[01584023]既有建筑结构性能提升关键技术与工程应用

在我国快速城镇化的进程中, 由于材料老化、设计施工缺陷、规划调整、规范变更、地震损坏等原因,不少既有建筑特别是文物建筑,亟需得到性能提升以保障其正常使用和寿命。然而,受建设资料的不完备、结构性能退化的不确定以及改造需求的多元化等所限,在既有建筑的保护和改造中,长期存在“技术系统性和互补性差”、“成效难于量化界定”等问题,导致大量社会财产的损耗甚至珍贵文化信息的遗失。本项目在国家科技支撑计划、国家自然科学基金等一批课题的资助下,对既有建筑结构的性能提升技术进行了十余年的系统研究和实践,形成以四项创新点为代表的技术群： （1）既有建筑基于三维激光扫描的数字化重构及变形监测技术。针对传统测绘技术效率低、精度差、易受环境影响、难以获取变形信息的缺陷,开发了基于三维激光扫描的既有建筑点云式数字重构技术,并用于国家文保建筑的测绘和鉴定、异形曲面结构二阶段施工的高精度控制、核电安全壳加载工况下的变形监测。具有快速、非接触、全天候、高精度和自动化等优势;最大测程187m,径向距离示值误差小于1.2mm、频率达50Hz。 （2）既有建筑的新型托换及抗震加固技术。针对传统拆墙托换方法中湿作业多、影响外观、新增构件截面尺寸大等缺点,提出了基于钢板-砖组合构件的底部大空间托换技术。鉴于低强度砌体及混凝土梁柱节点区加固难度大、代价高,开发了基于钢绞线－聚合物砂浆复合面层的低强度砌体及节点加固技术,提高抗震承载力达30％以上。提出了摩擦耗能式自定心抗震结构体系,在控制既有建筑位移的同时,显著减少其震后残余变形。 （3）既有建筑的减隔震（振）加固技术及装置。针对传统加固技术创面大、工期长的缺陷,研发了一系列“以柔克刚”的新型减隔震加固装置,包括阻尼力可调的粘滞阻尼器、大出力快速响应阻尼器、无机耐久型滑移隔震支座、悬吊式的可控型调频质量阻尼器等。提出了既有建筑减隔震加固可靠度计算方法和成套施工工法,建立了大型空间结构舒适度指标及控制技术。 （4）复杂建筑的移位控制技术及系统。为协调城市发展及既有建筑保护之间的矛盾,针对复杂移位工程中传力途径多变、同步性差、施工代价高等问题,开发了非电液控制建筑物移位高精度测量技术、长距离平稳迫降技术、悬吊提拉式顶升系统、差异沉降动态补偿式平移台车等技术和专用装备,移位精度可达0.1％、施工效率提高50％以上,设备造价降低1/3。 已发表论文137篇（SCI 21篇、EI47篇）,含ASCE研究亮点及最佳论文提名各1篇,撰写专著4部,主编/参编国家级规范、规程和图集5部、省级规范5部,获授权发明专利及软件著作权20项,江苏省优秀研究生学位论文2篇。成果应用于天安门门楼、原“励志社”建筑群（钟山宾馆）、南京市“美龄宫”、南京博物院老大殿等12项国家/省级文物建筑的检测鉴定及改造、23项中小学校舍的隔震加固、30余项既有建筑的减震（振）及移位工程,创造经济效益 4.2亿元,为既有建筑的功能提升与历史信息保存提供了系统技术、实用工法和可靠装备。