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防灾工程系主任郭迅教授主要参与完成的项目荣获2016年度国家科学技术进步奖二等奖

发布日期:2017-01-12访问次数: 字号:[ ]

1月9日上午,2016年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行。党和国家领导人习近平、李克强等出席大会并为获奖代表颁奖。中国地震局工程力学研究所研究员王涛项目组研究成果“大型复杂结构在线混合试验关键技术与应用”荣获2016年度国家科学技术进步奖二等奖。学院防灾工程系主任郭迅教授为该项目的主要完成人之一,该项目完成单位为中国地震局工程力学研究所、清华大学、防灾科技学院、中国地震灾害防御中心。

大型复杂工程在地震作用下的破坏机理十分复杂,传统的数值计算和物理试验方法均难以准确模拟其大震损伤破坏全过程。子结构混合试验方法将工程结构中力学行为复杂的部分采用物理试验模拟,易于把握的部分采用数值计算模拟,使两者协同完成整体结构的动力反应模拟,是最行之有效的模拟手段。但该方法存在三大技术瓶颈:缺乏数值域和物理域的同步协调理论;难以实现复杂边界的协调;缺少可扩展的试验平台和可信的试验验证。

近十二年来,本项目组通过建立子结构在线混合试验理论、提出子结构复杂边界协调技术、创建子结构混合试验平台,突破了上述技术瓶颈,推动了混合试验技术在建筑结构抗震领域的应用。主要创新包括:创新发展了协同数值域与物理域同步模拟的在线混合试验理论;提出了协同精细化数值模拟与大尺度物理试验的数物混合试验拓扑模型;建立了使隐式数值域与显式物理域同步更新的并行处理方法,解决了可迭代数值域与不可迭代物理域的矛盾;提出了子结构复杂边界协调方法,形成了数值域-物理域耦合的在线混合试验理论,为本项目的技术实现奠定了基础。

研发了协调子结构复杂边界条件的关键技术。提出了兼顾精度、稳定和效率的直接积分算法,解决了难以预测静力边界位移的难题;发明了利用重叠域分割法原理协调子结构的技术,提出了柔性加载制度,以兼顾大型复杂工程多样的力学特征;首次提出了位移/力混合控制的子结构混合试验方法,实现了采用位移控制并保证力比例模式的抗震试验技术,为建筑结构抗震性能评估提供了关键技术手段。

创建了高并行、可扩展的子结构混合试验平台。提出了具有试验单元的主从式混合试验系统;构建了动力模型和静力模型各自表述的分离模型试验系统;创立了具有并行处理概念的对等子结构混合试验系统,并通过中、美、日跨国结构倒塌试验进行了验证,再现了建筑结构损伤破坏全过程,推动了子结构混合试验在建筑结构抗震领域的应用。

防灾科技学院郭迅教授为系统的硬件建设提供了重要的技术开发人员,研发基于Labview的实验室数据传输控件;集成了电液伺服式作动器软、硬件,直接支持了本项目的顺利完成。提出了兼顾效率和精度的直接积分方法,解决了静力边界难以协调的问题。参与了高层框架剪力墙子结构混合试验,试验数据直接支持了新型消能减震技术的评审,全国消能减震专家周福霖院士给予了高度评价。该技术已经应用到大连、唐山等上百万平米的地震安全社区中,切实提升了当地防震减灾能力。

基于本项目成果已授权国家发明专利4项,发表SCI检索论文46篇,其中17篇发表在地震工程领域国际顶级期刊《Earthquake Engineering & Structural Dynamics》,出版了国际上首部系统阐述在线混合试验理论和关键技术的专著《Development of Online Hybrid Testing》。

项目成果在美、日等国际重大科研项目中得到应用,为我国“建筑安全与环境国家重点实验室”等国家级平台提供核心技术,成功地应用于北京中国尊超高层建筑(北京最高建筑、528米)、云南龙江特大桥梁(亚洲最大山区悬索桥、主跨1196米)、邹城国际会展中心大跨结构等大型复杂工程建设项目;项目成果已纳入《建筑抗震试验规程》,为《建筑抗震鉴定与加固规程》等4部规范的编制和修订提供了依据,取得了显著的社会效益。该成果获得2015年度中国地震局防震减灾科技成果一等奖。以周福霖院士为组长共包括5名院士在内的鉴定专家委员会一致认为该项目研究成果为抗震试验提供了新方法和新途径,显著提升了我国在抗震试验领域的国际影响力,总体上达到了国际领先水平。

 


 

 

 





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