2023 年科学技术奖
荣誉与表彰
第五阶段：科学技术奖特等奖项目（5）。
本期简介
获胜项目的名称
新型轻钢结构体系及其抗火抗震关键技术及应用
主要完成单元
中国矿业大学 斯坦塔（南通）综合施工技术有限公司 中南大学 中建第三工程局集团有限公司 应急管理部天津消防研究所 上海一拖建筑科技有限公司 东南大学 中铁城建集团有限公司
主要完成者
陈伟， 叶继宏， 江立强， 尹亮， 吴淑谷， 叶健， 徐长征， 秦亚飞， 王立毅， 王兴兴， 陈文文， 陈元军， 韩慧超，宋千义
项目背景
当前美国钢结构公司 上海，推动钢结构行业发展，解决钢材产能过剩已成为国家一大需求。轻钢结构优点突出，性能优良，是天然的绿色建筑和工业化建筑，但在我国用量仍明显不足。相比之下，根据国外权威数据，轻钢已占北美等地区钢结构用钢的40%以上。然而，国内外轻钢结构的防火抗震要求与普通钢结构存在显著差异，轻钢结构的难点在于结构体系复杂导致计算困难，缺乏耐火和强震设计理论和方法， 导致在中国的应用和发展有限。
创新
这
项目团队开展了新型轻钢结构体系创新及其抗火抗震关键技术及应用，包括国家自然科学基金重点项目在内的省部级以上重点项目10项，形成了以下创新成果：
1、建立了轻钢结构覆层板复合防护的耐火设计理论与方法，解决了热镀锌轻钢结构的防火技术问题。开发了整体结构的大型强震真火耦合试验平台，发明了明火加载和全景监测技术美国钢结构公司 上海，提出了替代全尺寸耐火试验的小规模试验方法，实现了试验装置-技术-方法全链条耐火试验的创新，率先完成了轻钢房屋的全尺寸自然火灾等试验， 并揭示了轻钢结构因火倒塌的破坏机理。提出了关键构件（墙、柱、楼板）多层多介质传热-火灾强非线性变形-多模态耦合失稳的高保真解析模型，计算效率提高了数十倍，并提出了构件耐火的实用设计方法，填补了国际耐火规范相关规定的空白。解决了密闭空间内火灾非均匀温度场、识别最不利火灾场景、高自由度的全结构模拟等一系列理论和计算问题，提出了轻钢结构耐火设计方法和指标。
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轻钢结构抗火设计理论与方法
2、建立了强震轻钢结构动力灾害设计理论与方法，提出了“地震极限位移小、中控震损伤、大地震鲁棒性强”的轻钢结构抗震设计理念和指标体系，解决了轻钢结构缺乏强抗震分析理论和抗震设计指标单一的技术难题。在国内率先完成了五层轻钢结构的分层振动台等试验，提出了关键构件相关算法和复杂应力条件下结构一体化的抗震分析模型，解决了构件计算多、协调机制不明确等理论和技术难题， 以及 collapse 机制不明。构建了识别导致倒塌的关键构件并寻找破坏路径的分析理论和方法，实现了对轻钢结构倒塌模式的定量判断。提出了高非线性损伤特性的地震损伤风险评估理论和强抗震倒塌鲁棒设计方法，给出了地震设计量化指标体系。
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轻钢结构强抗震设计理论与方法
3、完成了轻钢结构新型“构件-节点-连接-系统”的系统研发，实现了耐火长、抗震损伤小、效率高、成本优的市场测试，以及高度、跨度和应用场景的突破。发明了墙体、楼板、节点、连接结构等一系列防火防倒塌性能改进措施，突破了国内外现行轻钢结构标准中构件高度和跨度的技术限制，通过了质检机构3.5小时耐火测试，成本降低了30%;发明轻钢结构体系和模块化施工技术，强震区8度、10度可修复，模块化拼装率达70%以上。
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新型轻钢结构体系研发
推广您的应用
研究成果支持主编江苏省轻钢结构技术规范1项，纳入标准和施工方法10余项，出版专著1部，发表论文100余篇，美国授权PCT专利2项，中国发明专利30项，已应用于上海迪士尼乐园等数十个国内外项目。 并实现了结构高度从12米到24米、跨度从8米到20米的突破和应用场景的拓展，具有显著的经济效益和社会效益。
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典型工程应用
2007年3月，经国家科学技术奖励办公室批准，中国钢结构协会（以下简称协会）设立了“中国钢结构协会科学技术奖”（国家科学奖励协会第0163号），每年进行一次评审。
对符合国家科学技术奖要求的“中国钢结构协会科学技术奖”获奖项目予提名推荐申报国家科学技术奖。目前，协会已多次提名国家科技进步奖，4年内获得项目6项，其中国家科技进步奖一等奖2项，二等奖4项。
协会奖励坚持公益事业，不收取任何费用，按照国家科学技术奖励办公室的要求做好《社会科学技术奖励年度工作报告》和社会科学技术奖励第三方评审等工作，取得了良好的社会效果， 得到了钢结构行业和相关政府部门的高度认可。
联系：
刘丽 13918635063 13918635063
邱林波 13918635063 13918635063
