福建省科学技术奖申报项目公示内容

项目名称：装配式RCS组合结构抗震性能研究与应用

提名奖种：科学技术进步奖

提名单位：莆田市科学技术局

项目简介：本项目依托泉州市科技计划项目资助，聚焦装配式RCS组合结构的抗震性能，在产学相结合的基础上，通过试验研究、有限元分析，对装配式RCS组合结构的抗震性能进行了系统研究和工程应用，形成了“该结构的性能抗震设计理论和方法” 的关键技术。

项目主要研究内容和成果如下：

（1）开展了18根装配式约束混凝土柱试件抗震性能拟静力试验研究并进行了有限元数值模拟和拓展参数分析。18根柱试件分三组，三组分别变化轴压比（分为普通轴压比和高轴压比两大组）、配箍率等参数，研究柱的装配方式、破坏形态、变形特征、位移与承载能力变化、抗震性能等。并通过不同的轴压比、配箍率试件的比较，研究柱的破坏过程、破坏形态、承载力、滞回特性及耗能能力等，并分析轴压比、配箍率等因素对试件的滞回曲线、骨架曲线、强度、刚度及延性等的影响，得到了各个试件的各特征点参数、等效粘滞阻尼系数、位移延性系数和恢复力模型等；同时，确定了各不同的抗震性能水平下的变形容许值。试验研究和有限元分析结果表明，箍筋约束能够较大幅度改善轴压比超限柱的延性，且试件的位移延性系数随箍筋体积配箍率的增加而增加。

（2）开展了24榀装配式约束混凝土柱和蜂窝钢梁组成的组合件抗震性能拟静力试验研究并进行了有限元数值模拟和拓展参数分析。24榀组合件分四组，按强柱弱梁、强节点弱构件原则设计。四组分别变化轴压比（带或不带楼板）、梁截面尺寸（带或不带楼板）等参数，研究组合件的破坏形态、变形特征、位移与承载能力变化、抗震性能等。对比分析不同的轴压比、梁截面尺寸组合件的刚度、承载能力、延性、耗能能力，得到轴压比、梁截面尺寸对组合件的破坏形态、延性系数、耗能能力的影响规律，以及各参数下组合件的恢复力模型等。同时，提出满足不同性能要求的建议变形容许值，确定结构的破坏形态。研究结果表明延性随着轴压比的增大而减小；随着钢梁截面刚度的提高，试件承载力也相对较高；楼板对试件的初始刚度及承载力的提高作用显著，对延性性能影响不大，而对变形耗能能力影响较大。

（3）利用有限元软件对装配式约束混凝土柱蜂窝钢梁组合框架进行了弹塑性地震反应分析和push-over推覆分析。确定了正常使用、可修和不倒等三种性能水平，建立组合框架满足不同性能水平的构件变形能力计算方法并确定了不同性能水平的结构变形容许值；提出了该结构地震反应简化分析方法；建立了该结构的性能评价和验算方法。从而建立了该结构基于性能的抗震设计理论框架和方法。

获授权专利4项；制定企业标准1部；发表论文25篇，期中5篇SCI检索，12篇EI检索，被国内外他引134次；培养博士生2名、硕士生9名。项目形成的技术和方法在福建省百川建设发展有限公司等6个施工企业成功应用，近三年内，新增产值913355万元，新增利润45667.7万元，取得了显著的经济效益。该项目的填充墙具有明显的节能环保效果，其应用推动了建筑节能的发展，节能省电环保将带来显著的间接经济效益和社会效益。

主要完成单位：莆田学院、福建省百川建设发展有限公司、厦门安能建设有限公司、厦门市建安集团有限公司、亿耀（福建）建设有限公司、福建联泰建设工程有限公司、福建省五洲建设集团有限公司、华侨大学。

主要完成人及其贡献：

李升才：项目总负责人，组织制定了项目实施的总体思路和技术路线。在创新点1中推导出了柱的压弯承载力计算公式和轴压比限值。在创新点2和3中提出了钢梁变形、混凝土柱变形、节点核芯区剪切变和梁柱间连接变形等引起的层间位移所占的比例的分析思路。在创新点4中提出了该结构的性能评价和验算方法。在本项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的80%。旁证材料详见申报书中所附的专利、论文和企业标准。

韩海平：项目研究的骨干成员，负责项目的应用和推广工作。在创新点1中参与试验方案的制定；在创新点2、3中提出节点构造的施工方法，并在技术的实施上提出建设性意见；在创新点4中提出项目推广应用的技术措施。参与撰写研究报告、企业标准和论文。在本项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的70%。旁证材料详见工程应用实例、企业标准和论文。

蔡志鑫：项目研究的骨干成员，负责项目的应用和推广工作。在创新点1中参与试验方案的制定；在创新点2、3中提出节点构造并负责工艺流程的实施，同时，在技术的实施上提出建设性意见；在创新点4中提出项目推广应用的技术措施。参与撰写研究报告、企业标准。在本项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的70%。旁证材料详见工程应用实例、企业标准。

陈俊杰：项目研究的骨干成员，负责项目的应用和推广工作。在创新点1中参与试验方案的制定；在创新点2、3中提出节点构造并参与工艺流程的实施；在创新点4中提出项目推广应用的技术措施。参与撰写研究报告、企业标准和论文。在本项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的60%。旁证材料详见工程应用实例、企业标准和论文。

陈新泉：项目研究的骨干成员，在创新点1中参与试验方案的制定；在创新点2、3中提出节点构造并参与工艺流程的实施；在创新点4中提出项目推广应用的技术措施，负责项目的应用和推广工作。参与撰写研究报告、企业标准和论文。在本项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的60%。旁证材料详见工程应用实例、企业标准和论文。

王昌军：项目研究的主要完成人，在创新点2、3中提出节点构造并参与工艺流程的实施；在创新点4中提出项目推广应用的技术措施，负责项目的应用和推广工作。参与撰写研究报告、企业标准和论文。在本项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的60%。旁证材料详见工程应用实例、企业标准和论文。

谢永芹：项目研究的主要完成人。在创新点2、3中提出节点构造并参与工艺流程的实施；主要负责对创新点4中的施工管理工作。参与撰写研究报告、企业标准。在本项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的60%。旁证材料详见工程应用实例、企业标准。

苏火金：项目研究的主要完成人。主要负责对创新点4中的施工管理工作。参与撰写研究报告、企业标准和论文。在本项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的60%。旁证材料详见工程应用实例、企业标准和论文。

白巨巨：项目研究的主要完成人。主要负责试验研究和有限元分析工作。参与撰写研究报告、企业标准和论文。在本项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的60%。旁证材料详见论文。

主要知识产权及代表性论文专著等支撑材料目录：

主要知识产权：

[1] 发明专利：一种新型装配式混凝土柱，专利号：ZL20131074624 8.8，专利权人：华侨大学，发明人：李升才。

[2] 发明专利：一种电梯井错位重力喷淋装置，专利号：ZL201410446174.0，专利权人：华侨大学，发明人：李升才，董毓利。

[3] 发明专利：一种电梯井错位重力喷淋和排送风装置，专利号：ZL201410446541.8，专利权人：华侨大学，发明人：李升才，董毓利。

[4] 实用新型专利，螺旋钢纤维混凝土柱和蜂窝钢梁RCS组合件，专利号：ZL 202021138547.5，专利权人：华侨大学，发明人：杨孝翔，李升才。

代表性论文：

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

[2] 第一作者：1/李升才; 作者：2/白巨巨; 装配式复合箍筋约束高强混凝土柱恢复力模型研究[J]. 振动与冲击, 2022, 41(10): 205-214.(EI收录)

[3] 第一作者：1/李升才; 作者：2/朱旦; 作者：3/周玲玲; 不同轴压比装配式RCS梁柱组合件抗震性能[J]. 地震工程与工程振动, 2022, 42(4): 92-104.

[4]：通讯作者: 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收录)

[5] 通讯作者: 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收录)