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近日,国家自然科学基金委员会正式发布《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编(八)》,遴选了“十四五”期间科学基金资助取得的代表性优秀成果。由中国工程建设标准化协会副理事长、国际标准化组织(ISO)TC 71/SC 9 主席、清华大学长聘教授韩林海牵头完成的《钢管混凝土混合结构“基础理论与方法—重大工程应用—技术标准国际化”》成果入选该选编的“面向世界科技前沿”专栏,彰显了其在钢管混凝土领域理论原始创新取得了新突破。
当代重大土木工程呈现高耸、大跨和在多灾频发的复杂工程环境下长期服役等态势,亟需发展“增韧、节材、减重”的高性能结构及其全寿期安全性设计理论。韩林海教授团队长期深耕钢管混凝土领域,揭示了非线性约束混凝土塑性提升机制,提出了瞬时、长期、循环应力下以及考虑温度影响的混凝土系列本构模型,建立了基于钢管混凝土全寿期力学性能演化的构件承载力计算体系。进一步地,近年来在国家自然科学基金等项目的资助下,基于“1+1>2”协同互补理念,提出了以钢管混凝土为主要构件,与钢或混凝土构(部)件优化混合且共同工作的“钢管混凝土混合结构”概念,创新了桁式、加劲等高性能钢管混凝土混合结构形式,实现了钢管混凝土承载从材料组合到构件混合的机制性提升。揭示了其在复杂受力、长期荷载和地震、撞击、火灾等极端作用下的力学特征与工作机理,实现了其时变模拟与多工况承载力计算,并系统建立了基于全寿期安全的钢管混凝土混合结构分析理论。
该成果解决了钢管混凝土混合结构全寿期力学性能演化分析难题,奠定了该类结构全寿期安全性设计的核心理论基础,已被整体推广应用于建筑、交通和能源等领域的系列大型复杂土木工程主体结构安全性分析计算,适用性经历了工程实践反复检验,彰显了原创性基础理论研究的工程价值。在此基础上,韩林海教授主持制定了国家标准《钢管混凝土混合结构技术标准》GB/T 51446-2021、首部钢管混凝土ISO国际标准《钢管混凝土混合结构设计》ISO 16521:2024(已被英国、丹麦、荷兰和比利时采用为其国家标准)。提出的“钢管混凝土混合结构”概念被用于上述国家标准、国际标准的命名与术语定义,建立的混凝土本构模型、结构承载力计算方法等理论成果被上述标准系统采纳。该成果形成了贯通钢管混凝土混合结构“基础理论与方法—重大工程应用—技术标准国际化”的创新模式。
《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编》是国家自然科学基金委员会在历年资助项目成果中,遴选出具有代表性的优秀成果的选编。该优秀成果的选编每五年出版1次,已连续出版了八部。
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