建筑结构与地下工程省级重点实验室

建筑结构与地下工程省级重点实验室

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一、实验室简介

建筑结构与地下工程实验室于2003年批准建立,200911月通过安徽省科技厅评审验收,20123月晋升为安徽省重点实验室。实验室自批准以来,积极发挥自身在土木工程学科方面的优势,紧密围绕国家和安徽省经济发展重大需求,注重加强科学研究,坚持走科技创新之路,积极服务社会经济建设。

实验室所依托的单位——安徽建筑工业学院土木工程学院拥有较高的科研实力与水平,在专业和学科建设方面具有明显优势和鲜明特色。2005年,土木工程学科“岩土工程结构计算理论与防灾减灾技术”科研团队被评为安徽省高校科技创新团队;2008年,结构工程被评为安徽省重点学科,土木工程专业获得国家特色专业建设点,土木工程教学团队被评为安徽省第一批高等学校省级教学团队。

二、研究方向

1、岩土工程计算理论与施工技术

研究适应深厚冲积层新型高强冻结井和钻井井壁结构形式和设计理论;基于工程结构概率极限状态设计理论,构建符合矿井井壁结构受力特点的设计理论体系。

试验研究符合深埋人工冻土工程背景受力路径的人工冻土本构关系;研究人工冻土在水、热、力多场耦合作用下的冻土结构的力学特性;研究人工冻结凿井法多排孔布孔方式的温度场分布规律,控索水分迁移和外力作用对温度场形成影响,研究冻结壁稳定性分析方法。

研究城市地下工程多尺度土体与结构的破坏机理及演化过程,揭示施工扰动下复杂地层的变形机制;探索地层与结构的动态相互作用及灾变机制,建立地层及结构稳定性的评价体系;揭示不同类型安全事故的发生机理,研究复杂地质环境下城市地下工程的设计理论和施工技术。

2、结构振动、稳定与工程防灾减灾技术

研究结构的弹塑性动力反应,对多种结构体系的动力特性、反应谱理论、结构的非线性分析以及非线性系统的随机振动与动力可靠性问题;结构非线性振动的分叉与混沌问题;时程分析中对结构恢复力模型的处理问题;频域分析中的解耦技术与拟线性的叠加技术等进行深入研究。

通过对钢结构在热-力耦合作用下的静、动力稳定性能研究,提出钢结构在火灾环境下的结构静、动力稳定分析方法,在解决钢结构构件的静、动力稳定问题的基础上,进一步研究钢结构房屋空间静、动力稳定问题,建立适应于实际工程应用的钢结构抗高温及抗火的相关计算理论和方法。

应用火灾科学理论和结构分析理论,寻求火灾下钢结构房屋安全评价方法,以及钢结构防火涂料的优选与评价方法。

3、高层、大跨度结构的计算分析与工程技术研究

建立多种地基模型的厚地基板弯曲理论和与上部结构相互作用的状态空间动力响应;提出复合材料夹层地基板的应用设想和计算模式。

    将状态空间法与变分法、有限元法相结合,提出平面形状不规则的地基板和超高层结构动力时程响应问题等实用设计方法。

应用子结构概念,考虑地基、基础与上部结构相互影响,通过状态转移矩阵,建立三维系统的状态空间描述,形成上部结构与地基基础静力和动力耦合作用的分析理论。

通过可视化技术处理大量的科学计算数据,动态、形象、直观地监控地震动的结构动力学行为,及时对某些复杂现象作出科学的解读、判断与决策。

三、科研队伍

实验室现有成员53人,其中:教授14人,副教授26人,硕士研究生导师28人,18人具有博士学位。形成了以土木工程学科教师为主,其他相关专业相互支撑,结构合理、水平较高的学术队伍。先后与德国德累斯顿工业大学、加拿大多伦多大学、美国伊利诺伊理工学院、香港理工大学等多所境外大学开展合作研究与学术交流,有效地提高了教师的学术水平和专业素质。

四、科研条件

实验室现有结构、岩土、冻土、冲击动力学、测绘等相关方向的工作室,科研用房建筑总面积达7080m2,仪器设备总值2780万元。实验室设备先进,有居华东地区领先水平的八通道电液伺服试验加载系统一套,8m×8 m双向反力墙一组,并配备大型结构试验机以及各种量测用的传感器、记录仪、数据采集和处理设备;另外,还有DZQ24高分辨率浅层地震仪、RS工程动测仪、微机控制电子万能试验机、超声波检测仪等多套实验仪器设备。以此为依托,实验室构建了建筑结构试验平台、结构健康监测平台以及岩土与地下工程试验平台。

五、服务社会

1、两淮矿井建设

两淮矿区煤炭储量丰富,地理优势明显。新建矿井多具有井型大、井筒深(650m以上)、穿越冲积层深厚(450m600m)、工程地质复杂等特点,在役井筒大量出现破裂现象。课题组开展了包括井壁破裂机理、已坏井筒预防与治理技术等研究,通过改进施工方法和技术创新,攻克了深大钻井井筒施工技术难关,形成了深大井筒钻井法施工成套技术本项目围绕特殊法施工深、大井筒工程核心共性技术,历经多年攻关与应用,解决了复杂地层条件下(冲积层厚450m600m)特殊凿井关键技术难题。复杂地层条件下深大井筒特殊法凿井关键技术与应用研究成果在两淮矿区45个新建井筒工程中得到成功应用,直接经济效益达8亿元。

成果:

1)两淮矿区复杂地层条件下深大井筒特殊法凿井关键技术与应用,亚州必赢,皇冠滚球盘,在线现金赌钱,水果拉霸机:2009年国家科学技术进步奖二等奖。

2)“一扩成井”快速钻井法凿井关键技术及装备研究,2011年安徽省科学技术奖一等奖。

3)巨厚冲积层深、大井筒钻井法凿井关键技术研究及工程应用,2008年安徽省科学技术奖一等奖。

4)净径8.3M超大井筒穿厚表土钻井法设计施工关键技术与智能监控方法,2010年安徽省科学技术奖二等奖。

5)沉降地层井筒破裂防治技术研究与推广应用,2008年教育部科学技术进步奖奖二等奖。

2、市政工程建设

将人工冻结工法应用于大型市政工程,研究开发了冻结排桩法大型深基坑维护技术,并成功应用于润杨长江特大型公路桥锚碇基础施工,取得了显著的社会与经济效益;将人工冻结工法应用于大型市政工程,研究开发了冻结排桩法大型深基坑维护技术,并成功应用于润杨长江特大型公路桥锚碇基础施工,取得了显著的社会与经济效益;研究水平人工冻结法冻胀、融沉机理和设计计算方法,并成功应用于上海地铁四号线和广州三号线建设中。上述科研成果直接服务国家经济建设,服务于安徽省“861”行动计划,创造经济价值逾亿元。

成果:

1)润杨长江公路大桥建设关键技术研究, 2006年中国公路学会科技进步奖特等奖。

2)复杂环境下浅埋大断面隧道超长水平冻结技术研究,2007年安徽省科学技术奖二等奖。

3)地铁区间隧道和车站安全快速施工关键技术研究,2008年安徽省科学技术奖二等奖。

3、合肥市城市大建设

在合肥市大建设的关键阶段,针对大建设过程中有关道路施工、桥梁建设和节能技术等相关课题进行深入细致研究,围绕急需解决的实际问题,及时推出新方法,解决新问题,为合肥市大建设作出贡献。通过非开挖技术地质和环境适应性分析、数值计算及施工监测技术研究等方法与手段,优化地下管线工程设计和施工方案,在不影响或少影响城市交通的前提下实现工程造价降低、施工速度快速、经济社会效益高的目标;围绕滨湖新区软土的地质成因环境、滨湖软土的物理特性、滨湖软土的力学性质、滨湖软土特性统计分析、软土地区工程结构稳定性研究等方面展开,旨在获得滨湖新区软土工程特性及工程结构稳定性分析技术;通过理论分析、模型试验、数值模拟、现场实测等综合研究方法,解决了渡江战役纪念馆超高超大悬挑混凝土结构模板支撑体系关键技术难题。

成果:

1)超高超大悬挑结构高支撑架体设计与施工关键技术,2011年安徽省科学技术奖三等奖、2012年中国铁路工程总公司科学技术奖一等奖。

2)复杂环境下暗挖法施工超浅埋隧道关键技术研究,2008年合肥市科学技术奖二等奖。

3)新型城市下穿式立交桥结构设计及其快速施工技术研究,2009年安徽省科技成果奖。

4、住宅产业化

开展研究建筑空间被动式设计及新型住宅体系、两淮矿区废弃物资源利用与建筑节能材料技术、外墙保温装饰一体化节能评价方法与标准、铝合金聚氨酯外墙保温装饰一体化、建筑空间被动式设计与适宜技术集成,完善建筑空间被动式节能设计的标准规范体系;针对合肥国家住宅产业化基地引进德国先进的混凝土墙板、楼板等预制构件生产工艺技术与生产线这一工程背景,对新型叠合板式钢筋混凝土结构体系进行理论和试验研究,推进住宅建设的工业化、产业化程度,该项目成果取得3项国家专利,并形成安徽省地方标准《叠合板混凝土剪力墙结构技术规程》(DB34/T810-2008);与中国十七冶集团有限公司合作探索住宅产业化技术,提出了有利于工厂化加工,便于施工操作,经济性良好的基于性能装配式结构,主框架介于普通钢筋混凝土框架和方钢管混凝土框架结构形式之间,楼板采用一种基于板受力性能的新型叠合板。

成果:

1)夏热冬冷地区节能省地型住宅关键技术应用研究,2009年中国铁路工程总公司科学技术奖二等奖。

2)叠合板式混凝土剪力墙结构抗震关键技术与应用,2011年安徽省科学技术奖二等奖。

5、中小学校舍安全工程

2009年国家进行中小学校舍抗震鉴定与加固改造工程,实验室积极组织科研小组参与校安工程建设,承担了合肥市八中等10所学校12.5万平方米的校舍抗震检测与鉴定工作;安徽理工学校12栋校舍和安庆舒州中学3栋校舍4.5万平方米的抗震检测、鉴定与加固设计工作,圆满地完成了抗震加固改造任务,为今后建筑抗震加固改造积累了一定的经验。

六、科研成果

近五年,在国家、省科研基金和重大攻关课题及企业合作项目的支持下,取得了大量的科研成果及奖励。

先后承担和参与各类科研课题180余项,其中,省()级以上50余项。纵向科研经费600余万元;面向国家经济建设,承担工矿企业、土木工程等行业的技术服务项目横向科研经费1800余万元。

获各类科研奖励47项、专利3项,其中:国家科学技术进步奖二等奖2项;省级科学技术奖一等奖1项、二等奖3项、三等奖3项;中国行业协会特等奖2项、二等奖3项;发表学术论文356余篇,其中SCIEIISTP收录87 篇。

附:代表性成果

1、国家科学技术进步奖:

1)两淮矿区复杂地层条件下深大井筒特殊法凿井关键技术与应用,二等奖,2009年。

2)低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯的共采关键技术,二等奖,2009年。

2、安徽省科学技术奖:

1)叠合板式剪力墙结构抗震设计关键技术,二等奖,2011年。

2)净径8.3M超大井筒穿厚表土钻井法设计施工关键技术与智能监控方法,二等奖,2011年。

3)超高超大悬挑结构高支撑架体设计与施工关键技术,三等奖,2011年。

4)巨厚冲积层深、大井筒钻井法凿井关键技术,一等奖,2008年。

3、行业协会科学技术(进步)奖

1)夏热东冷地区节能省地型住宅关键技术应用研究,中国铁路工程总公司科学技术奖二等,2009年。

2)加筋土路基力学行为与设计方法的研究;中国公路学会科学技术奖二等奖,2009年。

3)低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术,中国煤炭工业科学技术奖特等奖,2008年。

4)沉降地层井筒破裂防治技术,教育部科学技术进步奖二等奖,2008年。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

   

 

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