各有关单位：

按照《关于开展2020年度第五届陕西省土木建筑科学技术奖推荐工作通知》要求，现对我校主持申报项目的有关信息进行公示，公示期为2020年1月7日-2020年1月11日。公示期内，任何单位或者个人对公示信息持有异议的，可以以书面方式向科技处提出，并提供必要的证明材料。

联系人：刘芳园  王锵         联系电话：82312677

一、项目基本情况

（1）项目名称：多高层钢结构体系关键技术及应用研究

Research on Key Technology and Application of Steel Structure System

（2）主要完成人：郭宏超、于金光、高志宏、李慧、刘云贺、高兑现、李慎、李峰、潘秀珍、王振山

（3）主要完成单位：西安理工大学，西安建筑科技大学，

中铁第一勘察设计院集团有限公司

（4）计划（基金）名称和编号：

（1）国家自然科学基金（51408461）：半刚性部分组合框架-钢板剪力墙新结构体系抗震性能及设计方法研究；

（2）国家自然科学基金（51308454）：柔性钢框架-再生混凝土墙板混合结构体系性能及设计理论研究；

（3）中国博士后科学基金（2013M542371）：再生混凝土墙板-半刚性钢框架住宅体系抗震机理研究；

（4）陕西省自然科学基金（2013JQ7006）：抗弯框架-钢板剪力墙结构设计方法研究；

（5）陕西省自然科学基金（2017JQ5064）：装配式钢板剪力墙模块划分及力学性能研究。

二、项目简介

本项目研究内容及成果属于土木建筑结构领域。

我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇处，是世界上地震灾害最严重的国家之一。高层建筑由于人员和财富集中，随着建筑高度的增加，水平荷载成为控制结构设计的主要因素，高层建筑中抗侧力结构体系的选择、结构延性和耗能能力的大小决定了结构的抗震性能，选用合理的结构体系和高效的抗侧力构件能有效提高建筑的综合防灾能力。

项目基于我国近年来多高层建筑的发展趋势，以结构抗侧力体系为主线，针对广泛应用的半刚性框架-钢板剪力墙结构，钢与混凝土部分组合框架-钢板剪力墙结构，高强钢框架-偏心支撑结构，以及装配式钢框架-轻质墙板结构体系开展了系统的研究工作，分析了不同结构体系的内力转换与耗能机理，揭示结构的地震损伤演化过程，形成了静载和动载作用下的结构分析方法和设计理论。主要创新成果包括：

（1）国内外首次开展了半刚性框架-钢板剪力墙结构的试验和理论研究，揭示了边缘构件对钢板墙抗剪极限承载力、初始刚度及延性的影响规律，分析钢板剪力墙结构的地震损伤演化全过程，提出了考虑节点刚度影响的半刚性框架-钢板剪力墙结构设计理论和方法。

（2）突破了钢与混凝土部分组合柱中半刚性节点设置的技术难题，有效避免了钢板剪力墙结构平面内的“沙漏现象”，解决了框架柱易发生面外失稳和板件的局部屈曲问题。开展了钢与混凝土部分组合框架-钢板剪力墙结构的试验和理论研究，建立了部分组合柱-钢梁的半刚性连接力学模型，考虑轴压和剪切作用，给出了柱柔度系数和等效刚度的计算方法。

（3）开发了新型带耗能器的偏心支撑结构和高强钢框架-偏心支撑结构，给出了新型偏心支撑结构的弹性刚度和极限承载力计算方法，建立耗能梁段转角与结构之间的变形协调方程，揭示了结构罕遇地震下的层剪力分布状态，提出了基于性能的抗震设计方法。

（4）首次将由再生骨料制作的轻质墙板应用于柔性钢框架，系统揭示了再生骨料强度、取代率、墙板厚度、节点连接刚度、挂点布置等因素对结构性能的影响规律，建立了各影响参数对结构承载力和刚度贡献的计算方法，开发了内嵌、外挂轻质墙板的装配连接技术，提出了装配式钢框架-轻墙结构的设计理论和方法。

本项目在国家自然科学基金、中国博士后自然科学基金和省部级科技计划等科研项目支撑下，研究历时10年，先后投入近300万元研究经费，参编地方标准1部，获授权专利18项，在国内外学术期刊发表学术论文67篇，其中SCI、EI收录32篇，15篇代表性论著被国内外学者引用354次，培养博士、硕士研究生34名。相关成果获第三届陕西省土木建筑学会青年科技奖和2015年中国铁道建筑总公司科学技术奖一等奖。经教育部科技查新工作站（Z08）查新，“在国内外公开发表的中外文献中，与本项目查新点完全相同的未见报道”。本项目理论及技术研究成果在大庆西站高铁站房、兰州新区保障性住房项目、西安迈科商业中心、西安绿地中心B座、郑西高铁西安动车段高级修项目、长安新区热力有限公司第二热源站办公楼等大型公共建筑和复杂商业综合体工程中得到了示范和应用，新增产值4850万元，节省支出3500万元，新增利润1550万元。成果应用保障了大型复杂公共建筑的安全和冗余度，提高了结构体系的综合防灾减灾能力，对西部城市基础设施建设、社会公共安全、绿色节能新技术应用等具有重要推进作用，产生了显著的环境效益和社会效益。

本项目的主要发现、发明及创新点：

（1）国内外首次对半刚性框架-钢板剪力墙结构开展了全面系统的试验和理论研究工作，提出了考虑梁柱节点刚度影响的钢板剪力墙结构设计理论和方法，为抗震设防区半刚性框架与钢板剪力墙的组合使用提供了新途径。该结构体系不仅考虑了承载力的要求，同时也兼顾了节点和结构的延性，具有简化施工、抗震性能优越、高效利用材料等特点，具有非常良好的推广应用价值。

（2）国内外首次对钢与混凝土部分组合框架—钢板剪力墙双重抗侧力体系开展了全面系统的试验和理论研究工作。解决了钢与混凝土组合柱中半刚性节点的设置难题，通过引入混凝土组件建立了部分组合柱-钢梁的半刚性连接力学模型，提出了带有钢与混凝土部分组合柱钢板剪力墙结构的设计方法，形成了“强框架、弱墙板”，“强柱弱梁”的新型结构体系，研究成果填补了国内相关研究的空白。

（3）创新发明了高强钢框架-偏心支撑结构新技术，开展了全面系统的试验和理论研究工作，高强钢框架-偏心支撑体系既吸取了偏心支撑结构优异的抗震耗能特性，又有效地将高强钢材应用到多高层建筑中，达到节约钢材的目的，有良好的经济效益，对推动高强钢在我国建筑领域的应用有重要意义。

（4）国内外首次将由再生骨料制作的轻质墙板引入轻型钢框架，开发了适用于多高层住宅的装配式钢框架-轻墙结构的设计理论和方法。由再生骨料制作的轻质墙体热工性能好、导热系数小、节能环保，能有效解决废弃混凝土的出路问题，符合国家可持续发展战略，研究成果在钢结构住宅中具有良好的应用推广前景。

三、主要完成人情况

第一完成人郭宏超，西安理工大学教授，博士生导师，担任本项目总负责人。创新发明了“半刚性框架-钢板剪力墙结构体系”，提出了考虑节点刚度影响的半刚性框架-钢板剪力墙结构设计理论和方法。创新发明了“外挂式墙板装配技术”，建立了适用于多高层住宅的装配式钢框架-轻墙结构的设计理论和方法。

第二完成人于金光，西安建筑科技大学副教授，硕士生导师。发明了“半刚性框架-防屈曲钢板剪力墙结构体系”、“肋板约束型和带有横向撑杆的型钢约束型钢板剪力墙结构体系”和“预应力钢与混凝土部分组合框架-钢板剪力墙结构体系”，针对钢板剪力墙结构全面开展了考虑不同边框连接特性、不同边框轴压荷载、不同边框材料和不同墙板形式的抗震性能和设计方法的研究，并结合大量试验研究，建立了钢板剪力墙结构的成套理论和设计方法。

第三完成人高志宏，中铁第一勘察设计院集团有限公司处总工程师，城市轨道与建筑设计研究院副院长，教授级高工。在本项目中结合钢框架支撑结构的基本设计理论和方法，进行大型复杂结构的弹塑性时程分析，优化结构布置方案。创新性提出了轻质墙板与钢框架的装配连接方式和构造。

第四完成人李慧，中铁第一勘察设计院集团有限公司教授级高工，城市轨道与建筑设计研究院所长。在本项目中根据钢板剪力墙结构的基本设计理论和方法，在大庆西站高铁站房项目中进行大型复杂结构的弹塑性时程分析，优化了结构布置方案。创新性提出了适用于大跨距结构的装配式桁架檩条。

第五完成人刘云贺，西安理工大学副校长，教授，博士生导师，长期从事工程结构抗震方面的研究。在本项目中参与了全螺栓装配式梁柱节点和装配式钢框架-轻质墙板结构抗震性能研究，负责理论分析指导。

第六完成人高兑现，西安理工大学土木建筑工程学院教授，硕士生导师。在本项目中参与了全螺栓装配式梁柱节点和全螺栓干式连接装配式楼板承载性能研究，主要负责理论分析指导。

第七完成人李慎，西安理工大学讲师。创新性提出了高强钢框架-偏心支撑结构，提出基于性能的抗震设计方法。

第八完成人李峰，西安建筑科技大学副教授，硕士生导师。在本项目中针对钢板剪力墙结构开展了考虑不同边框形式和不同墙板形式的抗震性能和设计方法的研究，并结合试验研究，建立了相应钢板剪力墙结构的设计方法。

第九完成人潘秀珍，西安理工大学副教授，硕士生导师。在本项目中负责带耗能器偏心支撑结构的研究，建立耗能器刚度与单斜杆偏心支撑的刚度匹配关系，提出了带耗能器偏心支撑结构的耗能机理和设计策略。

第十完成人王振山，西安理工大学副教授，硕士生导师。在本项目中参与了半刚性框架钢板剪力墙结构研究、装配式钢框架-轻质墙板结构抗震性能研究，负责数值仿真计算等工作。

四、完成人合作关系说明

（1）完成人郭宏超、刘云贺、高兑现、李慎、潘秀珍、王振山为西安理工大学项目组成员，均是西安理工大学土木建筑工程学院研究人员。郭宏超为本项目总负责人，是2018年度陕西省土木建筑协会青年科技奖的获得者，是支撑本项目的国家自然科学基金、中国博士后科学基金的第一完成人，在本项目中主要负责半刚性框架钢板剪力墙结构研究、装配式钢框架-轻质墙板结构抗震性能研究等工作。刘云贺在本项目中参与了全螺栓装配式梁柱节点和装配式钢框架-轻质墙板结构抗震性能研究，负责理论分析指导。高兑现在本项目中参与了全螺栓装配式梁柱节点和全螺栓干式连接装配式楼板承载性能研究，主要负责理论分析指导。李慎系统研究了高强钢框架-偏心支撑结构的变形机制，提出层剪力分布和理想失效模式，提出了基于性能抗震设计方法。潘秀珍在本项目中主要负责带耗能器偏心支撑结构的研究，建立耗能器刚度与单斜杆偏心支撑的刚度匹配关系，提出了带耗能器偏心支撑结构的耗能机理和设计策略。培养硕、博士研究生多名。王振山在本项目中负责数值仿真计算，并共同开展该项技术在实际工程中的应用推广工作。

（2）完成人于金光、李峰为本项目第二完成单位西安建筑科技大学项目组成员。2008.07-2012.01，郭宏超在西安建筑科技大学读博期间与李峰、于金光合作开展“半刚性框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究”、“防屈曲钢板剪力墙抗震性能试验研究”等项目研究，共同发表学术论文，共同完成了“多高层钢结构体系关键技术及应用研究”，并在兰州新区保障性住房项目、西安绿地中心B座、西安迈科商业中心项目等工程中进行了推广应用。

（3）完成人高志宏、李慧为本项目第三完成单位中铁第一勘察设计院集团有限公司项目组成员，与西安理工大学和西安建筑科技大学有长期密切的合作关系，通过联合科技攻关，共同完成了“多高层钢结构体系关键技术及应用研究”，并在大庆西站站房和郑西高铁西安动车段高级修项目中进行了推广应用。高志宏、李慧合作申请了国家专利局授权实用新型专利，合作发表学术论文。

五、完成单位排序及贡献

（一）西安理工大学课题组为本项目第一完成单位，项目中具体贡献有：

（1）针对半刚性框架-钢板剪力墙结构进行试验和理论研究，提出了考虑梁柱节点刚度影响的钢板剪力墙结构设计理论和方法，为抗震设防区半刚性框架与钢板剪力墙的组合使用提供了新途径。

（2）将由再生骨料制作的墙板引入钢框架，建立了适用于多高层住宅的装配式钢框架-再生墙板结构的设计理论和方法。

（3）开展了新型带耗能器的偏心支撑结构和高强钢框架-偏心支撑结构的抗震性能和设计方法研究，给出了新型偏心支撑结构的弹性刚度和极限承载力计算方法，建立耗能梁段转角变形与结构变形之间的变形协调方程，揭示了结构罕遇状态下的层剪力分布状态，提出了基于性能的抗震设计方法。

（二）西安建筑科技大学课题组为本项目第二完成单位，在本项目中的贡献：

（1）创新发明了“半刚性框架-防屈曲钢板剪力墙结构体系”、“肋板约束型和带有横向撑杆的型钢约束型钢板剪力墙结构体系”，针对钢板剪力墙结构全面开展了考虑不同边框连接特性、不同边框轴压荷载和不同墙板形式的抗震性能和设计方法的研究，并结合大量试验研究，建立了钢板剪力墙结构的成套理论和设计方法；

（2）创新发明了“预应力钢与混凝土部分组合框架-钢板剪力墙结构体系”，系统采用腹板双角钢、平齐端板和对穿螺栓连接、横向系杆和斜向系杆、十字加劲和防屈曲钢板墙结构的试验研究和理论分析，并建立成套设计理论和方法。

（3）积极开展项目研究成果的推广应用，并在多个使用钢板剪力墙结构的工程项目中进行技术指导工作。

（三）中铁第一勘察设计院集团有限公司课题组为本项目第三完成单位，在本项目中的贡献：

（1）根据项目组提出的钢板剪力墙结构的基本设计理论和方法、钢框架-支撑结构基于性能的设计方法，积极开展项目研究成果的推广应用，在大庆西站高铁站房和郑西高铁西安动车段高级修等项目中，进行了大型复杂结构的弹塑性时程分析，准确分析结构的损伤发展过程、掌握强震作用下结构耗能机理和破坏机制，优化了结构布置方案。通过科研成果在实际工程项目的应用，对试验及理论研究结果进一步修正完善，为多高层钢结构体系抗震防灾关键技术提供了坚实的理论基础。

（2）创新发明了“装配式轻质墙板连接技术”和“大跨距装配式桁架檩条技术”，并建立了成套设计施工方法和构造措施。

六、完成单位合作关系说明

（1）西安理工大学为本项目第一完成单位，课题组成员有郭宏超、刘云贺、高兑现、李慎、潘秀珍、王振山，均是西安理工大学土木建筑工程学院研究人员。郭宏超为本项目总负责人，是2018年度陕西省土木建筑协会青年科技奖的获得者，是支撑本项目的国家自然科学基金、中国博士后科学基金的第一完成人，在本项目中主要负责半刚性框架钢板剪力墙结构研究、装配式钢框架-轻质墙板结构抗震性能研究等工作。刘云贺在本项目中参与了全螺栓装配式梁柱节点和装配式钢框架-轻质墙板结构抗震性能研究，负责理论分析指导。高兑现在本项目中参与了全螺栓装配式梁柱节点和全螺栓干式连接装配式楼板承载性能研究，主要负责理论分析指导。李慎系统研究了高强钢框架-偏心支撑结构的变形机制，提出层剪力分布和理想失效模式，提出了基于性能抗震设计方法。潘秀珍在本项目中主要负责带耗能器偏心支撑结构的研究，建立耗能器刚度与单斜杆偏心支撑的刚度匹配关系，提出了带耗能器偏心支撑结构的耗能机理和设计策略。培养硕、博士研究生多名。王振山在本项目中负责数值仿真计算，并共同开展该项技术在实际工程中的应用推广工作。

（2）西安建筑科技大学为本项目第二完成单位。课题组成员有于金光和李峰。2008.07-2012.01第一完成人郭宏超在西安建筑科技大学读博期间与李峰、于金光合作开展“半刚性框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究”、“防屈曲钢板剪力墙抗震性能试验研究”等项目研究，共同发表学术论文，共同完成了“多高层钢结构体系关键技术及应用研究”，并在兰州新区保障性住房项目、西安绿地中心B座、西安迈科商业中心项目等工程中进行了推广应用。

（3）中铁第一勘察设计院集团有限公司为本项目第三完成单位，该单位课题组与西安理工大学和西安建筑科技大学有长期密切的合作关系，通过联合科技攻关，共同完成了“多高层钢结构体系关键技术及应用研究”，并在大庆西站站房和郑西高铁西安动车段高级修项目中进行了推广应用。高志宏、李慧合作申请了国家专利局授权实用新型专利，合作发表学术论文。

七、主要知识产权目录

国别	申请号	专利号	项目名称
中国	CN201610230995.X	发明专利ZL201610230995.X	柱翼缘先张拉钢与混凝土部分组合框架-钢板剪力墙结构
中国	CN201210253218.9	发明专利ZL201210253218.9	一种带角钢的复合式钢板剪力墙
中国	CN201510038850.5	发明专利ZL201510038850.5	柔性钢框架—预制装配式再生混凝土墙板及制作方法
中国	CN201510038986.6	发明专利ZL201510038986.6	半刚性框架—内填再生混凝土墙板及制作方法
中国	CN201110146571.2	发明专利ZL201110146571.2	斜置双层折板钢板剪力墙
中国	CN201610230590.6	发明专利ZL201610230590.6	柱翼缘后张拉钢与混凝土部分组合框架-钢板剪力墙结构
中国	CN201610231622.4	发明专利ZL201610231622.4	一种柱翼缘双X型预应力钢框架-钢板剪力墙结构
中国	CN201620311054.4	发明专利ZL201620311054.4	一种易于装配的横撑式钢框架钢板剪力墙结构
中国	CN201310586446.2	发明专利ZL201310586446.2	一种无粘结部分屈曲约束型钢板剪力墙结构
中国	CN201410613112.4	发明专利ZL201410613112.4	一种三维空间变角度加载装置
中国	CN200610043128.1	发明专利ZL200610043128.1	一种偏心支撑
中国	CN201820222639.8	实用新型专利ZL201820222639.8	.一种预制冷弯薄壁型钢再生混凝土组合墙体
中国	CN201820228802.1	实用新型专利ZL201820228802.1	一种外挂式轻钢龙骨再生混凝土墙板
中国	CN201120183075.X	实用新型专利ZL201120183075.X	一种双层折板钢板剪力墙结构
中国	CN201120183191.1	实用新型专利ZL201120183191.1	一种新型截面钢板剪力墙
中国	CN200620079338.1	实用新型专利ZL200620079338.1	一种用于偏心支撑结构的节点
中国	CN200720031355.2	实用新型专利ZL200720031355.2	用于偏心支撑结构中剪切型耗能梁段与柱连接的节点
中国	CN201721639689.8	实用新型专利ZL201820222639.8	一种大跨距桁架式檩条弦杆和腹杆的连接节点结构