2023年度科学技术奖荣誉表彰第四十二期（6）

2023年度科学技术奖

荣誉表彰

第42期：科学技术奖二等奖项目（6）

本项目简介

获奖项目名称

大跨超小矢跨比弦支穹顶结构关键技术研究与应用

主要竣工单位

中国冶金科工十七公司、中国航空规划设计研究院有限公司、北京工业大学、安徽工业大学、中钢天元安徽智能装备有限公司

主要完成人

胡毅、金仁才、景辉、范沁鑫、薛苏朵、钱元地、陶庆林、裴永忠、刘仁杰、胡兵

项目背景

弦支撑穹顶结构作为一种刚柔兼备的新型组合结构，结合了单层网壳和索穹顶结构的优点，广泛应用于各类大跨度空间结构。 追求穹顶建筑的极致跨度是现代建筑设计中美学理念的突出体现，这给场馆设计和施工带来了新的挑战。 通过力学分析、设计创新、装备研发、工程应用四个阶段的研究，在振动台试验指导工程设计、网壳模块化安装、缆索分级/批量张拉等方面取得了创新成果。

创新成果

首座90米全球最小垂跨比悬挂式大吨位斗筛肋环-联方组合单层网壳结构体系

首次提出采用奥氏体304不锈钢设计面向工程的大跨度空间结构动态比例模型构件和节点，解决了大比例构件因壁薄而无成品型材的困境。 数值模拟分析表明误差可控制在3.5%以内。 开展国内首次大跨超小矢跨比单层网壳弦支穹顶结构振动台试验，进一步验证了多维多点地震反应分析方法和尺度的可靠性大跨度空间钢结构模型。

另外，对弦穹顶的设计给出三点建议： 1、弦穹顶下部可采用索网的形式，增加穹顶的稳定性； 2、弦拱顶外围支撑节点可采用向心滑动轴承； 3、弦拱顶格栅可采用方钢管，取消球窝接头设计，径向和环向拉杆可刚性连接。

提出了一种弦支撑穹顶结构上部格壳的模块化安装技术。

采用热模拟和实验相结合的方法，获得了中厚高强钢在不同峰值温度和冷却速率下的组织和性能。 同时开发了双丝埋弧焊技术和高强钢箱梁中厚板焊接技术，实现了I型、Y型坡口无明根中厚板的焊接。

基于弦支穹顶系统的数字模型，进行施工模拟，指导钢箱梁、斗屏和拉索杆的安装。 同时辅以实时监控，提高施工质量和效率。

提出弦支撑穹顶结构拉索分级/批量精确张拉技术

建立了考虑中心斗屏自重和屋盖恒载的有限元分析模型，提出了弦支式穹顶结构预应力张拉目标索力的确定方法； 分析了预应力张拉施工过程中轮胎骨架的内力以及轮胎骨架与轮胎骨架之间的关系。 网壳连接节点的位移为反向卸载提出了精确控制方法和技术手段。

采用分级/批量同步张拉方式，确保单个电缆夹上的所有螺杆轴向力均匀分布； 发明适用于大直径、高预张力值电缆的精密张拉工装设备，采用分级保压保压方式，大大减缓预应力损失速度。

基于整个施工过程的仿真分析结果，建立了基于无线传输的整个施工过程的监控和健康监测系统。 建立的施工监控系统用于对支架位移、卷绕、索力、支柱、网壳吊装等施工阶段进行监控。 监控整个施工过程，包括拱值。

推广应用

项目成果已推广应用项目共7个，应用工程合同额21.81亿元。 其中，兰州奥体中心项目的应用效果最具代表性。 同时，该技术已辐射到国内数十个公建项目。 兰奥项目建成后，成功举办了第十五届甘肃省体育运动会、2023年兰州国际马拉松赛等重量级赛事，社会效益突出。

项目图片

超小矢跨比弦支穹顶结构BIM模型

超小矢跨比弦支穹顶结构振动台试验

拉瑙钢结构施工阶段航拍

兰澳综合馆弦撑穹顶结构

兰澳综合馆弦支撑穹顶结构施工

施工完成

结尾

2007年3月，经国家科学技术奖励办公室批准，中国钢结构协会（以下简称“协会”）设立“中国钢结构协会科学技术奖”（国家科学奖社会证书号） .0163），每年进行审查。 。

对符合国家科学技术奖励申报要求的“中国钢结构协会科学技术奖”获奖项目进行提名并推荐申报国家科学技术奖励。 目前协会已多次提名国家科技进步奖项目，4年有6个项目获奖。 其中国家科学技术进步奖一等奖2项、二等奖4项。

协会的奖项坚持公益性质，不收取任何费用。 协会按照国家科学技术奖励办公室的要求，完成了《年度社会科学技术奖励工作报告》和社会科学技术奖励第三方评审工作，取得了良好的社会效果和获得钢结构。 得到业界及政府相关部门的高度认可。

联络人：

刘莉 010-82229059 13810524096

邱林波 010-82227104 13661109635