学术前沿 | 走访北京工业大学混凝土结构与钢-混凝土组合结构研究团队

以曹万林教授为学术带头人的北京工业大学混凝土结构与钢-混凝土组合结构研究团队，长期从事结构抗震前沿研究，形成了“高层建筑组合结构高效抗震体系”、“多层建筑抗震节能结构体系”、“村镇建筑低成本抗震隔震结构体系”、“再生混凝土结构理论与技术”等特色研究方向。

2018年7月8日，《建筑结构学报》编辑部一行5人走访了北京工业大学混凝土结构与钢-混凝土组合结构研究团队。曹万林教授、张建伟教授、董宏英教授、乔崎云讲师、刘岩讲师、武海鹏博士后、刘文超博士后等十余人参加了本次交流活动。

交流活动现场

曹万林教授

张建伟教授

董宏英教授

乔崎云讲师

曹万林教授介绍了大型复杂高层建筑组合结构高效抗震体系研究、装配式绿色农房抗震节能结构体系研究、再生混凝土结构抗震及长期工作性能等最新研究成果及其工程应用。

曹万林教授介绍近年研究成果

1、多筒支承超大跨度中空转换平台组合结构抗震体系及关键技术

北京工业大学与大连市建筑设计研究院等合作开展了研究。研发依托大型地标工程大连国际会议中心，该建筑高59m，平面尺寸为220m×200m，总建筑面积14.68万平方米，建筑外形极不规则，多处大尺度悬挑，大型歌剧院和40多个大中小会议厅共同坐落在距地面15.3m高的一个近3万平方米的超大跨度中空长悬挑钢桁架-混凝土板组合转换平台上，该超大转换平台仅由分布不均的14个筒体支承，筒体最大跨距110m，形成了一种支承在空中的建筑，给结构设计建造带来了空前的技术挑战。

研究团队创造性地提出并研发了“多筒支承超大跨度中空转换平台组合结构抗震体系及关键技术”，将创新的多重组合筒体体系、大跨长悬挑中空钢桁架-混凝土板组合转换平台体系、稀疏支座大跨长悬挑屋架体系、异型折板曲面框架外围护体系有机结合，形成了结构抗震、抗风、超大平台振动有效控制的高效受力体系；发明了多种高性能构件；进行了系统的试验、理论、设计研究。研究成果获得2014年度华夏建设科学技术奖一等奖。

2、超高层建筑组合结构高效抗震体系及关键技术

北京工业大学与同济大学、大连市建筑设计研究院、奥雅纳工程顾问有限公司、北京市建筑设计研究院等合作开展了研究。研发依托系列超高层建筑工程，进行了系统的构件及结构试验和理论研究，发展了多重组合巨型柱、巨型柱框架、多重组合钢板剪力墙技术；系统地进行了151个结构及构件受力性能试验研究，特别是利用北京工业大学4000吨大型装置进行了50个大尺度多重组合巨型柱及组合剪力墙的受力性能试验，获得了丰富的试验成果。进行了理论计算分析和有限元数值模拟，优化了构造，显著提升了结构抗震效率，形成了关键技术，工程应用效果良好。研究成果获得2015年度华夏建设科学技术奖一等奖。

3、装配式低层住宅轻钢框架-组合墙-复合墙结构体系及关键技术

北京工业大学与清华大学建筑设计研究院、张家口建工集团、河北晶通建筑科技股份有限公司等合作开展了研究。针对装配式结构在村镇低层住宅中应用和发展缓慢的现状，研发了一种装配式轻钢框架-组合墙-复合墙结构体系。该结构体系适用于三层及以下、层高不超过4m、总高不超过10m的低层住宅结构。装配式轻钢框架-组合墙-复合墙结构体系中，组合墙采用了课题组研发的装配式钢管混凝土边框单排配筋带暗支撑组合剪力墙、钢管混凝土边框内藏钢桁架组合剪力墙等新型组合剪力墙；研发了适用于不同气候区的复合墙用作外围护保温墙体，包括带肋再生混凝土薄墙板与硅巢板复合墙体等。装配式轻钢框架-组合墙-复合墙结构设计中，当不需要布置组合墙时，结构为轻钢框架-复合墙结构。组合墙为第一道抗震防线，可抵抗80%左右的水平地震作用，轻钢框架主要承受结构竖向荷载，这种情况下轻钢框架的梁柱设计简便，体系受力明确，抗震性能良好。

课题组进行了多个两层原型房屋的模拟地震振动台试验及系列试件的低周反复荷载试验研究，提出了设计方法，形成了实用技术。应用上述成果，相关的河北省地方标准和北京市地方标准也正在编制中。与企业合作建成了产业化基地，并进行了工程示范和推广应用，效果良好。

4、再生混凝土结构理论与关键技术

围绕建筑垃圾废弃混凝土高效资源化利用问题，研究了再生混凝土结构基础理论与关键技术。研发了高强再生混凝土，系统进行了C30~C65再生混凝土基本力学性能、碳化性能、冻融性能、氯离子侵蚀后性能、钢筋与再生混凝土黏结-滑移性能试验，揭示了再生混凝土力学与耐久性行为规律，为其工程应用奠定了基础。研发了系列高性能再生混凝土构件，系统进行了再生混凝土构件受力性能、抗震性能、抗火性能、氯离子侵蚀后性能、徐变性能试验研究，提出了承载能力极限状态和正常使用极限状态计算方法，形成了设计理论与关键技术。系统进行了再生混凝土框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构抗震性能试验及振动台试验，提出了基于性能的低层、多层和高层再生混凝土房屋抗震设计方法，主编了国家行业标准《再生混凝土结构技术标准》，形成了成套技术。专家评价：该研究成果总体上达到国际先进水平，其中高强再生混凝土结构研究成果达到国际领先水平。

7月8日下午，学术交流活动结束后，编辑部一行在曹万林教授等人的陪同下，前往河北燕郊中国地震局工程力学研究所恢先地震工程综合实验室参观，实验室副主任王涛研究员向编辑部一行详细介绍了实验室情况。并在现场观看了曹万林教授团队正在进行的装配式轻钢框架-硅巢板复合墙板结构振动台试验。

王涛研究员介绍实验室情况

合影

最后，感谢北京工业大学曹万林教授、张建伟教授、董宏英教授、乔崎云讲师及其研究团队对本次走访活动的贴心安排及大力支持，在此，《建筑结构学报》编辑部的全体工作人员深表谢意！