科研工作

█ 研究背景

近年來,我國沿海地區包括廣東、福建、香港、澳門等地遭遇颱風侵襲尤其之多,如2015年颱風彩虹、2016年颱風莫蘭蒂、2017年颱風天鴿、2018年颱風山竹其造成的居民傷亡及經濟損失非常嚴重。而天鴿,最高風速51.39m/s,引致珠江口地區多處嚴重水浸,珠海和澳門的災情尤其嚴峻,成為該兩地超過半個世紀最慘重的風災。

就沿海地區的建築金屬屋面而言,若能有效抵抗颱風避免出現金屬面板風揭並確保屋面板無損壞應是防災最重要且為最基本的性能要求。故開展以建築金屬屋面為主的抗風研究,完善抗風標準尤為重要,亦是行業發展所需。

故該項目研究的主要研究目的為:

針對現有建築所存在以及出現的問題,如澳門東亞運動會體育館(俗稱“澳門蛋”)等,進行鑒定與加固。

卓思建築應用科技顧問(珠海)有限公司在澳門蛋鑒定加固項目中做了大量的研究工作,並結合中冶的大跨度鋼結構及其圍護系統檢測鑒定,並將研究技術應用到深圳市民中心、港珠澳大橋項目,獲得業界的認可,并榮獲中國鋼結構協會科學技術獎。

針對日後新建建築項目,通過地標的編寫對不同系統不同要求進行全方位的規定與要求。

政策相關

國務院辦公廳印發《國家綜合防災減災規劃(2016—2020年)的通知》,旨在加強防災減災救災工作的決策部署,維護人民群眾生命財產安全。規劃中明確提出要加强工程防灾减灾能力建设,包括加强防风抗潮等防灾减灾骨干工程建设,提高自然灾害工程防御能力。故加強建築工程的抗風研究,不僅可以為相關抗風標準提供大量數據支撐,還可以提昇建築防風抗風能力,是防災減災的有效途徑。

 相關調研工作

國內地區考察

2017 年颱風天鴿對澳門特區產生災難性的影響,但澳門大部分公共建築工程沒有受到明顯的破壞,如澳門關閘工程項目、輕軌車廠項目、加固後的東亞運主場館等。因應毗鄰的港珠澳大橋珠海口岸的工程項目方的需要,由本協會協助組織到澳門考察受損及不受損的項目,考察人員包括業主方、設計方等。

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2017 年天鴿颱風、2018 年山竹颱風受灾後,本會秘書長等專家應邀前往港珠澳大橋珠海口岸提供技術協助,對工程進行複檢調研。

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澳大利亞地區考察

為增加廣東省地方標準的國際參考數據,提升標準的國際水準,2016年、2017年,本會秘書長分別攜會員單位代表,清华大学石永久教授、中冶建筑研究总院有限公司副总工程师吴耀华、深圳市建筑设计研究总院有限公司副总工程师郭满良、广东省建筑设计研究院二所副总工程师廖旭钊等行業專家、學者前往澳大利亞詹姆斯· 庫克大學JCU抗風研究站進行抗風相關調研工作。此兩次調研,為兩部抗風地方標準的編寫提供了重要參考,以及試驗支撐與依據。

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現場觀看風箱的波動狀態

通過此次考察交流,較深入瞭解澳大利亞沿海和颱風區域金屬圍護結構的研究和應用現狀,並考察颶風DEBBIE吹襲澳大利亞東北海岸(臨近著名景區黃金海岸)的災後狀況。同時,就澳大利亞金屬圍護屋面,牆面抗風設計、施工、加固及產品系統檢測認證進行技術交流。


日本地區考察

201810月,標準編製組代表赴日本進行实地调研以及查阅当地的研究、检测资料,掌握了对于建筑金属屋面系统抗风灾的核心的技术要点,其中包括对屋面檐口部位即屋面风敏感区域要加大设计风压力。调研结果為正在编制的建筑金属屋面系统的团体标准提供了十分有價值的信息,对建筑金属屋面设计及检测的风压值的设定提供可靠的参考来源。同時,由日本中央实验室最新发布的有关金属屋面耐久性能测试的检测次数已经提升为 10,000 次(以30 年为基准),該部分的测试内容数据对规范编制提供了極好的借鉴价值。

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考察日本中央試驗所(JTCCM )

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考察日本東京大學-風洞實驗室


台灣地區考察

2019年5月2日,本會代表攜來自清華大學、同濟大學、中國建築金屬結構協會、深圳市建築設計研究總院、廣東省建築設計研究院等單位之學者專家对台湾地区进行考察调研,通過對相關实验室检测,從相應研究结果报告可以很清晰的显示出建筑金属屋面风敏感区域与非敏感区域的风压力值有很大的不同,并有很明确的数值区分。通過系列调研工作,為建筑金属屋面系统的团体标准編寫提供了重要信息與參考來源。

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考察台灣淡江大學風工程研究中心

█ 抗風研究成果

沿海地區大跨度鋼結構及其圍護系統檢測鑒定關鍵技術創新與應用

本會聯合中冶建築研究總院(深圳)有限公司等單位合作開展了“沿海地區大跨度鋼結構及其圍護系統檢測鑒定關鍵技術創新與應用”的科研項目。

我國經濟最為發達的京津冀、長三角和港珠澳三大經濟區域均位於沿海地區,改革開放以來修建了大量的體育場館、機場航站樓、高鐵車站、會展中心等大跨度鋼結構建築。沿海地區相比於內陸地區氣候條件特殊,具有“兩高兩多”,即高濕度、高鹽霧、多暴雨、多颱風的特點,特殊的氣候條件給沿海地區大跨度鋼結構及其圍護系統的安全性和耐久性帶來很大挑戰。

由於體育場館、機場航站樓、高鐵車站、會展中心等大跨度鋼結構建築屬於人流密集場所和城市生命線工程,沿海地區大跨度鋼結構及其圍護系統的檢測鑒定對於保障沿海地區重要公共設施的安全運營具有重要意義。

 

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針對沿海地區大跨度鋼結構及其圍護系統檢測鑒定領域存在的技術空白,在國家863項目“新型鋼結構公共建築體系及節能環保圍護材料技術研究與應用”(2009AA032302)、國家科技支撐計畫子課題“鋼結構民用建築高性能結構鋼焊接技術研究”(2012BAJ13B01-6)和中冶重大課題“相控陣超聲檢測技術在建築鋼結構工程檢測中的應用”(YBB2012Ky01)項目支持下,本項目參加單位系統開展了相應的技術創新和應用工作,取得了一系列研究成果,較好解決了沿海地區大跨度鋼結構及其圍護系統檢測鑒定關鍵技術難題。研究成果可用於沿海地區大跨度鋼結構及其圍護系統的品質、安全性和耐久性檢測鑒定。

該項目技術成功運用於港珠澳大橋珠海口岸工程、澳門蛋、澳門輕軌車站工程、深圳市民中心、澳門北安碼頭等大型工程項目,並納入《建築金屬圍護系統抗風揭檢測方法》(MCIS-PP/T-01)、《沿海地區金屬屋面技術條件》(DB35/T1764)、強風易發多發地區金屬屋面技術規程(DBJ/T15-148-2018)等8部國家、行業和地方標準中,形成了完善的技術標準體系。

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項目研發了金屬屋面系統抗風防災關鍵技術,提高了大型金屬屋面系統的綜合性能,解決了金屬圍護體系選型、構造設計、施工技術、檢測維護方面的技術難題。

基於金屬屋面抗風揭試驗及評價方法,開發了多款高抗風能力金屬屋面板板型、抗風夾具、節點構造,提出了既有金屬屋面抗風承載力加固方法,在確保防水耐候、保溫隔熱、隔聲吸聲、綠色環保等綜合功能基礎上,使直立鎖邊鋁鎂錳合金屋面板的抗風揭能力從3~5kPa提高到10kPa以上,突破了咬邊類金屬屋面板在強颱風地區大型屋面不能應用的瓶頸。研究成果納入多部國家及行業標準和系列國家標準圖集,形成金屬圍護系統設計、施工、檢測、維護成套應用技術。

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該項目金屬圍護相關的檢測實驗工作由經多個行業協會及知名高校認可的卓思檢測開展(後附檢測實驗室簡介)。

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該項目主要研究成果包括主編國家規範4部、行業規程4部、地方標準2部;獲專利授權23項,其中發明專利9項;出版專著3部。研究成果總體上達到國際領先水準,將有力推動我國大跨度鋼結構安全診治技術的發展。

隨著項目的開展,我國沿海地區大跨度鋼結構建築數量逐年增多,同時隨著大跨度鋼結構建築服役年限的增長和近年來極端惡劣氣候的增多,沿海地區大跨度鋼結構及其圍護系統銹蝕、焊縫品質缺陷和風揭事故頻發,本項目成果極大促進了沿海地區大跨度鋼結構及其圍護系統檢測鑒定技術的進步與發展,為保障沿海地區大跨度鋼結構建築的正常使用提供了有力的技術支撐

當前,我國經濟最為發達的京津冀、長三角和港珠澳三大經濟區域均位於沿海地區,大量修建的體育場館、機場航站樓、高鐵站房、會展中心等大跨度鋼結構建築,有著巨大的項目應用需求。目前,該項目研究成果已在廣東、澳門等地的50餘項大型工程中應用,有力保障了機場航站樓、高鐵車站、會展中心等大跨度鋼結構城市生命線工程在颱風、暴雨等極端惡劣天氣下的安全和不間斷運營,社會公益性顯著,業務前景廣闊。

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項目組人員考察澳門蛋工程

2019年9月30日,該項目科技成果從56項申報項目中脫穎而出,榮獲2019年度“中國鋼結構協會科學技術獎”一等獎。

其中本會秘書長彭耀光先生以項目第二申報人獲得一等獎。