一、基本情况
获奖项目名称:耐火系列高性能钢材料开发及结构应用关键技术
主要完成单位:中冶建筑研究总院有限公司、同济大学、南京钢铁股份有限公司、北京金威焊材有限公司、中冶建筑研究总院(深圳)有限公司
主要完成人:王月栋、王彦博、张泽宇、崔强、曾立静、李伟、龚超、马青、刘洁、楼国彪
耐火钢是缓解建筑防火问题的有效途径,在建设高质量建筑的新时代背景下,大力发展耐火系列高性能钢结构建筑已成为一项重要需求。然而目前耐火钢应用尚不成熟,存在以下关键共性技术问题:缺乏低成本高服役能力的耐火系列高性能钢材产品;缺乏可靠的耐火钢连接技术;基于传统钢材建立的结构设计方法无法与耐火钢匹配。为此,项目组通过十余年的探索实践和产学研合作,形成了耐火系列高性能钢的核心产品、工艺工法、关键技术、规范标准和重大工程推广应用。
三、创新成果
1.研发了绿色高服役安全性建筑用耐火钢系列新产品。突破传统技术思路,建立了超低碳(≤0.1%)和低Mo型(≤0.2%)微合金化高性能钢材料设计理论,开发了基于多功能复合性匹配的耐火钢高纯净度冶炼、厚薄规格TMCP轧制、冷却工艺精准控制生产稳定化制造技术,解决了耐火钢低屈强比和高强韧性协同控制难题,研发的耐火钢具有优异综合性能和抗多次火灾能力。
2.形成了耐火系列高性能钢连接成套技术。揭示了耐火钢灾变演化机理,建立了耐火系列高性能钢服役能力动态计算模型,形成了耐火系列高性能钢焊接裂纹控制工艺、残余应力分布模型和典型节点连接等技术,建立了耐火系列高性能钢螺栓连接的设计和施工成套技术,解决了耐火钢连接性能不明确而导致的工程隐患问题。
3.形成了耐火系列高性能钢结构设计方法和全周期管理技术。提出了耐火钢构件和耐火钢-混凝土组合构件抗火承载力计算方法,稳定系数计算方法和防火保护层厚度计算方法。形成了耐火钢结构和耐火钢-混凝土组合结构的抗火设计方法及对应技术标准,弥补了现有规范中尚无耐火钢构件相关设计方法的不足。基于协同设计、构件追溯和运营维护系统,建立了耐火钢结构体系全生命周期管理技术。
该项目首次系统全面地完成了耐火系列高性能钢产品-制造-性能-设计-连接-应用-管理全产业链技术研究。多项产品和技术填补国内外空白,满足了钢结构高性能和多功能化的高质量发展需求,具有广阔应用前景。项目研究获授权专利27件;软件著作权2项;编制技术标准11部;发表论文33篇,出版专著1部。研究成果已成功应用于上海博物馆、广东省应急指挥中心、临汾新能源汽车产业园、宝冶焦仓工程轻车线等多个工程项目。