硕果斐然 科技研发领跑创优之路
阅读:3160 2021-09-03

日前,2021年度广东省钢结构科学技术奖获奖项目公布,公司参与研究的《强风地区金属屋面系统工程关键技术与应用》《弦支穹顶结构的分析设计理论、关键建造技术及创新实践》项目分别荣获特等奖、一等奖。


特等奖:强风地区金属屋面系统工程关键技术与应用


近年来极端天气灾害增多增强,导致大跨度钢结构金属屋面受灾破坏事故频发,使得金属屋面系统抗风问题成为各方关注的焦点。本项目主要研究强风(基本风压不小于0.5kN/㎡)易发多发地区的金属屋面设计、制作及安装,以减少风灾损害,符合国家技术经济政策和绿色评价标准,做到技术先进、安全耐久、确保质量、经济合理。


项目组针对建筑金属围护系统最常见的风致破损情况,通过长期的深入研究和大量的检测实践,发现建筑金属围护系统出现掀揭、渗漏等问题的根源在于建筑工程项目对围护系统缺乏有效设计、施工指引及性能检测,缺乏合理的抗风性能设计标准,亟待研究合适的强风地区金属屋面关键技术。

 

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湛江部分沿海建筑在风灾中受损严重

 

项目组对广东沿海台风多发地区进行了调研,并借鉴了澳大利亚、日本、中国台湾的先进经验,与有关生产、研究机构进行了广泛、深入地交流。本项目取得了以下创新成果:


1.提出建筑围护结构极值风压的检测方法、名义封闭屋盖结构风致内压的试验方法,有效提高了风荷载试验检测精度。

2.提出了屋面风敏感区域风压的计算方法,以及减缓金属屋面系统风荷载的局部外形优化措施和提高抗风承载力的构造措施,显著增强了金属屋面抗风性能。

3.研发了金属屋面系统综合物理性能检测装置、金属屋面系统动态风荷载模拟试验装置,改进和完善了检测方法。

4.首次提出了金属屋面系统抗风性能的评价方法,保证了金属屋面抗风的安全可靠性。

 

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金属屋面抗风携碎物冲击性能、抗动态风压风揭试验

 

本项目发表论文8篇,取得专利7项、软件著作权1项。项目成果已成功应用于港珠澳大桥珠海旅检大楼金属屋面、澳门轻轨氹仔线、澳门东亚运动会主场馆金属屋面等一批改建和新建的建筑金属围护系统,并多次承受强台风的考验;主编了广东省标准《强风易发多发地区金属屋面技术规程》,取得了显著的经济和社会效益,成果实用性强,对强台风地区的建筑金属围护系统工程具有重要的指导意义。经广东省钢结构协会科技成果鉴定,项目总体上达到了国际先进水平,在建筑围护结构极值风压的检测方法、屋面风敏感区域风压的计算方法和金属屋面系统抗风性能的评价方法等方面达到国际领先水平。


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省标通过专家评审

 

一等奖:弦支穹顶结构的分析设计理论、关键建造技术及创新实践


项目的科技创新内容:


1.提出自平衡逐圈预应力确定法,对弦支穹顶结构的设计索力提供理论依据,通过数字分析验证其实用性。

2.首次将改进的模拟植物生长算法用于弦支穹顶结构的预应力优化问题,解决了用传统方法难以处理的工程问题,且该算法在优化过程中表现出良好的优化效果及优化效率,证明了其实用性及可行性。

3.运用改进的随机缺陷模态法对弦支穹顶结构进行缺陷分析,探究缺陷对该结构的影响,指导实际设计工作。

4.采用支座大质量法对弦支穹顶结构进行分析时,充分考虑到预应力拉索发生了多次松弛张紧的循环过程,对该结构进行动力分析,掌握该结构在地震作用下的受力特性。

5.提出弦支穹顶结构风振系数的确定方法,对其进行风振分析,可为风敏感结构体系提供解决方法。

6.体育馆在安装屋面幕墙的过程中,幕墙安装顺序的变化会引起弦支穹顶结构内力、位移发生改变,并有可能导致拉索索力松弛。以往该类结构在设计时,往往忽略这一过程的影响,本项目考虑施工过程的影响,更加贴合工程实际情况,所得结果对实际工程具有指导意义。

7.三维弯扭空间管网格地面拼装成形及精度控制技术、双向斜交斜放空间网格钢结构高空原位安装措施及稳定性控制技术,保证该类大型复杂空间结构体系施工安全及精度。

8.大开口车辐式索承网格结构索杆体系张拉施工全过程模拟分析,从全面的结构分析入手,充分了解该结构的受力特点,再具体模拟各种工况进行施工阶段的分析,确保施工之前可能出现的情况分析透彻。

 

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肇庆新区体育中心场馆整体结构轴测图

 

本研究共获得10项专利,其中3项国家发明专利、7项实用新型专利;发表22篇文章(其中2篇SCI收录,11篇EI收录)。


项目成果突破常规,拥有自主知识产权,所有技术均已推向市场,已经在国内包括肇庆新区体育中心场馆、厚街体育馆、常州市体育馆、福州海峡奥体项目、郑州市奥林匹克体育中心、绍兴山水三馆、济南奧体中心体育馆、宿迁体育馆、青岛市民健身中心和葫芦岛体育馆等10个大型项目进行运用。上述技术不仅在设计阶段对弦支穹顶结构的找力缺陷、风振等各个环节进行更为深入的研究,并且通过准确的计算分析结果对施工阶段提出了保证安全及效率的施工建议,项目实践也验证了本研究技术创新点的实用性和高效性,以上技术推动了大跨度结构领域的发展,可为今后类似项目提供宝贵的经验,为社会带来巨大的经济效益。

 

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屋面板及幕墙安装完毕示意图

 

近年来,公司认真贯彻新发展理念,积极推进科技研发与创新创优,推动钢结构设计与建造技术的融合,在钢结构、大跨度建筑等方面深入探索,不断取得新突破,为公司转型升级提供技术支撑,以实际行动推动行业高质量发展。


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