验室有近50年的历史。先后建立了建筑结构与构件试验室、建筑结构电液伺服试验室、建筑结构构件疲劳试验室、建筑结构耐久性试验室、建筑结构模型试验室、建筑结构电测试验室、预应力工艺试验室、结构混凝土无损检测试验室、材料力学试验室、钢筋松弛、徐变试验室、结构动力性能试验室、锚栓力学性能测试试验室等十几个试验室,主要承担国家重点项目的工程质量检测、科研课题的试验、重大工程咨询的结构模型试验与硕士、博士人才的培养工作,能够进行大型结构原型、模型静力、疲劳、拟动力试验,如承担了秦山核电站安全壳模型试验、中央电视塔抗震性能试验、浙江黄龙体育中心主体育场结构模型等试验。
结合试验工作,我院相继开发了程控巡检仪、电液伺服结构试验机、钢筋探测仪、13MN预应力组装件试验机、弦式应变计与锚栽钢筋拉拔试验机等仪器设备。
(六)建筑结构领域基本理论研究
  建筑结构领域的基本理论研究包括结构可靠度、混凝土结构基本理论、组合结构三方面工作。
  我院的结构可靠度研究开始于20世纪70年代末期,以概率理论为基础,对建筑工程中涉及的材料、构件尺寸、荷载等方面进行了深入的调查统计研究,并以极限状态理论对基本构件承载力进行了大量的统计分析,提出了以概率极限状态可靠度设计方法,主编了建筑结构可靠度设计统一标准,作为建筑工程领域制订标准规范的基本技术纲领,获国家科技进步二等奖。主编建筑结构荷载规范,在建筑活荷载尤其是风荷载方面作过极为深入的研究。
  混凝土结构基本理论方面的研究工作包括对结构材料,主要是钢材与混凝土的基本性能,对构件的基本受力及复合受力的计算与设计方法等都作过系统研究。其中在构件的强度、刚度、裂缝计算、钢筋的粘接锚固、局部承压与构件疲劳、预应力损失、梁柱节点设计等方面都有大量的高水平科研成果,为混凝土设计规范的编制提供了强有力的技术支撑。我院主编了混凝土结构设计规范、混凝土结构施工验收规范及焊接网片、冷轧带肋钢筋、轻骨料混凝土等技术规程。
  组合结构技术主要是对钢管混凝土与型钢混凝土的研究。我院对钢管混凝土进行了大量的试验研究,提出了科学实用的计算理论,主编了设计与施工规程,已在大量的工业建筑、高层建筑及公路桥梁、地铁等工程中推广应用。完成了型钢混凝土技术多项构件试验,承担了如北京亮马河大厦等数十项工程技术服务,并主编了型钢混凝土技术规程。
(七)钢筋连接技术
  我院对钢筋机械连接技术的研发开始于20世纪80年代末期,首先是针对中央电视塔竖向钢筋连接的迫切需要,研发成功钢筋冷挤压连接技术。随后研发成功锥螺纹连接技术,完成了一大批如广东虎门大桥等国家重点工程。
  20世纪90年代中期,我院研发成功的钢筋镦粗直螺纹连接技术是对钢筋机械连接技术的一个突破性发展,达到了螺纹连接并实现了等强目的,此项技术已应用于连云港田湾核电站、江苏润杨长江大桥等国家重点项目。20世纪90年代末,我院相继研发成功剥肋滚轧螺纹连接技术、直滚滚轧螺纹连接技术,并开始在大量的工程中应用。我院主编了钢筋机械连接通用技术规程与系列钢筋机械连接技术专业规程。申报专利6项,我院作为建设部十大新技术依托单位,为我国钢筋机械连接技术的发展与技术进步作出了应有的贡献。
(八)钢结构技术
  钢结构技术是在空间钢结构的基础上发展设定的新领域。我院以住宅钢结构的研发为主要突破口,承担了科技部小高层钢结构住宅成套技术重大研发课题,已完成了如攀枝花钢铁集团迎宾园、马鞍山钢铁集团光明新村等近10幢钢结构住宅的设计、技术咨询与合作研发。初步建立了钢结构研发、设计与技术服务领域,完成了如湛江会展中心、北京顺景园等大量钢结构设计咨询与施工服务。
(九)幕墙技术
  幕墙技术的研发开始于20世纪90年代初,主要侧重于幕墙结构体系的研究和幕墙新技术的开发,承担了深圳机场、深圳蛇口新世界广场、北京天文新馆幕墙的咨询与技术服务;主编玻璃幕墙技术规程。
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