完成单位：同济大学
获奖等级：集体一等奖
成果简介：
自2000年以来，项目组针对高层建筑装配整体式混凝土结构工程中的关键技术难题，包括结构体系单一、节点与连接构造复杂、成套设计施工与制作成套技术缺乏系统研究等问题，从新型结构体系研发、设计方法、施工与制作关键技术等4方面着手，深入、系统地开展了科技创新研究，取得了一系列原创性成果。
1、主要科技创新
⑴高层建筑新型装配整体式混凝土结构体系
①研发了5类新型装配整体式混凝土剪力墙结构
针对传统装配整体式混凝土剪力墙中竖向钢筋连接与构造复杂、施工难度大、质量难以控制等问题，研发了分别采用单排套筒连接、单排波纹管浆锚搭接连接以及单排螺栓连接的装配整体式混凝土剪力墙；针对传统剪力墙开间小、室内布置不灵活等不足，研发了采用大跨度预应力叠合楼板的装配整体式混凝土剪力墙；研发了承重与保温一体化的预制混凝土夹心保温剪力墙。系统完成了5类新型装配整体式混凝土剪力墙（共80个足尺模型）在高轴压比下的低周反复荷载试验研究，揭示了剪力墙的破坏模式与失效机理。研究证明了上述剪力墙均具有与现浇结构相近的抗震性能。
②研发了4类新型装配整体式混凝土框架结构
在现浇柱叠合梁框架结构和预制柱叠合梁框架结构中采用了自重轻、整体性好的U型叠合梁；装配整体式型钢混凝土框架结构则通过螺栓连接型钢，实现梁柱快速拼装，现场施工时无需设置支撑，便于多层连续施工；为避免建筑室内梁、柱凸出，研发了装配整体式异形柱框架结构。试验证明4类新型框架结构具有良好的抗震性能，按现浇等同原则设计装配整体式框架结构是完全可行的。
③研发了适用于预制混凝土夹心保温墙体的新型FRP连接件
创新研发了新型FRP连接件。系统的物理力学性能试验表明，该连接件抗拔与抗剪承载力高；合理考虑混凝土环境影响系数，可实现连接件与主体结构同寿命；预制夹心保温外墙承载力和刚度较大，耐火极限满足设计要求。
本项目研发的上述新型高层建筑装配整体式混凝土结构体系均已纳入现行国家标准或地方标准中。
⑵高层建筑装配整体式混凝土结构设计方法
①发展了装配整体式混凝土结构设计理论
建立了相应的恢复力模型；提出了剪力墙基于不同性能指标的设计理论；推导了考虑横向接缝影响的、双向叠合板抗弯承载力理论计算公式。
建立了相应的恢复力模型；提出了框架节点刚度与承载力退化模型。在此基础上，提出了装配整体式框架结构基于多种性能指标的设计理论。
提出了FRP连接件抗拔和剪切承载力的弹性力学计算模型，建立了预制夹心保温墙体受弯承载力与变形计算模型，提出了基于阿列纽斯方程的FRP连接件长期性能退化模型。
②系统提出了装配整体式混凝土结构设计方法
提出了多种钢筋连接方案下装配整体式混凝土剪力墙中竖向钢筋单排连接以及钢筋连接区的加强构造措施；提出了配预应力叠合楼板的装配整体式混凝土剪力墙中防止拼缝区局部破坏的约束构造要求。
提出了装配整体式框架中梁柱纵筋连接以及节点核心区的构造要求；提出了型钢混凝土框架中梁柱接头区等强连接的构造措施；提出了考虑多种抗剪机理耦合作用的、预制构件接缝受剪承载力计算方法。
提出了FRP连接件锚固长度与抗火保护层厚度的设计指标；推导了预制混凝土夹心保温墙体受弯承载力与变形的简化计算公式；综合确定了FRP连接件的蠕变断裂系数以及环境影响系数。
⑶高层建筑装配整体式混凝土结构施工集成技术
①研发了装配整体式混凝土结构标准化施工工艺与安装信息系统
制定了标准化施工工艺，提出了“阶梯型拼装法”、“先挂后浇法”、“内外同步法”等标准化安装技术，开发了基于无线射频电子芯片技术的预制构件安装信息系统，实现了安装过程实时可视化管理，保证了安装质量，提高了安装效率。
②研制了预制构件三向高精度安装测控技术及其机具
研制了基于GPS技术的预制构件三向高精度定位系统；开发了预制构件高精度数字化测量设备与新型斜撑系统，首次提出了“导向辅助、两点定位、测控一体化”安装技术，较传统安装技术，精度提高40%以上，施工效率提高50%。
研制了预制构件自适应吊装系统，可适应不同类型构件的吊装姿态控制要求；开发了工具式铝合金竖向支撑体系，实现了高精度调校和高效搭设；开发了新型套筒灌浆控制装置，解决了传统套筒灌浆工艺的快速可靠连接难题。
③研发了装配整体式混凝土结构施工安全防护新技术
创新研制了单元式外挂型和承插型安全施工防护体系，施工便捷，实现了标准化的高效装拆和全方位防护；研发了导轨式自爬升外墙无损脚手体系，实现外墙饰面的有效保护和避让；研制了标准节导向智能升降安全操作平台系统，改变了外墙落地脚手施工作业的传统。
⑷高层建筑预制混凝土构件标准化制作集成技术
①开发了装配整体式混凝土结构标准化预制构件信息系统
在国内首次建立了基于模数化拆分的预制构件系列产品及其可视化设计软件系统，为实现预制构件的数字化制作奠定了基础。
②研制了预制混凝土构件自动化生产流水线
研发了预制构件自动化流水生产工艺综合布局技术，相比固定台模生产线提高工效40%，并实现了预制构件节能和清洁生产。
开发了通用性强、周转次数多、高精度组合式模具系统。
本项目组已建成多条自动化生产流水线，年产能超过一百万立方米。
③研发了预制构件立体存储与高效运输技术
研发了工具式预制构件立体存储工装系统；研发了预制构件标准化运输工装系统，减少构件破损70%，提高运输效率50%，并基本杜绝了构件饰面破损。
2、社会经济效益
同济大学是我国装配整体式混凝土结构体系研发、设计施工与制作等领域的领军单位。本项目成果为我国建筑产业现代化的快速、稳健发展提供了技术支撑；提升了建筑节能水平，社会经济效益显著；打破国外产品技术垄断，提升了我国自主研发产品的核心竞争力；培养了我国装配整体式混凝土结构领域的中高级人才主力军。
本项目成果已直接应用于76项高层建筑工程，总建筑面积达到390.20万平米，新增销售额83.32亿元；其他非本项目完成单位在2000年~2016年应用本项目成果，新增销售额为215.30亿元，新增利润为17.22亿元。
专家评语：
该成果针对高层建筑装配整体式混凝土结构工程中的关键技术难题，从新型结构体系研发、设计施工与制作关键技术等方面开展了研究，形成了我国装配整体式混凝土结构高层建筑技术标准体系，取得了一系列具有自主知识产权的科技成果，配套研究成果建成了多条自动化生产流水线，并直接应用在大量高层建筑工程中。该成果具有重大创新，系统、丰富、创新性强、工程实用价值高，对我国建筑装配式混凝土结构的快速、稳健发展起到了重要的科技推动作用。
