[01051607]超高层及大跨空间钢结构施工过程中关键技术与工程应用

本项目属土木建筑结构学科领域，涉及金属结构和土木建筑工程施工。超高层及大跨空间钢结构的建设在我国得到了快速发展，工程项目数量多、结构形式趋向复杂化。施工安装具有构件安装过程精度控制要求高，现场拼装及悬空作业点多，结构体系复杂等特点。在施工过程中存在尚未解决的主要技术难题有：（1）大型空间钢结构施工过程中主体结构和临时支撑安全性和可靠性分析方法尚不成熟；（2）超高层钢结构施工过程及施工终态分析方法尚未完善；（3）高强度螺栓施拧顺序和扭矩在施工过程中可靠性检测方法尚未建立；（4）大型复杂空间钢结构施工过程中安全性实时监测技术尚不完善。本项目在教育部博士学科点专项基金、北京市自然科学基金、青岛市建设事业科技发展项目、上海市科学技术委员会科研项目等资助下，历时10余年，针对以上问题系统研究了超高层及大跨空间钢结构施工安装过程中的关键技术。本项目取得的主要创新性成果有：（1）建立了大跨空间钢结构施工过程中主体结构安装和支撑拆除动态模拟分析方法，提出了施工过程跟踪策略，解决了施工过程中主体结构安全稳定性计算与控制问题，为大跨空间钢结构施工过程中安全性能评估提供了可靠技术依据。（2）建立了超高层建筑钢结构施工过程及施工终态分析方法，提出按时段离散且时间冻结分析方法模拟各施工段结构力学性态，建立了超高层钢框架体外塔吊提前附着空间建模分析新方法，解决了超高层建筑钢结构安全施工以及与土建施工主体交叉无空间的技术难题。（3）针对高强度螺栓施工阶段施拧顺序和应变松弛进行了试验研究，建立了高强度螺栓扭矩检测和预拉应变随时间变化试验新方法，提出了高强度螺栓施拧顺序和扭矩在施工过程中终拧可靠性检测新技术。（4）建立了大型复杂钢结构施工过程监测关键参数及测点布置分析方法，提出时变施工过程中动态及动力稳定性监测分析方法。解决了大型复杂钢结构施工过程中安全性实时监测问题，为大型复杂钢结构施工过程分析与监测提供了理论分析依据。本项目研究成果已纳入国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205），获授权发明专利2项，国家级工法1项，出版学术专著2部，发表论文65篇，被CNKI《中国引文数据库》引用127次，其中他引110次。本项目研究成果密切结合实际工程，形成了超高层及大跨空间钢结构施工过程中关键成套技术，被长江精工钢结构股份有限公司、中国二十二冶集团有限公司等多家单位采用并直接应用于国家大剧院、浦东干部学院、北京五棵松篮球馆、新加坡航空公司A380飞机库、北京凤凰卫视传媒工程、青岛开发区国际贸易中心等国内外近百个工程中。近三年，实现新增产值36.27亿元，新增利税6.09亿元，增收节支1.07亿元，经济效益7.16亿元。本项目研究成果对推动我国大跨度空间钢结构和超高层钢结构施工过程分析和设计新技术的应用和推广起到了突出的推动和示范作用，产生了巨大的经济效益和社会效益，具有广阔的应用前景。