学术前沿 | 走访同济大学教授、比利时皇家科学与艺术院外籍院士李国强研究团队

同济大学李国强教授研究团队曾入选首批“全国高校黄大年式教师团队”, 现有研究人员9人，其中教授3人，副教授3人，助理研究员3人。研究团队率先在国内开展了系统的钢结构抗火研究。创建了我国钢结构抗火理论与设计方法，实现了对钢结构防火涂料性能的定量评定，主持编制了我国首部钢结构防火技术标准，解决了传统钢结构设计方法不考虑实际火灾升温过程、结构受力水平、构件截面特性的重大不足，以及在安全、经济方面存在的问题。

与此同时，研究团队对建筑钢结构抗震技术展开了一系列技术攻关。解决了多高层建筑钢结构非线性分析与设计、钢结构抗震理论中的一些关键问题，提出了“消能-承载双功能结构”、“半刚性连接结构”、“钢-混凝土混合结构”这三种新型抗震结构体系的抗震设计理论与工程实用方法，为在我国建筑中推广应用这三种抗震结构体系提供了重要的理论支撑。

此外，研究团队在建筑防恐抗爆安全方面也开展了系列技术攻关。明确了建筑防爆和结构（构件）抗爆相结合的设计思想，开发了安全距离保障设施，系统研究了钢结构框架体系抗连续性倒塌分析与设计方法、建筑玻璃幕墙抗爆分析理论与设计方法，承担编制了我国首部民用建筑防爆设计标准。

团队研究成果获29项国家与省部级科学技术奖。其中，国家技术发明二等奖1项，国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步（自然科学）一等奖9项，国家教学成果一等奖1项，二等奖2项。获国内外发明专利53项。发表英文SCI收录论文200余篇，中文EI收录论文近300篇，出版中英文专著15部，主编国家和行业标准11部，参编国家和行业标准8部。

2019年4月9日下午，《建筑结构学报》编辑部一行4人走访了同济大学教授、比利时皇家科学与艺术院外籍院士李国强研究团队。交流会上，李国强教授对编辑部一行到访表示热烈欢迎，孙飞飞教授、蒋首超副教授、楼国彪副研究员、刘玉姝副研究员、王彦博助理研究员等参加了本次交流，并对团队开展的多高层建筑钢结构和钢结构抗震、抗火和抗爆等方向的研究进行介绍。

一

多高层钢结构分析与设计理论

建立了考虑材料非线性、几何非线性、截面剪切变形、节点变形等非线性效应的钢结构单元刚度方程，实现了钢结构框架体系弹塑性性能的统一非线性分析。提出了考虑空间受力耦合、损伤累积等效应的钢梁、柱、支撑、节点域等钢结构基本构件滞回模型，解决了准确预测钢结构弹塑性地震反应的核心问题，奠定了钢结构抗震安全设计的重要基础。建立了高强钢结构基本构件与连接的设计方法，提出了适用于高强钢的结构抗震体系。

主持编写了《高性能建筑钢结构应用技术规程》（报批稿），出版中文著作2部，英文专著1部（由英国Wiley出版）。研究成果获2002年教育部科技进步一等奖、2005年教育部自然科学一等奖以及2018年安徽省科技进步二等奖。

二

钢-混凝土混合结构抗震设计方法

提出了“增强芯筒延性和加强连接抗震能力以保障钢框架与芯筒协同工作”的抗震机制，于2000年进行了世界上首个钢结构与混凝土结构并用的混合结构振动台试验，验证了比纯钢结构成本约低30%的混合结构在地震区应用的可行性，打破了以前国际上对混合结构用于地震区高层建筑的限制。

从理论上建立了基于变形协调机制的钢-混凝土混合结构抗震计算模型，提出了混合结构剪切层间变形限值抗震设计指标，解决了钢结构与混凝土结构连接的抗震问题，形成了高层建筑混合结构抗震设计成套方法。

主持了我国第一幢完全自主设计的混合结构高层建筑—沪东造船厂技术中心大楼的结构设计（2002年建成），主编了国内外第一部《高层建筑钢－混凝土混合结构设计规程》DG/TJ08-015（2003年颁布），促进了混合结构在我国高层建筑中广泛应用。该成果获2005年华夏建设科学技术一等奖以及2004年上海市和教育部科技进步二等奖。

三

大承载金属消能减震技术

针对传统消能减震构件对结构承载贡献小、消能减震能力不强的问题，提出了将承载钢构件兼作消能减震构件的方法，据此发明了承载力大且消能能力强的双功能钢支撑、钢板墙、钢连梁等系列减震技术产品，构建了基于消能-承载双功能钢构件的损伤可控、刚度可调、消能可设定的高性能减震结构。该技术获美国专利2项，日本专利1项，中国发明专利22项。研究成果被国家标准《建筑抗震设计规范》采纳。

研制的大承载金属消能减震技术产品在上海世博中心、上海虹桥交通枢纽、中国大飞机总装厂、天津117大厦、国家会展中心等330多项重要工程中应用。采用的消能-承载钢支撑突破了巨型支撑的技术瓶颈，最大承载力4840t，长度达48m，消能能力和累积塑性变形能力均超越了日本、美国同类产品技术指标，为世界领先。研究成果推动了金属消能减震技术在我国的广泛应用，使我国成为世界上应用金属消能减震技术工程最多、技术领先的国家。该成果获2017年国家技术发明二等奖和2010年上海市科技进步一等奖。

四

钢结构抗火设计理论与方法

率先在我国提出基于高温承载极限状态机理的钢结构抗火设计方法，克服了二十世纪我国基于标准钢构件耐火试验的传统方法不安全或不经济的问题。通过大量钢材高温力学性能试验，揭示了我国主要结构钢材料性随温度的变化规律，建立了我国结构钢高温本构模型,提出了轴压、弯曲、压弯等基本钢构件抗火承载力的计算方法。

率先提出钢结构防火保护材料等效热阻常数的概念和定义，解决了钢结构防火保护材料(特别是膨胀型防火涂料)热阻随温度变化，隔热性能极难评定的问题。构建了我国钢结构抗火设计标准体系，主编了我国首部钢结构抗火设计国家标准《建筑钢结构防火技术规范》（GB 51249）。主持了国家会议中心、广州新电视塔、浦东国际机场、广州新火车站、上海闵浦大桥、上海世博会中国馆、上海中心大厦、中国博览会会展综合体等40余项重大钢结构工程的抗火安全评估与防火设计工作。研究成果推动了钢结构抗火技术的广泛应用，使我国在钢结构抗火安全领域进入世界领先国行列，目前已形成中文著作2部，英文专著1部（由德国Springer出版），获2014年国家科技进步二等奖、2008年教育部自然科学一等奖。

五

建筑防爆与结构（构件）抗爆

明确了“建筑防爆与结构（构件）抗爆”相结合的设计思想，发明了浅基础可移动式防撞装置和自动升降式防撞柱系统等安全距离保障措施。

考虑钢梁悬链线效应和楼板薄膜效应，提出了钢框架结构抗连续性倒塌理论分析模型以及结构局部和整体混合分析计算方法,揭示了钢柱失效时间、残余承载力、不同位置边柱失效的约束状态、钢材力学性能动力效应等对钢框架结构抗连续性倒塌的影响，提出了钢结构框架体系抗连续性倒塌实用设计方法。

针对温度和应变率对玻璃和夹层材料力学性能的影响问题，建立了考虑温度、应变率和大变形影响的材料统一本构模型，剖析了爆炸作用下建筑玻璃幕墙的破坏模式，考虑负压影响建立了评估建筑玻璃幕墙抗爆性能的超压-冲量法。

研究成果获授权发明专利5项，承担了上海虹桥交通枢纽、上海中心、乌鲁木齐机场扩建工程等重大工程的防爆安全评估和幕墙、结构抗爆分析，主持编写了我国《民用建筑防爆设计标准》（报批稿）。

本次学术交流的圆满完成，得到了同济大学教授、比利时皇家艺术与科学院外籍院士李国强及其研究团队的大力支持，在此《建筑结构学报》编辑部全体工作人员深表谢意！

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微信编辑：刘安然

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