为修建摩天大楼提供“混合动力”，重庆大学科研项目获国家科技进步一等奖

上游新闻·重庆晚报慢新闻记者 彭光瑞/文 重庆大学供图

1月10日，记者从市科技局获悉，2019年度国家科学技术奖在京揭晓，共评选出296个项目和12名科技专家。其中，国家自然科学奖授奖项目46项，国家技术发明奖授奖项目65项，国家科学技术进步奖授奖项目185项。

由中国工程院院士、重庆大学教授、日本工程院外籍院士、英国皇家结构工程师学会会士周绪红牵头的研发的“高层钢-混凝土混合结构”项目获国家科学技术进步一等奖。据介绍，该项目能实现高层建筑快速施工和绿色环保的发展目标，且能有效控制成本，在我国的城市化和城市群发展中有很好的应用前景。

周绪红院士

土木工程领域的“混合动力”

研究团队成员，重庆大学教授、国家优秀青年科学基金获得者刘界鹏介绍说，20年前我国刚刚开始修建100米以上的高层建筑时，多是采用现浇混凝土的方式，但传统的钢筋混凝土结构资源和能源消耗大，施工过程中环境污染较为严重，存在人工投入大、施工效率低，用于100m以上高度的建筑中抗震安全不足等缺点。

而国外高层建筑所采用的钢结构能解决钢筋混凝土结构存在的问题，但成本过高，很难大规模使用。基于这种情况，大约在近20年前，包括周院士在内的土木工程界工程师，开始倡导采用钢-混凝土混合结构，并且做出了一些示范工程。

“打一个比方，钢-混凝土混合结构就好比建设领域的混合动力。”刘界鹏介绍说，周院士申请了我国第一个钢-混凝土混合结构的研究课题，并联合科研界和工程界的研究人员，编制了相关的技术标准。其研究成果主要解决的是传统的钢筋混凝土结构在高层建筑建设中的一系列问题。

更安全、更经济的建筑结构

“与传统的钢结构相比，钢-混凝土混合结构可节省用钢量约30%-40%，综合成本降低约30%。”周绪红院士介绍说，这项技术充分利用了混凝土和钢材两种材料各自的优势，建立了高层混合结构的分析理论，形成了高层混合结构的设计技术，并开发了高效新型施工技术，引领了我国高层混合结构建造技术的发展。

该成果包括四种结构体系，即支撑巨型框架-核心筒体系、钢管约束混凝土结构体系、交错桁架结构体系、钢管混凝土异形柱框架体系，分别适用于300-800m地标性建筑（例如深圳平安金融中心，600m）、100-300m建筑（例如青岛海天大酒店新楼，245m）、100m以下公共建筑（例如学校、医院、办公、大空间住宅等；杭州萧山机场公寓楼，10层，28m）、100m以下住宅（例如杭州龙湖紫荆天街公寓，96m）。四种结构体系基本涵盖了大部分高层建筑的高度和使用功能。

周绪红表示，针对高层混合结构体系的特点，研究团队还提出了“基于一致倒塌风险的抗震设计理论”，保证高层混合结构在罕遇地震作用下不发生倒塌，保障人民的生命安全；但同时又通过精细化的抗震计算和先进的抗震设计技术，保证高层混合结构的成本与传统的现浇钢筋混凝土结构相当，实现很好的经济性。

周绪红院士（左一）讲解相关技术

可打造更具视觉冲击的建筑

周绪红表示，这项技术在我国的城市化和城市群发展中有很好的应用前景，在高层建筑中采用该技术，既能实现钢结构的施工快速和绿色环保的发展目标，又能有效控制成本，将高层建筑的成本控制在与传统钢筋混凝土建筑成本相当的水平。

以交错桁架这种结构为例，在基本不增加成本的条件下，可以将跨度增加到传统建筑的2倍左右，而且室内的使用净高也显著提高。这意味着可以采用这项技术建造更巨型、更有视觉冲击的城市建筑，并且不会大幅度的增加投资，建筑的安全性也能够得到充分保障。

他认为，未来的城市中地标性建筑将向更高和更大跨度方向发展，同时，未来的大部分建筑都要向绿色化方向发展，包括生产和施工过程中的绿色化以及房屋使用过程中的绿色化。要实现绿色化的目标，首先就要将建筑工业化作为主要的手段，并在工业化的基础上，实现信息化甚至智能化；工业化是信息化的基础，而信息化又是智能化的基础。未来的建筑，就是以工业化、信息化、智能化为基础的绿色建筑。