11月3日上午，國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京隆重舉行。當(dāng)天，北京建筑大學(xué)副校長(zhǎng)李愛群領(lǐng)銜完成的項(xiàng)目“高性能隔震建筑系列關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用”獲得2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
將獎(jiǎng)勵(lì)證書捧在胸前，李愛群難掩激動(dòng)，“在科研一線堅(jiān)持30多年，從抗震、減震到隔震，我們一路奮斗、一路探索！新收獲的這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，意味著我們團(tuán)隊(duì)在土木工程抗震、減震、隔震領(lǐng)域的研究形成了閉環(huán)！”
設(shè)隔離層為建筑物提供三重防護(hù)
我國(guó)城市群分布與地震危險(xiǎn)區(qū)高度重合，在全國(guó)，100%的建筑均要求抗震。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)現(xiàn)有建筑面積約450億平方米，存量大，增長(zhǎng)快，國(guó)家抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)更新以及城市發(fā)展提出的更高要求，使得傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)已無(wú)法滿足需求。
自1987年起，李愛群就開始從事工程結(jié)構(gòu)抗震和減震控制研究工作。他介紹，隔震技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于，可提供建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)施三重保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)建筑完好、結(jié)構(gòu)無(wú)損、設(shè)備設(shè)施安全。
隔震建筑的基本原理是，在基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震支座和耗能裝置，形成隔震層，地震來(lái)臨時(shí)，通過(guò)隔震層的變形來(lái)吸收地震能量，控制上部結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)，從而減少結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震可靠性。李愛群解釋，由于隔震層相比于其它樓層更“柔”，因此隔震技術(shù)被譽(yù)為“以柔克剛”抵御地震災(zāi)害的有效手段。
團(tuán)隊(duì)先從關(guān)鍵隔減震裝置研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化入手，研發(fā)出具備國(guó)際領(lǐng)先水準(zhǔn)的隔震支座系列產(chǎn)品和功能可調(diào)控的系列黏滯阻尼器。
隔震技術(shù)，在古建筑保護(hù)利用方面，也可大顯身手。
2010年，一則“南京博物院老大殿‘長(zhǎng)高’3米”的新聞傳開，引起社會(huì)關(guān)注。這是老大殿改造工程的成果，工程技術(shù)總負(fù)責(zé)人正是李愛群。
該項(xiàng)目集頂升與隔震加固為一體，是當(dāng)時(shí)全世界占地面積最大、同步頂升點(diǎn)最多的建筑物頂升工程。“在161個(gè)千斤頂、全自動(dòng)提升系統(tǒng)、自平衡鋼架和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的協(xié)同之下，這棟總重量7700多噸、占地面積2400平方米的民國(guó)建筑被穩(wěn)穩(wěn)舉起?！被貞洰?dāng)時(shí)的創(chuàng)舉，李愛群滿是自豪。他說(shuō)，我們施工過(guò)程中采用最先進(jìn)、最安全的建筑物懸吊頂升工法，并在頂升過(guò)程中建立全過(guò)程靜動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)體系，全面確保提升過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。
值得一提的是，原本的老大殿并沒有抗震設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)同時(shí)對(duì)其進(jìn)行隔震加固，在殿內(nèi)立柱下增加了橡膠隔震支座和滑移隔震支座，有效增強(qiáng)其抗震能力。
瞄準(zhǔn)復(fù)雜高層建筑促技術(shù)升級(jí)迭代
從20世紀(jì)90年代開始，我國(guó)高層建筑進(jìn)入快速發(fā)展階段，建筑高度越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)體型日趨復(fù)雜。
研究人員發(fā)現(xiàn)，目前的隔震技術(shù)應(yīng)用范圍局限于多層常規(guī)建筑，難以滿足現(xiàn)代城市發(fā)展所催生的大型復(fù)雜和高層建筑的建設(shè)需求。
如何可靠高效地對(duì)大型復(fù)雜隔震建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)？常用的隔震裝置是否能滿足大型復(fù)雜隔震建筑的需求？怎樣保證隔震建筑中關(guān)鍵裝置和整體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量？
面對(duì)系列挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)在李愛群的帶領(lǐng)下，在大型復(fù)雜隔震建筑的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法、裝置研發(fā)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行持續(xù)科研攻關(guān)，構(gòu)建了高性能隔震建筑系列關(guān)鍵技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了隔震技術(shù)的全方位升級(jí)迭代。
成果應(yīng)用于高層隔震住宅群河北燕郊天洋創(chuàng)新城。團(tuán)隊(duì)骨干教師、北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)院研究員曾德民說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目一共有29棟高層建筑，我們?cè)谇捌谠O(shè)計(jì)時(shí)就參與進(jìn)來(lái)，對(duì)它采用了多目標(biāo)一體化設(shè)計(jì)方法；團(tuán)隊(duì)發(fā)明的高性能隔震裝置也在設(shè)計(jì)中應(yīng)用，我們?cè)诘叵率翼攲禹敯逑路椒胖昧顺湍Ａ看笾睆较鹉z支座，可以抗8.5度地震。
與此同時(shí)，國(guó)家城鎮(zhèn)化步伐不斷加快，超大規(guī)模的“地鐵上蓋”建筑應(yīng)運(yùn)而生。“地鐵上蓋”，是以地鐵為核心，在其上部空間建設(shè)地鐵配套設(shè)施，進(jìn)行商業(yè)、辦公、住宅等多層次開發(fā)建設(shè)，以軌道交通為先導(dǎo)促進(jìn)城市發(fā)展的一種模式。由于其功能的特殊性，此類建筑需要實(shí)現(xiàn)“上部建筑無(wú)損傷、下部建筑損傷可控、多座上部建筑免碰撞和震后變形可復(fù)位”等四個(gè)既各自獨(dú)立又互為一體的抗震性能目標(biāo)，設(shè)計(jì)難度很高。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建立了“地鐵上蓋”層間隔震建筑的多目標(biāo)一體化設(shè)計(jì)方法和精細(xì)化設(shè)計(jì)控制體系，實(shí)現(xiàn)了此類復(fù)雜隔震建筑的多目標(biāo)一體化設(shè)計(jì)。
目前，北京地鐵6號(hào)線琨御府（五路居車輛段）、8號(hào)線公園悅府（平西府車輛段）和16號(hào)線北安河上蓋等地鐵上蓋隔震建筑項(xiàng)目都應(yīng)用了該項(xiàng)目的系列技術(shù)，形成了國(guó)際上總面積最大的地鐵上蓋層間建筑群。這些成果有效提升了“地鐵上蓋”建筑的抗震能力，實(shí)現(xiàn)了宜居和防災(zāi)的高效結(jié)合。
