国家钢结构工程技术研究中心组建汇报

国家钢结构工程技术研究中心 组建汇报中冶建筑研究总院有限公司岳清瑞 2009年10月20日

汇报内容 一钢结构中心组建简介二钢结构中心已进行的工作三中试基地建设情况四今后发展方向与目标

一国家钢结构工程技术研究中心简介 国家级重大科技平台：国家工程技术研究中心，国家重点实验室等唯一性开放性公益性建设系统工程中心情况：非常少，近期情况国家钢结构工程技术研究中心：于2006年度组建拟于2010年验收中心依托单位为中冶建筑研究总院

中心简介 国家钢结构工程技术研究中心工程技术研发平台开放服务平台技术研发创新中心工程应用产业转化中心质量监督检测中心标准规范制定中心文献信息交流中心人才职业培训中心自主创新战略人才战略 • 中心组建总体目标

二国家钢结构中心开展及完成的工作 • 工程技术研究开发 • 标准及规范编制 • 技术咨询及技术服务 • 钢结构技术职业技能培训

工程技术研究开发 钢结构设计软件研究开发 主要研究内容：开发计算分析与出图一体化钢结构通用和专用设计软件，最终详图直接与数控机床连接，实现加工自动化。 目的：提高设计效率和出图质量问题，降低对设计人技术要求。 进展情况已商业化的软件有：  门式刚架轻型房屋设计CAD  多高层钢结构设计CAD  桁架结构设计CAD  网格结构设计CAD 正在开发的软件有：  详图设计CAD  基础设计CAD  重钢厂房设计CAD

工程技术研究开发 钢结构用高强高效钢材应用技术研究开发 主要研究内容：对高效钢材（H型钢、剖分T型钢、蜂窝梁等）、高强钢材（ Q460、Q420、Q390等）等特效钢材在钢结构工程应用技术进行研究开发，包括钢材基本性能及焊接性试验研究；钢材特殊应用性能试验研究；新型配套焊接材料研究开发；焊接接头性能研究；专用焊接设备研发与应用。 目的：提高钢材利用效率，减少钢材用量，减少工程造价。 进展情况：正在进行蜂窝梁、剖分T型钢试验工作和钢材焊接试验；完成了大部分理论计算工作；完成了一部分纳入钢结构设计规范的前期研究工作。

工程技术研究开发 国外钢结构技术标准研究与应用 主要研究内容：针对国际上应用较广且水平较高的钢结构技术标准，如美国标准、日本标准、欧洲标准等系列标准进行深入研究分析，并翻译形成内部资料，供钢结构工程技术人员参考。 目的：吸收其先进的设计理论，为我国钢结构方面的规范修订提供依据，补充我国规范某些方面的不足或空白，从而提高我国钢结构的设计水平。 进展情况美国钢结构设计标准和欧洲钢结构设计标准的翻译工作完成了90%。

工程技术研究开发 大跨度钢结构风振效应研究 主要研究内容：现行荷载规范对大跨度（60m以上）结构风振效应的内容不能满足结构计算分析的要求，该课题通过大量的计算分析和计算机模拟试验，得出大跨度钢结构考虑风振效应的设计方法，供设计人员以及修订规范的参考。 目的：对一般大跨度结构采用计算机模拟取代风洞试验，节省投资，并为规范修订提供依据。 进展情况已用两套不同的软件对典型结构进行了风压体型系数的计算机模拟工作，正在进行更多类型的结构进行风压体型系数模拟，分析统计规律。

工程技术研究开发 钢结构节能环保围护结构体系研究与应用 主要研究内容：钢结构围护结构体系特别是金属板屋面体系防水问题，影响钢结构建筑的推广应用。目前我国现行规范所规定的防水设计等级不适用于自防水的金属屋面工程，该课题从材料、设计、节点构造、施工安装、维修保养以及验收等技术环节进行深入研究。并将结合奥运工程金属板屋面防水工程实际，编制相应的技术标准和节点构造图集。 目的：提供不同类型金属屋面的合理防水做法，达到理想的防水效果。 进展情况对已有金属围护系统的防水做法进行了系统研究，编制了一些常用防水做法的标准图。

工程技术研究开发 节能环保新型住宅钢结构体系集成技术与推广应用 主要研究内容：从对国内各地试点工程项目调研和分析为切入点，对结构选型、建筑功能、墙体、楼板、屋面以及产业化、标准化等方面进行有针对性的研究。课题将在调研和试验研究的基础上，提出系统的住宅钢结构体系设计施工技术指导性文件，包含相应的技术标准和设计图集等。 目的：为推广钢结构住宅提供参考。 进展情况进行了耐火钢的试验工作；研制了组合楼板用闭口压型钢板及其轧机；结合中国京冶在吉林投资的房地产项目进行了方案比较等。

工程技术研究开发 高强度螺栓连接成套技术创新性研究 主要研究内容：针对我国现行标准没有涉及但实际工程中又经常遇到的技术问题，如超大孔、椭圆孔应用、涂层摩擦面、T形接头杠杆力计算、法兰连接、栓焊并用连接、转角法紧固等技术难题，进行系统的试验研究和分析，得出安全可靠的技术解决办法，为修订我国钢结构高强度螺栓连接技术规程提高可靠的依据。 目的：解决我国高强螺栓连接设计存在的不足问题，为施工创造良好条件。 进展情况已完成了高强螺栓超大孔、椭圆孔、涂层摩擦面的试验和分析；完成了T形接头杠杆力计算；完成了法兰连接的试验，现正在做理论分析；完成了栓焊并用连接分析；完成了转角法紧固分析。

工程技术研究开发 奥运工程钢结构创新技术集成 主要研究内容：对奥运工程钢结构创新技术进行总结、归纳、提炼，分钢结构设计、钢材国产化、膜结构、预应力钢结构、围护体系、钢结构制作、钢结构安装、钢结构监测与建材、施工管理创新、专利工法等10专题进行分类集成，形成代表我国钢结构设计施工水平，且具有自主创新的关键技术，为今后类似工程和技术标准修订提高工程技术依据。 目的：提高我国钢结构设计、制造、安装、监测的总体水平，推动我国钢结构行业技术进步。 进展情况通过了北京市科委的验收，正在按专家提出的意见进一步完善成果，并争取尽快出版。

工程技术研究开发 硬面堆焊药芯焊丝工程应用及产业化生产 主要研究内容：该课题包括长寿命连铸辊新型堆焊药芯焊丝材料及堆焊复合制造技术、冷轧辊堆焊用药芯焊丝材料及堆焊复合制造技术、堆焊、喷涂用药芯焊丝生产线的研制、高炉无料钟装置布料溜槽堆焊材料和工艺、中速磨煤机磨辊耐磨层的堆焊用药芯焊丝开发和制造技术等。课题将完成硬面堆焊药芯焊丝生产线的研制，并实现产业化生产，主要产品性能及应用达到国际先进水平。 目的：硬面堆焊药芯焊丝是满足冶金辊类及其它部件复合制造与修复的要求。 进展情况已完成，并已投产。

工程技术研究开发 环保节能型氢氧焊割机研制与应用 主要研究内容：课题自主创新研制的氢氧火焰切割设备及YJ—SB12000型氢氧发生器，解决单体设备产气量不足的缺点，节约用电量20%，生产成本仅为丙烷的1/5，确保使用安全，达到节能降耗的目标。采用分体式结构，维修、运输便利。增加自动加水功能，操作更简单，实用性强。课题将完成氢氧焊割机以及YJ—SB12000型氢氧发生器的研制和试生产工作，并小批量投入市场。 目的：节能降耗，方便操作。 进展情况已完成，并已投产。

工程技术研究开发 重大工程钢结构检测与健康监测技术研究开发 主要研究内容：针对钢结构健康监测的特点和需要，开展环境、荷载与结构响应的监测方法和技术研究、监测传感器件开发和制作、光纤光栅传感监测技术和系统研究的相关研究、监测仪器与监测自动化网络系统开发研究、监控指标、监测结果的分析评估及其自动化研究、监测技术与系统的工程实用化开发研究等多项研究工作。课题将完成系列监测设备的研制，相应应用软件的开发，实现在大型工程的试点应用。 目的：为工程结构检测提供实时性和智能化手段，达到信息化施工目的，同时通过较精确的检测数据验证钢结构设计的理论模型合理性，为改进钢结构设计方法和相应的规范标准提供依据。 进展情况大部分完成，并在工程中应用。

工程技术研究开发 已有钢结构诊治系统集成技术 主要研究内容：对已有钢结构建筑及其构件的检测、鉴定及评估、加固等集成技术，其中包括钢结构在役检测、钢结构可靠性鉴定、钢结构在役加固、改造、钢结构疲劳寿命评估、栓焊并用连接的应用、碳纤维材料在钢结构加固、改造工程的应用等内容和技术。课题将完成已有钢结构诊治系统实施技术指导性文件，并编制相应技术标准。 目的：为钢结构鉴定和加固提供合理的方法。 进展情况大部分完成，并在工程中应用。

标准及规范编制 自国家钢结构中心成立之日起，对4项国家标准、2项国家标准图集、4项行业标准、3项技术规程以及1项结构手册进行了编制工作。到目前为止，已出版发行的标准规范3项、完成编制的标准规范3项、完成审查的标准规范1项，其他项正在编写修改进行中。

标准及规范编制

技术咨询及技术服务 科威特中央银行大楼设计咨询科威特中央银行大楼高240m，48层，竖向不规则，节点连接复杂。按美国标准设计。

技术咨询及技术服务 某重工业厂房设计优化原设计由某钢铁设计院设计，用钢量达到400kg/m2，优化后的用钢量仅201kg/m2。

技术咨询及技术服务 某超高层钢结构设计优化某超高层钢结构，高208m，53层，地上建筑面积约95000m2，采用钢与混凝土混合结构。经优化后用钢量减少12kg/m2。设计软件采用我们开发的钢结构设计CAD(SS2000)。

技术咨询及技术服务 三里屯SOHO项目设计咨询三里屯SOHO项目24层，地上建筑面积约70000m2，原来采用混凝土结构体系。受业主、总包之托，完成了改混凝土结构体系为钢结构体系工作，提出了合理的钢结构体系、钢结构节点及合理化建议。

钢结构技术职业技能培训 通过冶金工程焊考委组织员工培训及资格复试500余人次，对社会、大型企业培训100余人次；焊接技师培训50人次，为我国施工技术做好基础工作。

三中试基地建设情况

中试基地建设情况 建筑钢结构技术中试基地在北京大兴区，占地100亩，厂房面积2万多平米的钢结构加工制造基地，配备轧制H型钢、焊接H型钢、箱型截面等生产线以及管结构相贯线切割、抛丸喷砂、涂装等设备，具备年生产2～3万吨钢结构的能力。并在此基础上进行升级、改造、完善，成为快速将钢结构研发成果及新技术工程化和产业化提供高水平的中试基地。

中试基地建设情况 建筑钢结构技术中试基地建筑钢结构制作技术中试基地建筑钢结构制作技术中试基地鸟瞰图

中试基地建设 钢结构焊材与设备研发中试基地北京通州区，占地130亩，厂房面积5万平米以硬面材料、不锈钢焊条和氢氧切割设备生产与制造为核心的产业基地，年产8万吨焊材。分中心建有：焊接工艺及检测技术研究实验室：主要对高性能钢材焊接性、高效焊接工艺方法、焊接检测技术开发方面进行实验研究和技术开发。焊接材料及设备研发基地：开发与钢材性能相匹配的各类高性能焊接材料、开发试制各类高性能药芯焊丝、焊条等；设计开发适合钢结构制造安装特点的自动焊接设备。焊接从业人员培训考核中心：逐步建立我国焊接从业人员的培训标准体系。

中试基地建设 钢结构焊材与设备研发中试基地进口药芯焊丝试验线安装调试通州基地开工建设基地建设中

中试基地建设 钢结构焊材与设备研发中试基地国家体育场Q460E-Z35钢焊接性试验焊接性与焊接工艺试验

中试基地建设 冷弯薄壁钢结构技术研发中试基地依托于西安建筑科技大学。现有教授5名，副教授5名，讲师5名，其中博士生导师2人，硕士生导师7人，7人具有博士学位。该研发基地钢结构研究一直处于国内先进水平，研究课题涉及国家规范的编制和修订、国家自然科学基金项目、省（部）级自然科学基金、重大国防科研项目及横向项目等诸多钢结构技术领域。冷弯薄壁钢结构分中心部分成员

中试基地建设 冷弯薄壁钢结构技术研发中试基地 • 科研 1）获准国家自然科学基金项目2项， 2）获准陕西省“13115”重大科研项目 1项， 3）获准陕西省自然科学基金项目3项， 4）中国博士后科学基金1项， 5）陕西省教育厅专项科研项目3项，横向科研项目20余项。 6）发表研究论文120余篇，其中三大检索论文30余篇。 7）获准国家专利5项，其中，发明专利 2项。分中心主任郝际平教授指导研究生试验

中试基地建设 特种钢结构工程技术中试基地依托于中冶天工建设有限公司该公司在压力容器制作与安装技术方面具有特色与优势，年钢结构压力容器制造安装可达15万吨已与有关高校及科研单位合作进行多项特种钢结构科技项目研发

中试基地建设 重型大跨度钢结构制造技术中试基地依托于天津二十冶斯帝尔钢结构制造有限公司。该公司在重型大跨钢结构制作安装方面具有技术特色与优势，今后发展重点为在重型、大跨度钢结构设计、制作、安装、检测方面保持业界领先地位。研发基地办公楼制作中的超超临界百万千瓦级锅炉大板梁

中试基地建设 重型大跨度钢结构制造技术中试基地 • 建设目标 1）建设1座国内领先国际先进的大型钢结构理化试验室； 2）年产钢结构15万吨的生产车间及配套设施； 3）提升钢结构研发、试验、制造的基础设施； 4）构件单体起重能力300吨（通过辅助设备、措施最大起重500 吨，此技术正在开发中)； 5）适应大型空冷岛钢结构、350Km以上时速电气化铁路钢支柱制造的自动化生产流水线； 6）满足大型风力发电钢结构制造的生产流水线。 3000吨压力机

中试基地建设 钢结构安装工程技术中试基地依托于宝冶建设宝冶建设具有建筑工程甲级设计资质，于2000年率先全方位熟练应用X-Steel设计软件，拥有大型结构分析计算软件ANYS、SPAR2000设计计算分析软件等开发建立了具有宝冶建设自身特色的钢结构ERP管理、生产流程。现有上海、南京两大钢结构生产基地年产能为20万吨规模。现已形成BOX型、H型、管桁架、大跨度空间网格、工艺钢结构、轻钢结构和维护结构生产流水线。

中试基地建设 钢结构安装工程技术中试基地 “现代化体育场施工技术研究”2007年获国家科技进步二等奖，“现代钢结构稳定性关键技术研究与应用”入选2009年度国家科技进步奖公告项目范围。取得钢结构科研科技成果及各种科技奖项近二十余项获得国家专利十余项取得钢结构专业国家级工法3部。侧重于特大型高炉钢结构技术、复杂空间钢结构系列技术、超高层钢结构施工技术研究等专业方向。

中试基地建设 钢结构制作工程技术中试基地依托于中冶京唐建设有限公司。拥有两个大型钢结构生产基地，占地总面积为46.7万m2,拥有13.8万余m2的大型现代化工业厂房，年钢结构生产能力22万吨。中冶京唐曹妃甸装备制造厂中冶京唐工业园

中试基地建设 钢结构安装工程技术中试基地公司从美国引进了两套H型钢二次加工生产线和钢板下料设备，配备数控等离子相贯线切割机、数控火焰锁口切割机、三维数控钻床、120mm大型卷板机、80mm平板机、3000t液压机、悬臂焊机、双丝双电埋弧自动焊机等先进等先进数控加工设备，能够满足各类钢结构产品生产制作的需求。天津津塔工程建筑高度：336.9 m 建筑面积：30000m2

中试基地建设 钢结构安装工程技术中试基地新加坡新航A380机库工程建筑面积：7640m2 （由34榀主次桁架组成）

四中心下一步计划开展的工作 目前主要围绕组建总体目标，全力以赴地推进中心的组建工作，确保中心组建期建设任务的完成并按时通过科技部的验收。为实现中心总体目标，在完成组建期任务后计划主要开展以下工作： • 工程技术研究开发 • 标准及规范编制 • 实验室建设 • 工程应用技术推广 • 开放服务

工程技术研究开发 计算机辅助设计和辅助制造软件技术研究开发以我们已开发成功的《钢结构设计CAD》为突破口，逐步开发出通用和专用的结构设计系列软件，并形成从计算机辅助设计（CAD）到计算机辅助制造（CAM）的大型软件包。充分弥补目前钢结构工程在用软件诸多不足或空白，从技术上达到国际同类软件的先进水平。最终研发目标为研究开发出一流的集钢结构设计、加工、施工仿真于一体的综合软件包，充分满足各种钢结构设计、制作安装的需要。从长远考虑开发出建筑、结构、机电一体化软件。主要包括： 通用结构设计CAD软件； 各种钢构件专用设计CAD软件，如塔桅结构、烟囱、水塔等； 钢结构详图设计CAD软件； 钢结构制作计算机辅助制造（CAM）系统； 基础设计CAD软件；  上部结构与地基基础共同作用分析软件；  建筑及机电CAD软件。

工程技术研究开发 低成本绿色钢结构建筑体系的关键技术研究与示范重点研究住宅钢结构体系、公共建筑钢结构体系、不同类型钢结构建筑的围护体系适应性、围护体系选用、提高围护体系性能指标等关键技术，开发新型节能环保型围护材料，研究标准超轻型钢结构住宅体系，研究钢结构上部结构与地基基础共同作用分析关键技术，编制和修订相关标准、规范和指导书，从而提升我国钢结构设计和制造的整体技术水平。同时，通过研究与开发以及示范工程的建设，带动技术发展并培养一批高水平的科学技术人才。主要课题包括：课题一：低成本钢结构建筑结构体系研究（1）钢结构住宅体系关键技术研究；（2）典型钢结构公共钢结构建筑体系关键技术研究；（3）钢与混凝土混合体系应用技术研究；（4）预应力钢结构技术研究；（5）冷弯型钢应用技术研究；（6）大跨度空间钢结构体系研究。

工程技术研究开发 课题二：节能环保围护结构体系及新型围护材料的研究与开发（1）不同类型建筑的围护结构体系适应性关键技术研究；（2）围护结构体系选用关键技术研究；（3）提高围护体系性能指标关键技术研究；（4）开发实用新型围护材料。课题三：钢结构上部结构与地基基础共同作用分析关键技术研究采用有限元方法分析上部结构和地基基础共同作用，研究上部结构对基础作用，以及基础对上部结构的影响；编制相应软件。课题四：快速组装标准超轻型钢结构住宅体系研究（1）超轻型钢结构住宅体系关键技术研究；（2）超轻型钢结构住宅配套技术研究；（3）开发出超轻型钢结构住宅体系选型与设计软件。

工程技术研究开发 课题五：低成本高效钢材及建筑用钢耐腐蚀性能研究（1）低成本高效钢材应用关键技术研究；（2）建筑用钢耐腐蚀性能研究。课题六：钢结构建筑示范工程选取典型的低层住宅、中层或高层住宅、中学或小学教学楼、医院门诊楼各一栋作为示范工程，将钢结构技术集成并应用在这些建筑中，重点研究钢结构技术在不同钢结构建筑的合理集成问题。

工程技术研究开发 钢结构建筑抗震防灾关键技术研究重点研究不同钢结构建筑结构体系的抗震性能，研究和评价钢结构建筑的在火灾情况下的结构安全性，研究并应用高性能钢，分析并建议修订目前抗震设计规范对钢结构设计提出不合理的构造要求，开发增强钢结构的防护性能的环保型钢结构长效涂装材料和环保型钢结构防火涂料材料，研究已有钢结构建筑的抗震鉴定及加固技术，编制、修订相关标准、规范和指导书，从而提升我国钢结构抗震设计和防灾的整体技术水平。主要课题包括：课题一：钢结构建筑结构体系的抗震性能研究（1）重点研究城镇居住钢结构建筑和城镇公共钢结构建筑不同结构体系的抗震性能、构造措施等关键技术；（2）研究提高钢结构抗震性能的新型节点；（3）提出适用于不同抗震设防裂度地区的钢结构体系。

工程技术研究开发 课题二：钢结构建筑的防灾性能研究（1）研究钢结构建筑在火灾情况下结构安全性；（2）分析在火灾情况下不同防火涂料厚度对结构安全性影响；（3）分析在火灾情况下不同荷载水平对结构安全性影响；（4）分析在火灾情况下不同结构体系对结构安全性影响；（5）研究火灾后钢结构建筑安全评价方法。课题三：高性能钢抗震基本性能研究（1）现代钢结构用高性能钢材及其应用的研究；（2）结构用钢材抗震性能的研究；（3）钢结构采用高强度钢的可行性。

工程技术研究开发 课题五：环保型钢结构长效涂装防护体系和防火涂料体系应用研究（1）水性聚硅氧烷底漆用树脂的合成以及与活性填料配合关键技术研究；（2）无溶剂强屏蔽涂层的研究及无机-有机复合封闭材料关键技术研究；（3）高性能聚硅氧烷耐候性面漆树脂的合成及其耐候性研究；（4）配套体系的综合性能研究；（5）对钢结构腐蚀环境的评价研究；（6）厚型、薄型、超薄型环保防火涂料研发并编制防火涂料的标准、施工技术标准、检测标准。课题六：已有钢结构建筑的抗震鉴定及加固技术研究（1）研究钢结构建筑的抗震鉴定方法；（2）研究钢结构建筑的加固关键技术。

工程技术研究开发 现代钢结构施工及健康监测与评价关键技术研究重点研究钢结构加工和管理自动化、大型复杂钢结构施工仿真和在线监测、大跨度空间钢结构施工安装新技术、高性能钢材焊接技术、含缺陷的钢结构焊接节点的安全评定、已有建筑及灾后建筑检测与鉴定等关键技术，提高钢结构加工、施工、焊接、检测、鉴定等方面技术水平，编制相关标准、规范和指导书，从而提升我国钢结构加工、施工和鉴定方面的整体技术水平。主要课题包括：课题一：钢构件制造自动化和管理自动化技术研究利用计算机自动进行钢构件优化排料，并与数控机床直接接口，实现钢构件自动加工。并采用计算机进行材料管理，改变目前以人工为主的低效率加工和管理状况。

工程技术研究开发 课题二：大型复杂钢结构施工仿真技术研究重点研究计算机仿真技术与钢结构安装结合形成钢结构安装施工仿真新技术，实现虚拟施工过程，并完成各种构件装配、吊装试验和优化以及应力和变形分析，可以及时发现设计和施工方案中的问题并进行纠正，减少工地试拼装和试验模拟方法，降低施工成本，节约资源，达到事半功倍的效果。课题三：大跨度空间钢结构施工安装新技术研究。（1）大跨度空间钢结构吊装方案研究；（2）吊装过程计算分析课题四：大型公共建筑在线监测关键技术（1）荷载与结构响应的监测方法和技术研究；（2）监测传感器件开发和制作、光纤光栅传感监测技术和系统研究的相关研究；（3）监测仪器与监测自动化网络系统开发研究；（4）监测数据自动采集、监测结果即时自动处理及分析评估研究。

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