一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目屬于土木建筑科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)是國(guó)際公認(rèn)的承載效率更高、跨越能力更強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛應(yīng)用于大跨度建筑領(lǐng)域。以索穹頂、弦支穹頂?shù)葹榇淼脑撔滦徒Y(jié)構(gòu)是一個(gè)國(guó)家建筑科技創(chuàng)新水平的重要標(biāo)志。然而在本項(xiàng)目之前，我國(guó)未建成大跨度弦支穹頂結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)，主要原因是其設(shè)計(jì)方法與安全指標(biāo)、施工方法及成套技術(shù)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及產(chǎn)品等瓶頸沒(méi)有取得突破。自2000 年起，本項(xiàng)目通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用合作，取得主要技術(shù)創(chuàng)新成果如下：

1、首次提出了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)全過(guò)程性能化設(shè)計(jì)方法，建立了多階段安全設(shè)計(jì)指標(biāo)體系。預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)在張拉找形與承載全過(guò)程中，具有“體系變形大而索構(gòu)件延性小”的顯著特征，歐美現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法沒(méi)有充分考慮該特征，其相關(guān)規(guī)范僅提出彈性階段安全設(shè)計(jì)指標(biāo)，存在安全缺陷。首次提出張拉與承載全過(guò)程性能化分析方法，并結(jié)合模型試驗(yàn)，揭示出預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)全過(guò)程受力特性和破壞機(jī)理，提出了多階段安全設(shè)計(jì)指標(biāo)，保證了結(jié)構(gòu)彈塑性大變形全過(guò)程安全。提出了多次預(yù)應(yīng)力弦支結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，解決了其優(yōu)化設(shè)計(jì)難題。項(xiàng)目成果填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范的空白。

2、首次提出了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬方法，開(kāi)發(fā)了成套施工技術(shù)。預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)施工張拉過(guò)程中，大部分時(shí)間處于不穩(wěn)定的機(jī)構(gòu)狀態(tài)，國(guó)內(nèi)外已有成果及商用軟件均采用“靜態(tài)模擬動(dòng)態(tài)”的間斷模擬方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)施工全過(guò)程動(dòng)態(tài)連續(xù)模擬，易造成施工偏差和安全事故。提出了基于機(jī)械多剛體模型的動(dòng)態(tài)模擬施工全過(guò)程方法，編制了施工模擬通用軟件，開(kāi)發(fā)了預(yù)應(yīng)力整體張拉成套施工技術(shù)。在施工全過(guò)程動(dòng)態(tài)連續(xù)模擬及安全控制技術(shù)方面，取得了突破性進(jìn)展。

3、研發(fā)了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)新體系、新節(jié)點(diǎn)和新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了大量工程應(yīng)用。雖然國(guó)際上預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)應(yīng)用近20 年，但處于嚴(yán)密的國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)狀態(tài)下。項(xiàng)目研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列新體系、新節(jié)點(diǎn)和新產(chǎn)品。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并建成了國(guó)際首個(gè)大跨度弦支穹頂結(jié)構(gòu)、國(guó)內(nèi)首個(gè)大跨度索穹頂結(jié)構(gòu)、國(guó)內(nèi)首個(gè)巨型桁架-索-膜結(jié)構(gòu)、國(guó)內(nèi)首個(gè)非對(duì)稱(chēng)開(kāi)口式索膜張拉結(jié)構(gòu)等15 項(xiàng)工程，打破了歐美國(guó)家對(duì)預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期的壟斷，在我國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了該新型結(jié)構(gòu)的大量工程應(yīng)用。成果獲得華夏建設(shè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)3 項(xiàng)、中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)特等獎(jiǎng)等。共應(yīng)用于79 項(xiàng)各類(lèi)預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)構(gòu)工程，近3 年新增銷(xiāo)售額14.1 億元，增加利潤(rùn)2.1 億元，新增稅收6506 萬(wàn)元，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)表學(xué)術(shù)論文89 篇，取得了27 項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利、8 個(gè)國(guó)家及省部級(jí)工法、5 個(gè)軟件著作權(quán)，培養(yǎng)該領(lǐng)域博士5 人、碩士32 人。主編了我國(guó)首部《預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，引領(lǐng)了我國(guó)預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)的科學(xué)發(fā)展。

率更高、跨越能力更強(qiáng)、節(jié)約鋼材更多的大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系。由于歐美國(guó)家對(duì)其核心技術(shù)實(shí)施嚴(yán)格的商業(yè)保密和專(zhuān)利保護(hù)，形成了國(guó)際壟斷。在本項(xiàng)目之前，我國(guó)一直未建成大跨度弦支穹頂結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)。自2000 年起，項(xiàng)目開(kāi)展了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新研究與應(yīng)用，形成了我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全產(chǎn)業(yè)鏈成套技術(shù)，建成了世界上首個(gè)大跨度弦支穹頂結(jié)構(gòu)和國(guó)內(nèi)首個(gè)大跨度索穹頂結(jié)構(gòu)等幾十項(xiàng)工程，主編了我國(guó)首部《預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。主要科技創(chuàng)新內(nèi)容如下：

1、提出了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)全過(guò)程性能設(shè)計(jì)方法與多階段安全設(shè)計(jì)指標(biāo)。

【所屬學(xué)科：金屬結(jié)構(gòu)（5603530）、懸索與張拉結(jié)構(gòu)（5603030）。旁證材料：附件1（發(fā)明專(zhuān)利ZL201210095739.6）；附件5、6（鑒定）；附件10、（發(fā)明專(zhuān)利國(guó)際查新）；附件41（發(fā)明專(zhuān)利：ZL201210095743.2）；附件12（科技查新報(bào)告）；附件36、37、40（論文）】

（1）國(guó)際上首次提出了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)全過(guò)程性能化設(shè)計(jì)方法，建立了多階段安全設(shè)計(jì)指標(biāo)。任何新體系、新技術(shù)的應(yīng)用，其安全設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)指標(biāo)都是首先要解決的核心技術(shù)問(wèn)題。歐美國(guó)家現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法沒(méi)有充分考慮到預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)“體系變形大而索構(gòu)件延性小”的特征，存在安全缺陷。項(xiàng)目提出預(yù)應(yīng)力張拉與承載全過(guò)程性能化設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)系列新體系模型力學(xué)性能試驗(yàn)，揭示出該體系“彈性狀態(tài)-徑向索松弛-環(huán)索屈服-結(jié)構(gòu)破壞”的多階段受力特性及破壞機(jī)理，提出正常使用荷載彈性狀態(tài)、超使用荷載彈塑性狀態(tài)

多階段的承載力設(shè)計(jì)指標(biāo)和變形設(shè)計(jì)指標(biāo)，保證了結(jié)構(gòu)彈塑性大變形全過(guò)程安全，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范空白。項(xiàng)目在預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)指標(biāo)體系方面，取得了突破性成果。

圖1-2 索穹頂力學(xué)性能試驗(yàn)與全過(guò)程效應(yīng)曲線(xiàn) 圖3-4 弦支穹頂結(jié)構(gòu)力學(xué)性能試驗(yàn)與全過(guò)程效應(yīng)曲線(xiàn)

（2）建立了多次預(yù)應(yīng)力弦支結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法。以矢跨比、撐桿長(zhǎng)度、預(yù)應(yīng)力、構(gòu)件截面為設(shè)計(jì)變量，以結(jié)構(gòu)重量最輕為目標(biāo)函數(shù)，建立了考慮多次預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的多荷載工況、多約束預(yù)應(yīng)力弦支結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法，解決了幾何與性態(tài)兩類(lèi)設(shè)計(jì)變量耦合的關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)多次預(yù)應(yīng)力顯著降低剛性構(gòu)件應(yīng)力峰值，改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，有效控制結(jié)構(gòu)變形，使結(jié)構(gòu)體系具有更大跨越能力、節(jié)省更多鋼材，實(shí)現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力弦支結(jié)構(gòu)體系經(jīng)濟(jì)和安全雙優(yōu)目標(biāo)。改變了靠經(jīng)驗(yàn)比選方案的做法，使預(yù)應(yīng)力弦支結(jié)構(gòu)復(fù)雜設(shè)計(jì)問(wèn)題建立在優(yōu)化理論基礎(chǔ)上，成果成功應(yīng)用于2008 奧運(yùn)羽毛球館等多項(xiàng)工程設(shè)計(jì)。

（3）首次提出了索穹頂結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力度的工程實(shí)用確定方法。合理的預(yù)應(yīng)力度會(huì)顯著減小體系變形、提高承載力并改善延性，預(yù)應(yīng)力度偏低會(huì)造成結(jié)構(gòu)承載力不足、過(guò)高會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)脆性破壞，目前國(guó)內(nèi)外還缺乏工程師實(shí)用的預(yù)應(yīng)力度計(jì)算公式和確定方法?；谒黢讽斀Y(jié)構(gòu)全過(guò)程分析，揭示出滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力與變形要求的設(shè)計(jì)成形態(tài)對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力度，與自重作用下體系初始成形態(tài)對(duì)應(yīng)的初始預(yù)應(yīng)力存在內(nèi)在比例關(guān)系，在國(guó)際上首次提出了工程實(shí)用的“基于索穹頂張拉和承載全過(guò)程分析的預(yù)應(yīng)力確定方法”，解決了工程設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)難題。

2、研發(fā)了多種預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)新體系，并建成多項(xiàng)工程。

【所屬學(xué)科：金屬結(jié)構(gòu)（ 5603530）、懸索與張拉結(jié)構(gòu)（5603030）。旁證材料：附件2（發(fā)明專(zhuān)利ZL200710064699.8），附件4～6（科技鑒定），附件12（科技查新），附件41（三項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利ZL201210095735.8，ZL201210095741.3，ZL200710064964.2），附件39（論文）】

（1）自主研發(fā)了V 字型徑向索弦支網(wǎng)格穹頂新型結(jié)構(gòu)體系。該體系結(jié)合了索穹頂和單層網(wǎng)殼各自的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)徑向索系幾何形態(tài)優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)索撐體系環(huán)向扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定承載力不足的問(wèn)題；配套開(kāi)發(fā)了一種索撐節(jié)點(diǎn)連接裝置，實(shí)現(xiàn)了鋼網(wǎng)殼多承壓少受彎的優(yōu)化形態(tài)效應(yīng)，使該體系具有了更大的跨越能力。該新型體系應(yīng)用于2008 奧運(yùn)會(huì)羽毛球館，建成了世界上首個(gè)大跨度弦支穹頂結(jié)構(gòu)工程，引領(lǐng)了我國(guó)大跨度弦支穹頂結(jié)構(gòu)工程的快速發(fā)展和應(yīng)用。

圖5-6 2008 奧運(yùn)會(huì)羽毛球館弦支穹頂 圖7-8 鄂爾多斯伊旗全民健身體育館索穹頂

（2）發(fā)明了一種索穹頂與外圍大懸挑結(jié)構(gòu)組合的新型結(jié)構(gòu)體系。國(guó)外已建的大跨度索穹頂體育場(chǎng)館，外圈均設(shè)置受力巨大的環(huán)梁結(jié)構(gòu)，總體技術(shù)經(jīng)濟(jì)性未達(dá)到最優(yōu)。項(xiàng)目提出的新型結(jié)構(gòu)體系，通過(guò)優(yōu)化連接構(gòu)造和預(yù)應(yīng)力度，使索穹頂產(chǎn)生的向內(nèi)拉力與外圍懸挑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的向外拉力在環(huán)梁處達(dá)到自平衡，顯著減小環(huán)梁受力，降低環(huán)梁結(jié)構(gòu)用鋼量。通過(guò)自主創(chuàng)新，設(shè)計(jì)并建成了鄂爾多斯伊金霍洛旗全民健身體育館，見(jiàn)圖7-8，成為國(guó)內(nèi)第一個(gè)大跨度索穹頂結(jié)構(gòu)工程，也是世界上首個(gè)索穹頂與多層大懸挑結(jié)構(gòu)組合的新型結(jié)構(gòu)工程（2 層43m 懸挑），突破了歐美國(guó)家對(duì)大跨度索穹頂結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期的壟斷局面。

（3）開(kāi)發(fā)出一種巨型桁架-索-膜新型結(jié)構(gòu)體系。針對(duì)傳統(tǒng)體育場(chǎng)主、次桁架結(jié)構(gòu)中主桁架高跨比大（高跨比1/18）、用鋼量高的不足，開(kāi)發(fā)出一種巨型桁架-索-膜新型結(jié)構(gòu)體系。該體系主拱桁架與次桁架V 形連接，形成空間整體受力的圓錐面巨型桁架，與內(nèi)部開(kāi)口式索膜張拉結(jié)構(gòu)形成一種新型結(jié)構(gòu)體系。該新體系應(yīng)用于蕪湖市奧林匹克公園主體育場(chǎng)，由于受力合理，使得跨度273m 的前主拱桁架高度僅為3m（高跨比僅為1/90），主拱腳推力僅為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的1/20，比同等規(guī)?？缍鹊膫鹘y(tǒng)主次桁架結(jié)構(gòu)節(jié)省用鋼量2100 噸，節(jié)材45%以上。

4圖9-10 蕪湖體育場(chǎng)巨型桁架-索-膜結(jié)構(gòu) 圖11-12 盤(pán)錦體育場(chǎng)開(kāi)口式索膜整體張拉結(jié)構(gòu)

（4）開(kāi)發(fā)出一種新型非對(duì)稱(chēng)開(kāi)口式索膜整體張拉結(jié)構(gòu)體系。由吊索、脊索、谷索三層徑向索和環(huán)索組成的空間索網(wǎng)，通過(guò)膜面張拉和脊谷索張拉，形成富于建筑動(dòng)感的非對(duì)稱(chēng)開(kāi)口式索膜張拉結(jié)構(gòu)，并與外圍鋼結(jié)構(gòu)環(huán)梁形成一種新型預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)體系。該體系應(yīng)用于跨度達(dá)283m 的盤(pán)錦體育場(chǎng),見(jiàn)圖11-12，采用地面整體組裝，整體張拉一次成形，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好，建筑效果佳，成為擁有自主設(shè)計(jì)版權(quán)的我國(guó)最大跨度非對(duì)稱(chēng)開(kāi)口式索膜整體張拉結(jié)構(gòu)工程。

3、提出了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬方法，開(kāi)發(fā)了成套整體張拉施工技術(shù)。

【所屬學(xué)科：金屬結(jié)構(gòu)（5603530）。旁證材料：附件3(軟件著作權(quán)5 項(xiàng))，附件5、6、7（鑒定），附件41(兩項(xiàng)發(fā)明：ZL201010120733.0、ZL201210095744.7)，附件34（國(guó)家級(jí)工法），附件42（論文5、37）】

（1）首次提出了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)全過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬的方法，開(kāi)發(fā)了系列工程應(yīng)用軟件。對(duì)預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)從機(jī)構(gòu)變結(jié)構(gòu)的施工全過(guò)程，國(guó)內(nèi)外已公開(kāi)的科研成果及商用軟件均采用“靜態(tài)模擬動(dòng)態(tài)”的間斷模擬方法，不完全符合工程實(shí)際，易造成施工事故。項(xiàng)目采用機(jī)械多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析方法，對(duì)整體張拉體系從機(jī)構(gòu)到結(jié)構(gòu)的施工全過(guò)程進(jìn)行時(shí)域連續(xù)動(dòng)態(tài)仿真，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每一構(gòu)件每一時(shí)刻的變形、內(nèi)力、速度、加速度進(jìn)行分析和安全監(jiān)控，開(kāi)發(fā)了施工模擬系列通用軟件，并獲5項(xiàng)國(guó)家軟件著作權(quán)。通過(guò)蕪湖體育場(chǎng)、淮北體育場(chǎng)、佛山世紀(jì)蓮體育場(chǎng)等多項(xiàng)工程實(shí)踐，驗(yàn)證了所提出方法的科學(xué)性和軟件的可靠性，首次解決了整體張拉施工全過(guò)程連續(xù)動(dòng)態(tài)模擬與安全控制的關(guān)鍵技術(shù)難題。

圖13 淮北體育場(chǎng) 圖14 佛山世紀(jì)蓮體育場(chǎng) 圖15-16 實(shí)際工程全過(guò)程監(jiān)控

（2）開(kāi)發(fā)了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)施工成套技術(shù)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了1:10 弦支穹頂、1:4 索穹頂、1:10 開(kāi)口式索膜結(jié)構(gòu)等大尺寸模型的施工方法模擬試驗(yàn)，同時(shí)基于施工全過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬分析，提出了地面整體組裝、無(wú)支撐整體提升、同步張拉成形的施工方法，配套研發(fā)了自動(dòng)爬升千斤頂成套裝置，形成了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)施工成套技術(shù)，獲得了北京市工法和國(guó)家級(jí)工法。成功實(shí)現(xiàn)了鄂爾多斯伊旗體育館索穹頂、盤(pán)錦體育場(chǎng)非對(duì)稱(chēng)開(kāi)口式索膜張拉結(jié)構(gòu)等工程無(wú)臨時(shí)支撐預(yù)應(yīng)力整體張拉成形，顯著降低成本，縮短工期。如盤(pán)錦體育場(chǎng)較傳統(tǒng)施工方法節(jié)省工期30 天，保證了第12 屆全運(yùn)會(huì)如期使用。

5圖17 索穹頂成形試驗(yàn) 圖18 開(kāi)口式索膜結(jié)構(gòu)成形試驗(yàn) 圖19 盤(pán)錦體育場(chǎng)張拉施工 圖20 自爬升成套裝置

（3）提出了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)施工及加工誤差的補(bǔ)償方法。預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)對(duì)構(gòu)件加工誤差和施工誤差非常敏感，會(huì)嚴(yán)重干擾預(yù)應(yīng)力度的準(zhǔn)確性,影響結(jié)構(gòu)安全。采用拉索的初拉力下料法和修正下料法相結(jié)合，解決拉索加工誤差問(wèn)題；采取外圈拉索可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的構(gòu)造方法，補(bǔ)償支座拉索耳板的施工偏差；發(fā)明了“一種索穹頂結(jié)構(gòu)施工誤差補(bǔ)償方法”，解決隨機(jī)性大、難于控制的張拉過(guò)程誤差補(bǔ)償問(wèn)題。相關(guān)成果已成功應(yīng)用于鄂爾多斯伊旗體育館、首都機(jī)場(chǎng)T3收費(fèi)站、北京金融街活力中心F7/9、金沙遺址博物館等多項(xiàng)工程。中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院金融街F7/9（36m跨）：空間張弦桁架結(jié)構(gòu)體系

主設(shè)計(jì)：王樹(shù)、管志忠、梁海彤

圖21 鄂爾多斯伊旗體育館 圖22 首都機(jī)場(chǎng)T3 收費(fèi)站 圖23 金融街活力中心F7/9 圖24 金沙遺址博物館

4、預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

【所屬學(xué)科：懸索與張拉結(jié)構(gòu)（5603030）。旁證材料：附件8（鑒定），附件41(三項(xiàng)發(fā)明：ZL201210130565.2、ZL201010204690.4 、ZL201210095740.9 ； 三項(xiàng)實(shí)用新型： ZL201220023088.5 、ZL201020628826.X 、ZL201320848612.7)，附件20（應(yīng)用證明），附件36（論文），附件42（論文18、19、27、28、43）】

（1）提出節(jié)點(diǎn)性能化設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)指標(biāo)。預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)由索體與鋼節(jié)點(diǎn)通過(guò)摩擦接觸相連，與傳統(tǒng)鋼節(jié)點(diǎn)具有不同的受力機(jī)理，國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)均沒(méi)有明確的計(jì)算方法和安全設(shè)計(jì)指標(biāo)；為此，開(kāi)展了預(yù)應(yīng)力“索-鋼”節(jié)點(diǎn)承載力性能和疲勞性能系列節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究，結(jié)合節(jié)點(diǎn)荷載-應(yīng)變?nèi)^(guò)程響應(yīng)分析結(jié)果，揭示出“索-鋼”節(jié)點(diǎn)處索鋼接觸單元受力機(jī)理，確定了節(jié)點(diǎn)破壞準(zhǔn)則，首次提出了該類(lèi)節(jié)點(diǎn)安全設(shè)計(jì)指標(biāo)。該成果已成功應(yīng)用于河南藝術(shù)中心工程和貴陽(yáng)奧體中心體育場(chǎng)等各類(lèi)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)工程。

圖25-26 河南藝術(shù)中心及其索-鋼節(jié)點(diǎn)試驗(yàn) 圖27-28 貴陽(yáng)體育場(chǎng)及其索-鋼節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)

（2）研發(fā)了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)系列節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和裝置。研發(fā)了一種可滑動(dòng)的索夾連接節(jié)點(diǎn)、一種索撐節(jié)點(diǎn)連接裝置、一種可伸縮鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)、一種鋼索連接錨具、一種用于索膜結(jié)構(gòu)的鉸鏈結(jié)構(gòu)等新型節(jié)點(diǎn)和構(gòu)造，減少了預(yù)應(yīng)力損失、改善了結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)受力、方便了張拉施工；發(fā)明了一種改善索穹頂結(jié)構(gòu)性能的構(gòu)造方法，有效提高了索穹頂結(jié)構(gòu)的索撐系統(tǒng)環(huán)向扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性能。成果成功應(yīng)用于長(zhǎng)春經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)體育場(chǎng)、樂(lè)清體育場(chǎng)、印尼西亞帕拉蘭體育場(chǎng)、中關(guān)村國(guó)家自主創(chuàng)新展示中心等工程。

6圖29 長(zhǎng)春經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)體育場(chǎng) 圖30 樂(lè)清體育場(chǎng) 圖31 西亞帕拉蘭體育場(chǎng) 圖32 中關(guān)村自主創(chuàng)新展示中心

(3)開(kāi)發(fā)了大直徑高耐候性Galfan 鍍層拉索產(chǎn)品。傳統(tǒng)PE 護(hù)層索與節(jié)點(diǎn)之間易產(chǎn)生較大滑移問(wèn)題，會(huì)降低結(jié)構(gòu)體系安全性，而進(jìn)口Galfan 拉索存在價(jià)格過(guò)高、后期服務(wù)無(wú)法保證等問(wèn)題。以鄂爾多斯伊旗體育館索穹頂?shù)裙こ绦枨鬄榍腥朦c(diǎn)，在國(guó)內(nèi)率先自主設(shè)計(jì)了大直徑高耐候性Galfan 鍍層拉索專(zhuān)用生產(chǎn)設(shè)備，研發(fā)了智能循環(huán)捻制一體化技術(shù)，最大可捻制1×817-φ5 的Galfan 拉索。經(jīng)過(guò)國(guó)家鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，通過(guò)了科技鑒定，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，并編制了國(guó)家相關(guān)產(chǎn)品規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品已成功應(yīng)用于鄂爾多斯伊旗體育館等國(guó)內(nèi)外數(shù)10 項(xiàng)工程，打破了此類(lèi)拉索長(zhǎng)期進(jìn)口國(guó)外高價(jià)產(chǎn)品的局面，本產(chǎn)品的成功開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，奠定了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)在我國(guó)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)。

5、形成了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)全產(chǎn)業(yè)鏈成套技術(shù)，主編了我國(guó)首部《預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。

【所屬學(xué)科：金屬結(jié)構(gòu)（5603530）、懸索與張拉結(jié)構(gòu)（5603030）。旁證材料：附件9(審查意見(jiàn))，附件11

（采用證明），附件33（版權(quán)頁(yè)）】

自2000 年以來(lái)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研用合作創(chuàng)新研發(fā)，共同完成了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)科研課題13 項(xiàng)、試驗(yàn)研究7 項(xiàng)、工程項(xiàng)目15 項(xiàng)。在《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)》分別發(fā)表了弦支穹頂和索穹頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、科研、試驗(yàn)及工程應(yīng)用兩期論文專(zhuān)輯，項(xiàng)目部分成果編入了專(zhuān)著《現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)》、國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程用索》等。在此基礎(chǔ)上，將預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)全過(guò)程性能設(shè)計(jì)方法與安全指標(biāo)體系、全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真分析與成套施工技術(shù)，以及新體系、新節(jié)點(diǎn)、新產(chǎn)品創(chuàng)新成果進(jìn)行集成，形成了預(yù)應(yīng)力整體張拉結(jié)構(gòu)全產(chǎn)業(yè)鏈成套技術(shù)。主編了我國(guó)首部《預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，國(guó)際上也無(wú)這樣完整的規(guī)程，指導(dǎo)性和可操作性強(qiáng)。為國(guó)內(nèi)百余項(xiàng)新型預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收提供了依據(jù)，對(duì)我國(guó)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的推廣和發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用，引領(lǐng)了該類(lèi)新型結(jié)構(gòu)在我國(guó)的科學(xué)發(fā)展。

圖33 成果相關(guān)部分規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)、著作、論文專(zhuān)輯