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关于申报河北省科学技术进步奖提名项目公示信息
来源:中铁城建北京工程公司  时间:2018-05-28  点击量:   
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    一、项目名称:超大型商业综合体设计与施工关键技术研究
    二、提名单位:河北省住房和城乡建设厅

    三、项目简介
    大型商业综合体项目具有建筑体量大,外部造型新颖奇特,内部功能复杂的特点,其结构型式多样且受力情况复杂、施工技术难度高。同时,由于我国钢结构工程的设计和应用起步较晚,对特殊钢结构形式的研究还相对较少,在超大型商业综合体结构的复杂构件和节点设计、承载性能及施工关键技术方面,相应的设计规程和施工依据还有待进一步完善。基于上述问题和困难,本项目依托唐山勒泰商业综合体实际工程,对超大型商业综合体结构设计与施工关键技术进行了深入系统研究。研究成果在唐山勒泰商业综合体中获得了成功应用,对推动相关研究领域的技术进步和相关施工工法、设计规程的修订提供了重要理论和实践依据,为推动复杂商业综合体结构基础理论研究和科学技术进步起到了重要作用。
    1、所属科学技术领域:土木建筑
    2、主要技术内容及特点
    (1) 开展了钢管混凝土叠合柱-现浇钢筋混凝土梁连接节点的力学性能及施工技术研究。基于实际工程对复杂连接节点进行改进,通过缩尺模型试验和数值分析对提出的新型连接节点的承载力、刚度、延性、耗能能力以及变形性能进行深入研究。同时,根据设计和施工要求,提出了改进型叠合柱节点的施工技术和操作流程,为工程实践提供必要依据。
    (2) 开展了复杂树杈型铸钢节点的力学性能研究。本工程应用了大量的树杈结构,树杈型铸钢节点的力学性能是否满足结构设计安全要求是本工程的技术难点之一,通过对复杂树杈节点进行缩尺试验、数值研究和优化设计,对其受力特点、应力分布等情况进行深入研究,取得了良好的经济效益。
    (3) 研发了一种大震小震变刚度减震球形钢支座,实现了减震支座小震与大震作用下刚度的切换。通过足尺试验及数值分析,综合分析支座的受力特点、设计承载力、刚度取值、抗震性能等,同时,提出了指导现场支座安装的方法。
    (4) 进行了树杈结构、复杂屋面的施工全过程仿真分析。根据树杈结构特点,开展了不同施工方案优选,分析索力对树杈刚度影响,确定索预拉力值,解决了复杂屋面施工场地条件复杂、施工难度大的问题。采用预变形施工技术并提出预变形值,解决了施工过程中树杈变形过大的技术难点。
    (5) 在钻孔灌注桩后压浆施工过程中,研发了一种新型的桩端后压浆装置。注浆时能均匀的渗透到桩底的缝隙中,降低了单管单孔容易被堵,造成后期注浆压力过大,对灌注桩底造成劈裂现象发生的可能性,同时简化了原设计后压浆的操作,节省原材料,加快工期,令灌注桩的工程质量一次性检测合格,获得了可观的经济效益。
    (6) 进行了超长超宽大体积混凝土施工技术研究,应用扩大头梁柱节点混凝土浇筑技术。根据上述工作,形成多项行业施工工法,为今后类似工程的建设施工提供重要依据。
    3、项目成果
本项目申请并取得1项发明专利,授权4项实用新型专利;提出6项实用型行业施工工法;发表6篇核心期刊学术论文,对国内外复杂结构的设计与施工具有重要指导意义,应用前景广阔。项目研究成果扩大了钢结构的应用范围,拉动了我国建材市场的消费需求,产生了显著的经济和社会效益。
    4、主要完成单位:
    第一完成单位:中铁城建集团北京工程有限公司唐山分公司
中铁城建集团北京工程有限公司唐山分公司为本项目的研究提供了科研条件,在人力和财力上给予了支持,极大地促进了该成果的顺利完成。
    第二完成单位:中铁城建集团北京工程有限公司
中铁城建集团北京工程有限公司作为本项目的合作单位,为项目的顺利完成并取得优异成绩做出了重要贡献,主要表现为:
    1)配合完成了项目策划和实施工作;
    2)为项目的顺利实施提供了人力资源与优质的工作环境与场所;
    3)提供了本项目所需的设备、能源、图书资料和数据库等资源。为本项目的研究提供了实验条件,在人力和财力上给予了支持,极大地促进了该成果的顺利完成。
    第三完成单位:中铁城建集团有限公司
    中铁城建集团有限公司作为本项目的合作单位,为项目的顺利完成并取得优异成绩做出了重要贡献,主要表现为:
    1)配合完成了项目策划和实施工作;
    2)为项目的顺利实施提供了人力资源与优质的工作环境与场所;
    3)提供了本项目所需的设备、能源、图书资料和数据库等资源。为本项目的研究提供了实验条件,在人力和财力上给予了支持,极大地促进了该成果的顺利完成。

    四、推广应用及经济社会效益情况
    唐山勒泰商业综合体项目位于唐山市路北区,总建筑面积64.8 万平方米,其中一期A-01 地块一标段唐山勒泰中心项目总建筑面积约30 万平米,是集高层甲级写字楼、五星级酒店、商务酒店、公寓、高端商业、住宅、大型停车场等的综合业态集群式建筑。
在基础施工阶段,本工程桩基础工程包括2#塔楼桩基础工程、3#塔楼桩基础工程,其中47米长混凝土灌注桩数量283根,36米长混凝土灌注桩212根,包括后压浆及非后压浆两种桩处理形式,2、3#楼均为场地内塔楼,对基底承载力要求高。工程桩基础施工复杂,地质情况不明确,地下水位浅含流沙层,施工难度较大,桩基数量多,工期时间紧,故须进行桩基础后压浆施工的深化设计,解决后压浆施工时,注浆压力过大,注浆时对桩底易造成的劈裂原灌注桩现象。
    在大型商业综合体施工中,钢结构施工为重难点。本工程主体结构中包含钢管混凝土叠合柱、2#塔楼箱型柱施工及屋面钢结构网架施工。屋面钢结构共分为2 部分,分别为A 区屋顶穹顶:净跨39m,高度最高34m。单层网壳外接环桁架,环桁架与下部混凝土结构通过6 根钢树杈柱连接,共同组成穹顶;A 区冰场钢结构总共有13 根树状柱,屋面最大柱间跨度为30.4m,网壳最大跨度约为103.4m。 节点部分四根钢管与柱由铸钢节点相连,钢管采用Q345B 钢材。此工程钢结构结构复杂、体量大、构件超重、安装要求精度高,技术含量及管理方法均有较高要求。
    研究成果在唐山勒泰超大型集群式商业综合体中广泛应用,形成了一整套商业综合体设计与施工关键技术。在保证结构施工质量的前提下,施工工期缩短近1/5,高水平高质量的完成施工任务;使得施工难度较大的钢结构安装工程得以顺利实现;优化了叠合柱梁柱节点的钢筋布置,保证节点连接可靠性;减小灌注桩后压浆注浆压力,保证施工质量;研发的刚度可切换抗震支座,在不同受力阶段发挥相应优势,保证高烈度地区建筑结构的抗震安全性。为超大型商业综合体设计与施工中遇到的技术难题提供优质解决方案,技术成果可逐步推广到全国超大型商业综合体的设计施工中,具有很好的应用前景及示范效应。

    五、代表性论文、专著证明目录(限8篇)

    六、主要知识产权证明目录

    1、已授权发明专利

2、已授权实用新型专利和外观设计专利(先填写实用新型专利,再填写外观设计专利)

   七、主要完成人情况:

    主要完成人员:羿生钻、姜宇韬、杨维国、张相勇、高明德、张晓峰、高璟、刘南雁、薛丽波、任兆兵。
    1、第一完成人:羿生钻
    行政职务:副总经理
    技术职称:高级工程师
    工作单位:中铁城建集团北京工程有限公司唐山分公司
    完成单位:中铁城建集团北京工程有限公司唐山分公司
    主要学术和技术创造性贡献:
    (1)参与研发了“一种新型钢管混凝土叠合柱--混凝土梁连接节点”、“一种新型树杈型铸钢节点的承载性能测试装置”和“一种大震小震变刚度减震球形钢支座”的研究,并形成3项实用新型专利;并在此基础上指导现场实际施工的顺利开展,并指导项目人员完成相关关键技术的工法编写。
    (2)理论联系实际,指导现场施工的整体部署和安排,为项目的实施提供决策性指导意见。
    (3)针对项目的实施过程和对关键技术的深入研究,独自完成论文--《叠合柱新型梁柱节点力学性能与施工方法研究》的写作,并在国内核心期刊《施工技术》上进行了发表。
曾获科学技术奖励情况:
2014年获北京市科学技术进步二等奖,中国铁建股份公司科学技术一等奖;论文、工法在股份公司、集团公司多次获奖。参与编写的《超大型商业综合体设计与施工关键技术研究》荣获2017年度股份公司科技进步一等奖。
    2、第二完成人:姜宇韬
    技术职称:工程师
    工作单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    完成单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    主要学术和技术创造性贡献:
    (1)参与了对“一种新型钢管混凝土叠合柱--混凝土梁连接节点”、“一种新型树杈型铸钢节点的承载性能测试装置”和“一种大震小震变刚度减震球形钢支座”的研究,并形成3项实用新型专利;并在此基础上安排落实现场实际施工的顺利开展和对过程中的质量控制,参与项目上对相关关键技术的工法编写。
    (2)理论联系实际,安排现场施工的整体部署和安排,并积极组织科研技术人员对该科研项目的资料收集和整理。
   (3)对项目的实施过程和对关键技术的深入研究,独自完成论文--《大震小震变刚度球型支座施工技术》的写作,并在国内核心期刊《山西建筑》上进行了发表。
    曾获科学技术奖励情况:
    2015年参与编写的2篇工法获集团公司优秀工法二等奖,2016年参与编写的3篇工法获集团公司优秀工法一等奖,一篇工法获湖南省省级工法。2017年所参写的三篇工法获股份公司优秀工法一等奖,参与编写的《超大型商业综合体设计与施工关键技术研究》荣获2017年度股份公司科技进步一等奖。
    3、第三完成人:杨维国
    技术职称:副系主任
    工作单位:北京交通大学
    完成单位:北京交通大学
    主要学术和技术创造性贡献:
    (1)研发了一种大震小震变刚度减震球形钢支座,并开展此球形钢支座的抗震性能及施工关键技术研究,为高烈度地区的工程应用提供必要依据。
    (2)开展了新型树杈铸钢节点的施工全过程仿真模拟,解决复杂节点现场施工安装等难题。
    (3)进行了穹顶施工全过程仿真分析,为网壳整体提升施工安装提供重要依据。同时,结合网壳全过程监测数据,保证了整体结构施工安装的可靠性及安全性。
曾获科学技术奖励情况:
     1998年获冶金工业总局科技进步二等奖,排名第8
     2008年度自获宁夏回族自治区抗震救灾工作先进个人
     2010年获宁夏回族自治区科技进步一等奖,排名第2
     2016年获国家文物局科技进步二等奖,排名第4
    4、第四完成人:高明德
    技术职称:高级工程师
    工作单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    完成单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    主要学术和技术创造性贡献:
    (1)参与对超大型商业综合体设计与施工关键技术研究的科研项目的立项讨论工作,为项目的研究进行决策指导并积极投身在该项目的整个研究阶段。
    (2)参与研发了一种新型树杈型铸钢节点的承载性能测试装置,并成功申报和取得了实用新型专利。为树杈型铸钢节点安装的关键技术研究提供了有利的依据。
    (3)在项目的实施过程中,针对现场施工的大跨度单层网壳施工的方案进行详细的比较,并提出了自己的独到见解,并应用于现场施工生产,同时在《施工技术》期刊上发表相关论文一篇。
    曾获科学技术奖励情况:
    2015.10荣获“2014年度中国施工企业管理协会科学技术奖科技创新先进个人”;多次荣获集团公司科技进步二等奖,股份公司科技进步三等奖,2016年度荣获股份公司科技进步一等奖。参与编写的《超大型商业综合体设计与施工关键技术研究》荣获2017年度股份公司科技进步一等奖。
    5、 第五完成人:张相勇
    技术职称:教授级高级工程师
    工作单位:中建钢构有限公司
    完成单位:中国电子工程设计院
    主要学术和技术创造性贡献:
    (1)作为该工程项目的结构设计专业负责人,参与本课题总体及各分项研究内容的策划,提供相应的设计数据,帮助建立数值模型,对试验模型进行检验指导。
   (2)参与课题研究的各个环节,从头至尾全过程的负责并参与该课题的各项研究工作,并对各关键技术提出创新型意见并负责课题各部分研究报告的审核工作。
曾获科学技术奖励情况:
荣获 2016年中国钢结构协会“钢结构杰出人才”。
   6、第六完成人:张晓峰
    技术职称:副总经理
    工作单位:中铁城建集团有限公司
    完成单位:中铁城建集团有限公司
    主要学术和技术创造性贡献:
   (1)参与本科研课题的立项研究和指导,对项目的研究思路和方法提出关键性的意见以及总体策划各分项研究内容,并对整个项目跟踪指导。
   (2)参与课题研究的各个环节,并对各关键技术提出创新型意见并负责课题各部分研究报告的审核工作。
曾获科学技术奖励情况:
《地下工程开挖诱发灾害防控关键技术开发及应用》获得2012年度国家科学技术进步奖二等奖;《不停航机场跑道下大断面隧道修建技术》获得2014年度北京市科学技术进步奖二等奖;《机场滑行道下顶进长大箱涵技术》获2006年度中国民用航空科学技术奖一等奖;《机场跑道不停航条件下超长管幕保护超浅埋大断面暗挖隧道技术》获得2012-2013年度中国铁道建筑总公司科技进步奖一等奖。参与编写的《超大型商业综合体设计与施工关键技术研究》荣获2017年度股份公司科技进步一等奖。
    7、第七完成人:高璟
    技术职称:工程师
    工作单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    完成单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    主要学术和技术创造性贡献:
   (1)组织人员对超大型商业综合体设计与施工关键技术研究的科研项目中的树杈结构单元式拼装预变形施工技术和大型钢屋架球型抗震支座施工技术进行总结和资料收集,主持人员完成相关工法编写两篇,均荣获集团公司优秀工法一等奖。
   (2)组织人员对科研项目的现场实施进行安全质量把关,确保了了项目的顺利开展。
   (3)参与研发并申报的“一种灌注桩桩端后压浆装置”实用新型专利已获成功受理。
    曾获科学技术奖励情况:
    2016年参与编写的关于超大型商业综合体设计与施工关键技术研究的相关工法两篇,均荣获集团公司优秀工法一等奖。2017年获股份公司优秀工法一等奖一篇。参与编写的《超大型商业综合体设计与施工关键技术研究》荣获2017年度股份公司科技进步一等奖。
    8、第八完成人:刘南雁
    技术职称:副经理
    工作单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    完成单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    主要学术和技术创造性贡献:
 (1)参与对超大型商业综合体设计与施工关键技术研究的科研项目的立项讨论工作,并积极投身在该项目的整个研究阶段。
 (2)参与研发了一种新型树杈型铸钢节点的承载性能测试装置,并成功申报和取得了实用新型专利。为树杈型铸钢节点安装的关键技术研究提供了有利的依据。
 (3)在项目的实施过程中,针对球型抗震支座在工程上的应用提出自己的独到见解,在《钢结构》期刊上发表相关论文一篇。
曾获科学技术奖励情况:
参与编写的《大跨度异形截面混凝土-钢管组合拱施工技术》荣获2016年度股份公司科技进步一等奖。
参与编写的《超大型商业综合体设计与施工关键技术研究》荣获2017年度股份公司科技进步一等奖。
    9、第九完成人:薛丽波
    技术职称:副工程师
    工作单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    完成单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    主要学术和技术创造性贡献:
 (1)2015年,参与了新型减震球型支座施工方法的研讨,对支座的可调范围、限位、大小震之间切换及安装临时固定等提出意见予以完善;研发的《一种大震和小震刚度切换减震球型支座》获国家实用新型发明专利。
参与了树杈形铸钢结构分级铸模、整体吊装及变形预控等方案的研讨;参与研究大跨度网壳整体动态平衡提升方案研讨;参与工法、专利成果整理。
    曾获科学技术奖励情况:
    2009年编写的《精装修沥粉贴金施工工法》获中国铁道建筑总公司优秀工法二等奖;2013年《机场跑道下不停航条件下超长管幕保护超浅埋大断面暗挖隧道技术》获中国铁道建筑总公司科学技术奖一等奖、中施企协科学技术奖科技创新成果一等奖。参与编写的《超大型商业综合体设计与施工关键技术研究》荣获2017年度股份公司科技进步一等奖。
    10、第十完成人:任兆兵
    技术职称:总工程师
    工作单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    完成单位:中铁城建集团北京工程有限公司
    主要学术和技术创造性贡献:
  (1)参与对超大型商业综合体设计与施工关键技术研究的科研项目的立项讨论工作,并积极投身在该项目的整个研究阶段,对关键技术的现场应用施工进行指导。
  (2)参与研究钢管混凝土叠合柱-混凝土梁连接节点,通过改进现有施工技术上的繁杂、质量不可控等缺陷,研发出一种新型的连接节点,并成功申报和取得了实用新型专利。钢管混凝土叠合柱现场的安装施工提供了较为便捷的一种方法。
  (3)参与研发并申报的“一种灌注桩桩端后压浆装置”实用新型专利已获成功受理。
    曾获科学技术奖励情况:
    2016年 编写的《大跨度异形截面混凝土-钢管组合拱施工技术》荣获2016年度股份公司科技进步奖。2016年 编写的《地下室超深基坑环板逆作-中心岛顺做施工工法》荣获天津市工法。2015年 参与编写的《环板逆作-中心岛顺作法施工技术》荣获股份公司科技进步奖三等奖。2015年 参与编写的《地下室超深基坑环板逆作-中心岛顺作施工工法》荣获股份公司工法一等奖。参与编写的《超大型商业综合体设计与施工关键技术研究》荣获2017年度股份公司科技进步一等奖。

   八、完成人合作关系说明及完成人合作关系情况汇总表

    1、完成人合作关系说明
    第一完成人羿生钻是该项目的总体负责人,提出了整个项目的总体研究方向和技术方案,从2014年5月开始从事该项目的研究工作,和项目组所有成员是合作研究和研究方向一致性的主导人,发表论文1篇,参与3项实用新型专利和1项发明专利的研究。
    第二完成人姜宇韬和第一完成人羿生钻均为该科研项目依托工程的负责人员,是该科研项目具体实施和操作的主要负责人,配合第一完成人对科研方向进行确定和实施,同时也是将成果积极应用于现场施工操作的推动者。发表论文2篇,参与4项实用新型专利和1项发明专利的研究。
    第三完成人杨维国是本科研项目研究的主要成员,配合第一完成人和其他完成人对该科研项目的主要关键技术进行理论研究和对试验数据进行收集和整理。自2015年1月参与该科研项目,为各关键技术的实施提供了有利的理论依据。指导并参与其他完成人对各项实用新型专利和发明专利的申报工作。
    第四完成人高明德是本科研项目研究的主要参与人员,配合第一完成人和其他完成人对该科研项目提出了独到的见解,在与第三完成人杨维国的探讨过程中,独立发表论文一篇,为该科研项目提供了很好的理论支持。
    第五完成人张相勇是本科研项目研究的主要参与人员,配合第一完成人和其他完成人对该科研项目从施工设计上对各关键技术提出了独到的见解,为整个科研的研究方向提出了宝贵的意见。
    第六完成人张晓峰是本科研项目研究的主要参与人员,配合第一完成人和其他完成人对该科研项目提出了独到的见解,为整个科研的研究方向提出了宝贵的意见。
    第七完成人高璟是本科研项目研究的主要参与人员,配合第一完成人羿生钻和第二完成人姜宇韬,共同编写出2篇实用型施工工法,为科研成果的推广利用做出了积极地贡献。
    第八完成人刘南雁是本科研项目研究的主要参与人员,配合第一完成人和其他完成人对该科研项目提出了独到的见解,参与并完成1项实用新型专利的研究与申报。在与第三完成人杨维国的探讨过程中,独立发表论文一篇,为该科研项目提供了很好的理论支持。
    第九完成人薛丽波是本科研项目研究的主要参与人员,配合第一完成人共同完成1项实用新型专利和1项发明专利的研究和申报工作,指导现场施工技术进行逐步的完善和改进。
    第十完成人任兆兵是本科研项目研究的主要参与人员,配合第一完成人共同完成1项实用新型专利的研究和申报工作,为该科研项目提供了很好的理论支持。同时对现场施工技术提出了许多宝贵的建议。
    2、完成人合作关系情况汇总表
    完成人合作关系情况汇总表

    九、知情同意证明(如图)

 



 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


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