一、基本情況
獲獎項目名稱:鋼結構低能耗全裝配建筑體系關鍵技術與工程應用
主要完成單位: 山東大學、山東萬斯達科技股份有限公司、中冶建筑研究總院有限公司、同濟大學、重慶大學、山東大衛國際建筑設計有限公司、山東新之筑信息科技有限公司、中鐵十局集團城建工程有限公司
主要完成人:王培軍、孫樂樂、王月棟、王彥博、劉梅、張波、李江、常熤存、吳一明、張立琦、趙國棟、張樹輝、申作偉、張志成、王懷進
二、項目背景
我國地域廣闊，河流縱橫，為保證戰損及災后交通的快速恢復，大跨度戰備應急橋梁器材的研制十分重要。然而，面對50米以上的障礙，現有戰儲鋼橋普遍存在跨度、承載能力不足的問題；面對東南、西南等山區公路上百米級河流及溝谷的搶通保通需求，更是難以實現快速保障。為此，提出本項目成果—模塊化拆裝式大跨度應急鋼橋技術，通過模塊化設計、多體系結合、多功能集成等手段提升應急鋼橋的架設速度、克障跨度、承載能力和環境適應性，為大跨度橋梁損毀后的應急搶修難題提出了系列化的解決方案。
三、創新成果
創新成果1：研發了螺紋錨固單邊高強度螺栓及其連接技術，構建了單邊高強度螺栓連接的全裝配高性能鋼管結構體系
研發了螺紋錨固式單邊高強度螺栓，創新通過柱壁螺紋孔錨固高強螺栓。探明了螺紋錨固單邊高強度螺栓破壞模式及單邊錨固機理，揭示了螺紋錨固單邊高強度螺栓預緊力與扭矩系數關聯機制，建立了螺紋錨固單邊高強度螺栓承載力設計方法。
提出了螺紋錨固單邊高強度螺栓連接矩形鋼管及圓鋼管柱壁屈服線分析方法，發展了塑性鉸線屈服理論體系。研發了鋼管柱裝配式內部插芯增強技術，探明了鋼管柱與內部插芯協同工作機制，建立了地震作用下鋼管柱框架單邊高強度螺栓連接梁柱節點恢復力模型。
創新成果2：發明了鋼管桁架肋預應力混凝土疊合板，實現了鋼結構建筑大跨度樓蓋少撐免撐建造，提升了樓蓋舒適度
發明了鋼管桁架肋預應力混凝土疊合板，相比傳統鋼筋桁架，抗彎剛度提高18%，消除了上弦受壓屈曲導致疊合板脆性坍塌的安全隱患。提出了桁架腹筋與下弦鋼筋張拉后連接技術，實現了鋼管桁架中預應力下弦筋與零應力腹筋的高性能組合，鋼筋用量節省40%以上，無支撐跨度提高60%左右。
研制了裝配式預應力混凝土次梁，建造成本比鋼梁降低30%，剛度提高50%，自振頻率增大70%。提出了人致激勵疊合樓蓋舒適性評價方法和最優指標，為高品質鋼結構“好房子”設計提供了理論依據。
創新成果3：研發了多功能一體化墻板及其與主體結構連接技術，完善了鋼結構裝配式低能耗保溫外墻體系
提出了高性能鋼管桁架肋預應力混凝土內墻板，50mm厚墻板隔聲性能達47分貝，降低墻體厚度75%，顯著增大有效使用面積，為鋼結構公共建筑提供了高效高性能解決方案。
開發了低能耗鋼管桁架肋預應力混凝土保溫裝飾一體化外墻體系，預應力混凝土板承載、防水，內保溫層保溫、隔聲，高標準滿足裝配式保溫外墻防水、耐久、保溫等多項重要指標，290mm厚墻板保溫隔熱性能即可達到零低能耗建筑標準，攻克了鋼結構建筑外墻板保溫易裂、易燃、易漏、易脫落四大質量通病。
四、推廣應用
項目獲授權國家發明專利32項，主/參編國家、行業和團體標準9部，發表高水平論文66篇。項目技術成果成功應用于淄博體育中心、濟南云鼎大廈等200余項重大工程，經濟、社會和環境效益顯著，被列入住建部裝配式建筑可復制可推廣技術體系和產品目錄。
依托項目技術開發的“裝配式建筑崗位模擬競賽平臺”已連續六年應用于“全國裝配式建筑職業技能競賽（學生組）”國賽以及多省份的教育廳職業院校省賽、教師培訓和轉崗工人培訓、1+X裝配式建筑構件制作與安裝技能等級考核，是《1+X裝配式建筑構件制作與安裝職業技能等級證書》指定科目一考試平臺，培養了大批職業技術人才。
圖1 螺紋錨固單邊螺栓連接鋼管柱框架結構
圖2 裝配式預應力混凝土次梁樓蓋體系
圖3 大跨度免支撐鋼管桁架預應力混凝土疊合板
圖4 保溫裝飾一體化預應力混凝土外墻板
