重磅！荣耀！北建大牵头成果喜获2020年度国家科技进步奖

发展高性能建筑、满足地震灾害防御需求，是未来城市可持续、高质量发展的重要方向。隔震技术被国内外公认为是实现“建筑、结构、设施设备三保护”高性能建筑的最有效技术。

针对高性能隔震建筑设计和建设中所面临的“设计理论缺乏适用性”“设计技术缺乏系统性”“关键装置缺乏高效性”和“质量控制缺乏规范性”等关键难题，“高性能隔震建筑系列关键技术与工程应用”项目创新发展了高性能隔震结构设计理论，构建了隔震结构多目标一体化设计技术，研发了系列功能可调控高性能隔震装置，提出了隔震建筑建设质量控制技术并主编系列标准。成果应用于60余项重要工程，总面积达336万平方米，近3年创造直接经济效益15.4亿元，为国家可持续发展重大战略提供了地震安全保障。

该成果曾获2019年北京市科学技术进步奖一等奖、2015年教育部科学技术进步一等奖和2014年中国铁道建筑总公司科学技术一等奖等奖励。项目形成的共性关键技术和成果为重大工程的高性能设计和建设提供了科技创新支撑，为我国可持续发展重大国家战略提供了地震安全保障。

 高性能隔震建筑系列关键技术与工程应用

主要完成人：李爱群、郭彤、苗启松、曾德民、薛彦涛、解琳琳、陆飞、卫海、张志强、陈曦

主要完成单位：北京建筑大学、东南大学、中国建筑科学研究院有限公司、北京市建筑设计研究院有限公司、中国建筑标准设计研究院有限公司、北京市基础设施投资有限公司、江苏鸿基节能新技术股份有限公司

项目简介：针对高性能隔震建筑设计和建设的关键难题，项目创新发展了高性能隔震结构设计理论，构建了隔震结构多目标一体化设计技术，并研发了系列功能可调控高性能隔震装置，提出了隔震建筑建设质量控制技术并主编系列标准。成果应用于国际上最大面积/最高抗震设防要求的高层隔震住宅群、国际上总面积最大的地铁上盖层间隔震建筑群、国家文物保护建筑和中小学校舍、医院建筑隔震加固项目等60余项重要工程，总面积达336万平方米，近3年创造直接经济效益15.4亿元，为国家可持续发展重大战略提供了地震安全保障。

我国城市群分布与地震危险区高度重合，在全国，100%的建筑均要求抗震。

统计数据显示，全国现有建筑面积约450亿平方米，存量大，增长快，国家抗震设计标准持续更新以及城市发展提出的更高要求，使得传统抗震设计已无法满足需求。

目前，抗震防灾已上升至中国、美国和日本等国的国家战略，隔震技术被认为是提升建筑抗震性能最为有效的手段。

自1987年起，李爱群就开始从事工程结构抗震和减振控制研究工作。他介绍，隔震技术优势在于，可提供建筑、结构、设备设施三重保护，能实现建筑完好、结构无损、设备设施安全。

隔震建筑的基本原理是，在基础和上部结构之间设置隔震支座和耗能装置，形成隔震层，地震来临时，通过隔震层的变形来吸收地震能量，控制上部结构地震作用效应，从而减少结构的地震响应，提高建筑结构的抗震可靠性。李爱群解释，由于隔震层相比于其它楼层更“柔”，因此隔震技术被誉为“以柔克刚”抵御地震灾害的有效手段。

团队先从关键隔减震装置研发和产业化入手，研发出具备国际领先水准的隔震支座系列产品和功能可调控的系列黏滞阻尼器。

高性能隔震支座

功能可调控黏滞阻尼器

2008年5月12日，汶川大地震发生，远隔1700多公里的南京也有震感，引发市民恐慌。当时执教于东南大学的李爱群通过媒体发声：地震虽威力巨大，但借助先进的抗震设计和隔减震装置，建筑物能有效降低震感，保全结构，确保人民生命财产安全。

实际地震检验表明，采用隔震技术的建筑物在地震发生时，建筑物主要发生水平方向的平动，结构受到的地震作用仅相当于传统抗震时的1/5至1/6，建筑物及其内部人员和设施的安全可以得到有效保障。地震时和地震后，隔震建筑可做到完好无损，从而保全人民群众生命财产，保障社会的平稳安全运行。

隔震技术，在古建筑保护利用方面，也可大显身手。

2010年，一则“南京博物院老大殿‘长高’3米”的新闻在全国传开，引起轰动。这是老大殿改造工程的成果，工程技术总负责人正是李爱群。

南京博物院老大殿

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该项目集顶升与隔震加固为一体，是当时全世界占地面积最大、同步顶升点最多的建筑物顶升工程。“在161个千斤顶、全自动提升系统、自平衡钢架和实时监测系统的协同之下，这栋总重量7700多吨、占地面积2400平方米的民国建筑被稳稳举起。”回忆当时的创举，李爱群满是自豪。他说，我们施工过程中采用最先进、最安全的建筑物悬吊顶升工法，并在顶升过程中建立全过程静动态实时监测体系，全面确保提升过程中的安全性和稳定性。

值得一提的是，原本的老大殿并没有抗震设计，团队同时对其进行隔震加固，在殿内立柱下增加了橡胶隔震支座和滑移隔震支座，有效增强其抗震能力。

完工后，近80岁的老大殿更加坚强结实，可实现七级大地震完好无损，被批准为国家住建部科技示范工程，引起社会广泛关注。老大殿首层专门设计了隔震技术参观室，一段段视频、一帧帧动画，立体形象地诠释了科技防震方案的玄妙。

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从20世纪90年代开始，我国高层建筑进入快速发展阶段，建筑高度越来越高，结构体型日趋复杂。新世纪以来，位于高烈度区的高层建筑也竞相涌现，社会需求强劲。但是此类建筑隔震长期存在“设计理论缺乏针对性”“设计方法缺乏层次性”“关键装置缺乏高效性”和“施工验收缺乏规范性”等问题。

研究人员发现，目前的隔震技术应用范围局限于多层常规建筑，难以满足现代城市发展所催生的大型复杂和高层建筑的建设需求。

如何可靠高效地对大型复杂隔震建筑进行设计？常用的隔震装置是否能满足大型复杂隔震建筑的需求？怎样保证隔震建筑中关键装置和整体结构的施工质量？

面对系列挑战，团队在李爱群的带领下，在大型复杂隔震建筑的设计理论、设计方法、装置研发和技术标准等方面进行持续科研攻关，构建了高性能隔震建筑系列关键技术体系，实现了隔震技术的全方位升级迭代。

成果应用于高层隔震住宅群河北燕郊天洋创新城。团队骨干教师、北京建筑大学土木与交通工程学院研究员曾德民说，这个项目一共有29栋高层建筑，我们在前期设计时就参与进来，对它采用了多目标一体化设计方法；团队发明的高性能隔震装置也在设计中应用，我们在地下室顶层顶板下方放置了超低模量大直径橡胶支座，可以抗8.5度地震。

高层隔震住宅群

随着国家城镇化步伐的不断迈进，超大规模的“地铁上盖”建筑应运而生。“地铁上盖”，是以地铁为核心，在其上部空间建设地铁配套设施，进行商业、办公、住宅等多层次开发建设，以轨道交通为先导促进城市发展的一种模式。由于其功能的特殊性，此类建筑需要实现“上部建筑无损伤、下部建筑损伤可控、多座上部建筑免碰撞和震后变形可复位”等四个既各自独立又互为一体的抗震性能目标，设计难度很高。

项目团队建立了“地铁上盖”层间隔震建筑的多目标一体化设计方法和精细化设计控制体系，实现了此类复杂隔震建筑的多目标一体化设计。

团队青年骨干教师、北京建筑大学土木与交通工程学院副教授解琳琳介绍，早些年，“地铁上盖”在国际上已经开始流行，但这类建筑的一大特点是，如果采用传统抗震方法，上部结构比较矮，结构构件尺寸比较大，经济效益无法充分凸显，在高烈度区难以实现高抗震性能。项目团队的做法是，在下盖建筑和上盖之间，增加隔震层形成层间隔震，能够有效降低地震力，不仅增强抗震性能，建筑本身也可盖得更高，结构构件尺寸更小。

目前，北京地铁6号线琨御府（五路居车辆段）、8号线公园悦府（平西府车辆段）和16号线北安河上盖等地铁上盖隔震建筑项目都应用了该项目的系列技术，形成了国际上总面积最大的地铁上盖层间建筑群。这些成果有效提升了“地铁上盖”建筑的抗震能力，实现了宜居和防灾的高效结合。

地铁上盖隔震建筑

瞄准行业共性难题，项目组还在国际上首次提出了高层隔震建筑的高精度、少迭代、整体设计方法，解决了复杂高层隔震结构设计中面临的隔震层高效设计的难题。这些方法是结构设计师的有力法宝，能够帮助他们可靠、精确、高效地完成各类大型复杂隔震建筑的设计工作。

从南京到北京，从住宅群、文物古建到中小学校舍，从国内到国外……截至目前，团队高性能隔震建筑系列关键技术的成果已应用于国内外60余个项目，总面积达336万平方米，近3年创造直接经济效益15.4亿元，构建了具有完全自主知识产权的系列关键技术，发挥了行业引领和示范作用，为国家可持续发展重大战略提供了地震安全保障。

项目组还主编了《建筑隔震橡胶支座》《建筑隔震柔性管道》和《建筑隔震工程施工及验收规范》3部国家行业标准，相关成果被7部国家级和省部级标准采纳，解决了行业缺乏隔震建筑施工验收技术标准的瓶颈问题，促进了高性能隔震建筑的高质量建设。

30多年来，李爱群躬身教学科研一线，秉持初心、笃然前行，将防灾减灾、造福社会的理念融入团队建设、教学教育、科研创新和社会服务全过程。

让解琳琳印象深刻的是，李爱群一直倡导团队师生坚持产学沿用深度结合。他常说，“科技成果的研发一定要解决工程难题，服务国家重大工程需求，只有这样科研才会具有生命力。”在主讲《土木工程概论》课程时，李爱群积极向学生介绍土木工程对国家可持续发展的战略支撑作用；培养研究生时，他也总是鼓励年轻学子，学习之后是研究，所得要转换后服务社会。

医疗卫生系统是城市生命线中的重要工程，震后医疗建筑能否正常运营对应急救援工作的顺利开展至关重要。

自2017年起，李爱群团队与北京市医院管理中心组成联合科研团队，开展了市属医院综合性能改造提升系列项目研究。研究人员根据市属医院现状和北京发展需求等，基于“安全医院”“绿色医院”“人文医院”“智慧医疗”“互联网医院”等医疗发展趋势，从功能布局、安全防灾、设备设施、交通组织、人文环境等方面开展工作，为市属医院实现“疏解、均衡、协同、提升”工作目标提供了有力技术支撑。项目组编制的《市属医院既有院区及其建筑综合性能提升改造规划工作指南》《市属医院新建医院建设标准研究》《人性化医院设计要点》《研究型医院设计要点》《突发事件下医院规划建设策略》等成果，成为高品质医院建设的指导性文件。2020年年初，新冠肺炎疫情爆发后，联合团队提出了市属医院防疫安全系统化改造方案，助力科学防疫。

此外，为了确保2022冬奥安全举办，李爱群团队还为北京冬奥会延庆赛区四大场馆及配套设施地震安全开展情景构建和安全评估。

位于北建大大兴校区的大型多功能振动台阵实验室，是学校办学历史上最重要的科研重器。这个总建筑面积5300平方米、设备总投资约2亿元的实验室，由李爱群团队牵头建设、管理并运行。李爱群透露，首台振动台于2019年12月建成并投入使用，去年一年已先后承担8个重大工程的模型试验，另外3台正在加紧建设。这4个振动台每个台面尺寸为5米×5米，且可实现三向六自由度振动模拟，全部建成后，将成为现有台阵中总承载力最大、台面总面积最大的实验设备，为北京市和国家各类基础设施的抗震性能检验提供试验平台，并为国内外重大工程的抗震设计和验证提供技术支撑。

“我们团队将借助实验室，进一步升级新一代抗震和减隔震关键技术的研发！”李爱群畅想着，我们也将打造强大的科研实验平台，为国内外兄弟院校、同行们开展复杂结构模型试验和抗震性能验证提供便利，为建设韧性建筑和城市提供强大的科技支撑。