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学术前沿 | 走访天津大学建筑设计规划研究总院有限公司工程技术研究院团队

天津大学建筑设计规划研究总院有限公司工程技术研究院研发团队是天大设计总院以有组织的科研为目的建设的科技创新平台,秉承“创新融合 开放发展”的团队精神,长期致力于装配式建筑技术、大跨空间钢结构、幕墙、组合结构、复杂结构、工程结构抗震与减隔震(振)、工程结构地震损伤评估及韧性设计理论的科学研究、技术开发和工程技术服务工作。团队以“1+N”的组织模式运行:“1”为丁永君大师工作室,“N”为分步做强总院原有四个省部级工程技术中心,建立新业务技术孵化中心,纳入、组建专项技术研发中心。

作为天津大学在服务城市建设高质量发展的实践前沿力量之一,团队聚焦国家重大战略需求,在装配式建筑技术体系、大跨钢结构、组合结构等领域取得了系列创新性成果,成功应用于实际工程,获得了显著的社会、经济和环境效益。

领军人物

丁永君

全国工程勘察设计大师

总院有限公司顾问总工程师,研究员,研究生导师

全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会委员,天津市超限高层抗震审查委员会主任委员

于敬海

天津市工程勘察设计大师

总院有限公司总工程师,研究员

天津大学硕士生导师,国家一级注册结构工程师

天津市超限高层抗震审查委员会副主任委员,中国建筑金属结构协会专家委员会委员

张锡治

总院有限公司副总经理,总工程师,研究员

天津大学博士生导师,英国注册结构工程师

天津市装配式建筑工程技术中心主任,住建部科技委超限高层建筑工程技术专委会委员

2023年6月9日,《建筑结构学报》编辑部一行3人走访了天津大学建筑设计规划研究总院有限公司工程技术研究院团队。天大设计总院副总经理、总工程师、工程技术研究院院长张锡治,副总经理贾莉,总工程师、工程技术研究院技术总监于敬海及团队骨干成员闫翔宇、章少华、王海平、王彬等10余人参加了本次交流活动,交流会由张锡治主持。

交流现场


合影

天大设计总院副总经理贾莉代表天大设计总院对编辑部的到访表示热烈欢迎,全国勘察设计大师、天大设计总院顾问总工程师丁永君恰逢出差,远程表达对李淑春主编一行的欢迎。工程技术研究院各中心负责人分别介绍各自技术方向与相关科研、工程实践和获奖情况。

装配式建筑技术研发与工程应用

1. 复合键槽连接装配式剪力墙结构体系

依托国家自然科学基金面上项目,研发装配式剪力墙复合键槽连接技术,在试验研究和理论计算方面取得了系列研究成果,高效解决了装配式剪力墙结构竖向钢筋套筒灌浆连接及浆锚连接中存在的制作与施工精度要求高、安装就位困难、装配效率低、灌浆密实度不易保证等共性技术难题。技术成果获得华夏建设科学技术奖和天津市科技进步奖,主编CECS标准《复合键槽连接装配式剪力墙结构技术规程》。技术成果在天津市双青新家园、天津大学新校区硕士研究生公寓、万科中新生态城住宅、金隅金成府高层住宅等多个工程项目中应用,取得了良好的经济、社会和环境效益。


2. 高性能装配式框架结构体系

依托国家自然科学基金和天津市科技计划重点项目,研发了钢节点连接装配式PC框架结构和装配式混合结构两种新体系,从构件、节点、结构层面开展了系统全面的试验和理论研究。新体系充分发挥了钢和混凝土各自优势,通过预制柱中钢套箍实现与预制梁的装配连接,具有施工效率高、连接质量可控等优势。新体系兼顾结构性能、施工效率和经济性,技术成果达到国际领先水平。在坝道工程医院综合实验基地学员宿舍、中铁大桥局建筑装配科技有限公司职工宿舍及食堂、无极皮革后整循环经济产业基地人才公寓等多个工程项目中成功应用,取得了良好的经济、社会和环境效益。

体系1:钢节点连接装配式混凝土结构研发与工程应用

体系2:预制混凝土柱-钢梁混合结构研发与工程应用

3. 可更换耗能段混合框架+偏心支撑结构体系

依托国家自然科学基金,开展了可更换耗能段混合框架+偏心支撑结构体系与设计理论研究。基于偏心支撑与预制混凝土柱-钢梁混合结构的创新融合,提出了可更换耗能段混合框架+偏心支撑结构。该体系由偏心支撑与主体框架组成双重抗侧力体系,基于时序耗能概念形成分阶段屈服机制,采用可更换耗能段提升结构抗震韧性;基于混合结构特性,提出了基于预设屈服机制与目标位移的结构抗震设计理论。


4. 基于摩擦耗能连接的模块化钢结构体系

研发了一种基于摩擦耗能连接的模块化钢结构体系,体系由若干模块单元组成,模块间通过连接墙板或梁相连,模块柱间通过预应力钢绞线紧固连接,上下模块柱间设置可控滑移量摩擦耗能装置,实现地震下耗能和变形控制,在达到规范弹塑性位移角限值时,主体结构无损伤,结构具有优良的抗震性能和韧性性能。










5. 新型装配式钢结构住宅技术与应用

针对装配式钢结构住宅体系关键技术难题,提出采用热轧H型钢框架-钢板墙结构体系。新体系采用刚度大、抗震性能优良、预制程度高、装配效率高的钢板墙作为抗侧力体系,宽翼缘H型钢作为框架柱,梁柱节点处无需设置贯通隔板或内隔板,节点构造简单,加工制作方便,装配化程度高,现场施工安装速度快,可显著缩短施工周期。研发成果应用于兰州新区保障性住房建设项目(二期),该项目10万平米,单体装配率达76%,为AA级装配式建筑,是我国西北地区规模最大、甘肃省首个装配式钢结构住宅示范项目,也是国家重点研发计划绿色建筑及建筑工业化重点专项科技示范工程,获“第十三届中国钢结构金奖工程”、“教育部2021年度优秀工程勘察设计奖(建筑工业化)一等奖”、“中国勘察设计协会优秀设计(建筑工业化)二等奖”,入选住建部装配式钢结构住宅示范项目案例集。

典型复杂工程关键技术研究与应用

1.翔宇旅游观光打卡地项目

项目概况:项目位于山东省临沂市河东区滨河东路与李公街交汇处,由2号楼、拱门和网红楼组成,在离地约100 m高度处通过天廊连为一体,形成多塔连体的高层建筑,天廊总长约108 m,宽度为5 m。拱门由四个钢拱、斜撑及横梁组成,拱顶高度为95.5 m,作为天廊的支承结构。

结构设计特点:根据多塔连体结构的跨度、高度以及各塔楼的刚度和动力特性差异,本项目采用弱连接设计理念来降低大跨度连廊对各塔楼受力和抗震性能的影响。通过采用合理弱连接体设计方案,减少了大跨钢连廊对各塔楼的影响,连廊支座布置方案和选取的抗震支座实现了预期弱连接设计理念,满足大震作用下变形需求,同时通过采用TMD减振设计,有效控制了大跨连廊在人群荷载激励下的竖向振动加速度。


2. 南阳黄山遗址考古大棚

项目概况:黄山遗址位于南阳市东北部卧龙区蒲山镇黄山村南、白河西岸,是一处新石器时代仰韶文化、屈家岭文化、石家河文化玉石器制作特征鲜明的中心性聚落遗址,入选2021年度全国十大考古新发现。黄山遗址考古保护大棚投影面积约8000平方米。

结构设计特点:根据考古发掘现场文物保护要求,须保证考古保护大棚内部无立柱、无下挖基础。基于考古大棚的特殊要求,本项目采用塔索式门式刚架配重混合结构,塔架高26.1 m,考古大棚跨度70 m、高10.5 m。通过在大棚东西两侧设置塔架和悬索,实现了大棚内无任何立柱,同时综合考虑装配式技术、拉索张拉方案、构件运输和现场条件等因素,形成了模块化拼装的考古大棚,为现场考古提供了一个易控的环境空间。

3. 2022年北京冬奥会场馆

项目概况:河北北方学院体育馆为2022年冬奥会的基础项目工程,为甲级体育馆,具有承担全国性综合运动会及国际级单项赛事的能力。结构跨度较大,跨径最短向达84 m;屋顶结构平面为不规则形状,屋面曲面很难找到规则方程;由于建筑高度受限,屋顶钢结构高度要求在6 m左右,短轴方向矢跨比约为1/14,属于扁平屋盖。

结构设计特点:屋顶采用类椭球形弦支穹顶结构,屋盖平面投影不是标准的圆形或椭圆形,而是由八段圆弧构成的类椭圆形组合曲线。平面投影尺寸约为89.90 m×82.70 m,网壳高度为25.36 m,节点形式为焊接球节点。整个屋盖结构由外圈32个支承点支承于顶标高不同的钢筋混凝土框架柱牛腿上。撑杆、径向拉杆和环向拉索形成了统一的有机整体。

4. 任丘体育馆异形幕墙

项目概况:本项目位于任丘市,占地面积42亩,建筑面积约15880平方米。体育馆由运动场地、看台、辅助用房和设施等部分组成。体育馆采用“含苞待放的荷花”的意向,利用体育馆的罩棚单元,形成荷花的花瓣形状,花瓣单元沿一条曲线连续律动,构成生动立体的完整荷花形象。

幕墙设计特点:项目中异形曲面的花瓣造型、复杂造型下排水的需求以及建筑师希望透明围护部分做出钻石切面的模样为幕墙的分格造型造成了极大的困难。通过使用三维建模软件以及grasshopper来模拟雨水流经,并结合花瓣造型的坡度为铝镁锰屋面板排布提供了依据,为外层装饰铝板幕墙做出多种分格造型方案,实现了项目的造型需求。

5. 天津地铁4号线东南角站新增文物展厅项目

项目概况:天津卫故城东城墙遗址发掘项目位于天津市南开区东南角,为天津古城墙的角楼所在地之一,城墙遗址的考古发掘为天津卫城的始建提供了考古实证。为解决东南角车站建设和城墙遗址保护的矛盾,地铁4号线东南角站建设地下文物展厅,原址原位保护天津卫古城墙遗址。

结构设计特点:新增文物展厅位于地下且位于地铁正上方,深度约20m。通过采用合理的支护设计,盖挖和托换技术、预应力技术,古城墙遗址文物保护技术,以及展厅主体结构与古城墙遗址的震振控制技术,满足了古城墙遗址原址原位保护所带来的展厅主体结构、地铁设施建设和市政道路正常通行等多重需求,解决了施工和运营期间对基坑、结构、古城墙遗址的变形、稳定性以及震振控制等技术难题。


科研与设计成果

团队近年来承担国家自然科学基金、国家住建部科技项目、天津市科技计划重点项目、天津市建委科技计划项目、应用技术开发项目等国家和省部级项目20余项。研究成果获省部级科学技术奖一等奖2项,二等奖2项,三等奖3项;省部级优秀设计奖一等奖12项,二等奖18项。在国内外权威学术期刊上发表论文100余篇(SCI/EI收录55篇);获授权国家发明专利10项,实用新型专利63项,软件著作权2项。主编《天津市装配式建筑评价标准》《天津市装配整体式混凝土剪力墙结构设计规程》《天津市装配整体式框架结构技术规程》《天津市建筑工程减隔震技术规程》及CECS《复合键槽连接装配式剪力墙结构技术规程》《预制柱-钢梁混合结构技术规程》等标准25部,参编国家和行业标准3部。出版《钢节点连接装配式框架——试验、理论与应用》专著1部。

优秀设计与科技获奖

论文入选《建筑结构学报》高被引论文TOP100榜单

高水平学术论文


规程与专利

学术交流

交流会最后,张锡治向编辑部赠送新出版的专著《钢节点连接装配式框架——试验、理论与应用》,李淑春副主编也将最新一期《建筑结构学报》杂志赠予设计团队。

通过本次学术走访活动,加深了《建筑结构学报》编辑部与天津大学建筑设计规划研究总院有限公司工程技术研究院团队的相互了解,期待今后开展更多的交流合作!本次学术走访活动得到了天大设计总院工程技术研究院团队的大力支持和周到安排,《建筑结构学报》编辑部全体工作人员深表谢意!

供稿专家:章少华

《建筑结构学报》是中国科学技术协会主管、中国建筑学会主办的学术性期刊,创刊于1980年,至今已出版至第44卷。本刊被美国工程索引(EI)Compendex、《中文核心期刊要目总览》、《中国科学引文数据库》、《中国科技期刊引证报告》等国内外数据库收录。

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