福建省科學技術獎申報項目公示內容

項目名稱：裝配式RCS組合結構抗震性能研究與應用

提名獎種：科學技術進步獎

提名單位：莆田市科學技術局

項目簡介：本項目依托泉州市科技計劃項目資助，聚焦裝配式RCS組合結構的抗震性能，在產學相結合的基礎上，通過試驗研究、有限元分析，對裝配式RCS組合結構的抗震性能進行了系統研究和工程應用，形成了“該結構的性能抗震設計理論和方法” 的關鍵技術。

項目主要研究內容和成果如下：

（1）開展了18根裝配式約束混凝土柱試件抗震性能擬靜力試驗研究并進行了有限元數值模擬和拓展參數分析。18根柱試件分三組，三組分別變化軸壓比（分為普通軸壓比和高軸壓比兩大組）、配箍率等參數，研究柱的裝配方式、破壞形態、變形特征、位移與承載能力變化、抗震性能等。并通過不同的軸壓比、配箍率試件的比較，研究柱的破壞過程、破壞形態、承載力、滯回特性及耗能能力等，并分析軸壓比、配箍率等因素對試件的滯回曲線、骨架曲線、強度、剛度及延性等的影響，得到了各個試件的各特征點參數、等效粘滯阻尼系數、位移延性系數和恢復力模型等；同時，確定了各不同的抗震性能水平下的變形容許值。試驗研究和有限元分析結果表明，箍筋約束能夠較大幅度改善軸壓比超限柱的延性，且試件的位移延性系數隨箍筋體積配箍率的增加而增加。

（2）開展了24榀裝配式約束混凝土柱和蜂窩鋼梁組成的組合件抗震性能擬靜力試驗研究并進行了有限元數值模擬和拓展參數分析。24榀組合件分四組，按強柱弱梁、強節點弱構件原則設計。四組分別變化軸壓比（帶或不帶樓板）、梁截面尺寸（帶或不帶樓板）等參數，研究組合件的破壞形態、變形特征、位移與承載能力變化、抗震性能等。對比分析不同的軸壓比、梁截面尺寸組合件的剛度、承載能力、延性、耗能能力，得到軸壓比、梁截面尺寸對組合件的破壞形態、延性系數、耗能能力的影響規律，以及各參數下組合件的恢復力模型等。同時，提出滿足不同性能要求的建議變形容許值，確定結構的破壞形態。研究結果表明延性隨著軸壓比的增大而減??；隨著鋼梁截面剛度的提高，試件承載力也相對較高；樓板對試件的初始剛度及承載力的提高作用顯著，對延性性能影響不大，而對變形耗能能力影響較大。

（3）利用有限元軟件對裝配式約束混凝土柱蜂窩鋼梁組合框架進行了彈塑性地震反應分析和push-over推覆分析。確定了正常使用、可修和不倒等三種性能水平，建立組合框架滿足不同性能水平的構件變形能力計算方法并確定了不同性能水平的結構變形容許值；提出了該結構地震反應簡化分析方法；建立了該結構的性能評價和驗算方法。從而建立了該結構基于性能的抗震設計理論框架和方法。

獲授權專利4項；制定企業標準1部；發表論文25篇，期中5篇SCI檢索，12篇EI檢索，被國內外他引134次；培養博士生2名、碩士生9名。項目形成的技術和方法在福建省百川建設發展有限公司等6個施工企業成功應用，近三年內，新增產值913355萬元，新增利潤45667.7萬元，取得了顯著的經濟效益。該項目的填充墻具有明顯的節能環保效果，其應用推動了建筑節能的發展，節能省電環保將帶來顯著的間接經濟效益和社會效益。

主要完成單位：莆田學院、福建省百川建設發展有限公司、廈門安能建設有限公司、廈門市建安集團有限公司、億耀（福建）建設有限公司、福建聯泰建設工程有限公司、福建省五洲建設集團有限公司、華僑大學。

主要完成人及其貢獻：

李升才：項目總負責人，組織制定了項目實施的總體思路和技術路線。在創新點1中推導出了柱的壓彎承載力計算公式和軸壓比限值。在創新點2和3中提出了鋼梁變形、混凝土柱變形、節點核芯區剪切變和梁柱間連接變形等引起的層間位移所占的比例的分析思路。在創新點4中提出了該結構的性能評價和驗算方法。在本項目研發工作中投入的工作量占本人工作總量的80%。旁證材料詳見申報書中所附的專利、論文和企業標準。

韓海平：項目研究的骨干成員，負責項目的應用和推廣工作。在創新點1中參與試驗方案的制定；在創新點2、3中提出節點構造的施工方法，并在技術的實施上提出建設性意見；在創新點4中提出項目推廣應用的技術措施。參與撰寫研究報告、企業標準和論文。在本項目研發工作中投入的工作量占本人工作總量的70%。旁證材料詳見工程應用實例、企業標準和論文。

蔡志鑫：項目研究的骨干成員，負責項目的應用和推廣工作。在創新點1中參與試驗方案的制定；在創新點2、3中提出節點構造并負責工藝流程的實施，同時，在技術的實施上提出建設性意見；在創新點4中提出項目推廣應用的技術措施。參與撰寫研究報告、企業標準。在本項目研發工作中投入的工作量占本人工作總量的70%。旁證材料詳見工程應用實例、企業標準。

陳俊杰：項目研究的骨干成員，負責項目的應用和推廣工作。在創新點1中參與試驗方案的制定；在創新點2、3中提出節點構造并參與工藝流程的實施；在創新點4中提出項目推廣應用的技術措施。參與撰寫研究報告、企業標準和論文。在本項目研發工作中投入的工作量占本人工作總量的60%。旁證材料詳見工程應用實例、企業標準和論文。

陳新泉：項目研究的骨干成員，在創新點1中參與試驗方案的制定；在創新點2、3中提出節點構造并參與工藝流程的實施；在創新點4中提出項目推廣應用的技術措施，負責項目的應用和推廣工作。參與撰寫研究報告、企業標準和論文。在本項目研發工作中投入的工作量占本人工作總量的60%。旁證材料詳見工程應用實例、企業標準和論文。

王昌軍：項目研究的主要完成人，在創新點2、3中提出節點構造并參與工藝流程的實施；在創新點4中提出項目推廣應用的技術措施，負責項目的應用和推廣工作。參與撰寫研究報告、企業標準和論文。在本項目研發工作中投入的工作量占本人工作總量的60%。旁證材料詳見工程應用實例、企業標準和論文。

謝永芹：項目研究的主要完成人。在創新點2、3中提出節點構造并參與工藝流程的實施；主要負責對創新點4中的施工管理工作。參與撰寫研究報告、企業標準。在本項目研發工作中投入的工作量占本人工作總量的60%。旁證材料詳見工程應用實例、企業標準。

蘇火金：項目研究的主要完成人。主要負責對創新點4中的施工管理工作。參與撰寫研究報告、企業標準和論文。在本項目研發工作中投入的工作量占本人工作總量的60%。旁證材料詳見工程應用實例、企業標準和論文。

白巨巨：項目研究的主要完成人。主要負責試驗研究和有限元分析工作。參與撰寫研究報告、企業標準和論文。在本項目研發工作中投入的工作量占本人工作總量的60%。旁證材料詳見論文。

主要知識產權及代表性論文專著等支撐材料目錄：

主要知識產權：

[1] 發明專利：一種新型裝配式混凝土柱，專利號：ZL20131074624 8.8，專利權人：華僑大學，發明人：李升才。

[2] 發明專利：一種電梯井錯位重力噴淋裝置，專利號：ZL201410446174.0，專利權人：華僑大學，發明人：李升才，董毓利。

[3] 發明專利：一種電梯井錯位重力噴淋和排送風裝置，專利號：ZL201410446541.8，專利權人：華僑大學，發明人：李升才，董毓利。

[4] 實用新型專利，螺旋鋼纖維混凝土柱和蜂窩鋼梁RCS組合件，專利號：ZL 202021138547.5，專利權人：華僑大學，發明人：楊孝翔，李升才。

代表性論文：

[1] 第一作者：1/李升才; 作者：2/林強; Research on hysteretic characteristics of EBIMFCW under different axial compression ratios [J]. Earthquakes and Structures, 2022, 22(5): 461-473.(SCI、EI收錄)

[2] 第一作者：1/李升才; 作者：2/白巨巨; 裝配式復合箍筋約束高強混凝土柱恢復力模型研究[J]. 振動與沖擊, 2022, 41(10): 205-214.(EI收錄)

[3] 第一作者：1/李升才; 作者：2/朱旦; 作者：3/周玲玲; 不同軸壓比裝配式RCS梁柱組合件抗震性能[J]. 地震工程與工程振動, 2022, 42(4): 92-104.

[4]：通訊作者: 2/李升才; 第一作者：2/白巨巨; Seismic behavior of prefabricated high-strength concrete columns confined by overlapping stirrups [J]. Structural Engineering and Mechanics, 2021, 79(5): 579-591.(SCI、EI收錄)

[5] 通訊作者: 2/李升才; 第一作者: 1/白巨巨; Seismic performance of prefabricated reinforced concrete column-steel beam sub-assemblages[J]. Earthquakes and Structures, 2022, 22(2): 203-218.(SCI、EI收錄)