兰州理工大学,西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心简介

兰州理工大学，西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心简介“西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心”于2006年底申请，教育部于2007年5月评审通过将兰州理工大学土木工程学院作为依托单位建设，2007年6月和2007年8月两次由兰州理工大学土木学院组织国内有关专家对工程中心建设方案进行评审并获通过，2007年9月教育部正式批准建设。

一、项目建设的意义与背景我国西部地区地理环境复杂、气候波动剧烈，不但自然条件较为恶劣，频频遭受干旱、沙尘暴的侵扰，而且冰雹、冷冻、地震和滑坡、泥石流多种地质灾害也此起彼伏,可以说是“五年一中灾，十年一大灾，年年不断灾”。

仍以地震为例，无论是发震次数，还是损失程度，西部地区在全国范围内都是较为严重的。

20世纪我国有7次8级以上地震发生在西部，7级以上的地震有76%在西部，6级以上的地震有72%在西部。

以近十年的地震活跃期为例，十年中成灾的地震约有110次，造成经济损失100多亿元，其中80%以上在西部。

西北地区沟壑纵横，大多为湿陷性黄土地区，在这些地区建设城市、修筑公路和铁路时都会遇到湿陷性黄土地基处理、边坡的开挖和回填问题，为防止滑坡和泥石流的发生则必然要支挡。

由于黄土与湿陷性黄土不合理建筑地基处理和公路、铁路路基处理和边坡支挡，每年都会造成大量的建筑损坏、路基塌陷和滑坡、泥石流的发生，造成铁路和公路中断，经济损失巨大；另外，湿陷性黄土基础塌陷、边坡的滑坡和泥石流造成大量的边坡坍塌，危害着建筑物和道路的使用安全，每年都会造成大量的人员伤亡。

因此，只有很好地解决这些问题，才能保证西部土木工程安全可靠的使用并具有良好的经济效益。

目前，国家科技部依托高校建立的土木类工程研究中心有清华大学的结构工程与振动国家重点实验室和同济大学的土木工程防灾国家重点实验室两个，在西部土木工程领域还没有类似水准的工程研究中心。

上述两个国家重点实验室为北方和华东地区的建设提供了强大的技术支持。

但由于土木工程及防灾减灾有很强的地域特色，迫切需要在西部地区建立类似的工程研究中心，为该地区土木工程建设服务。

因此，在甘肃成立“西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心”有非常重要的意义。

二、已有建设基础西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心针对西部地区的特点，结合当前国内外学科发展趋势和学校的科研基础，形成了如下四个主要的特色研究方向：(1)土木工程结构抗震与减震控制(2)黄土与湿陷性黄土工程和地质灾害治理(3)结构健康诊断及检测加固(4)空间大跨度与轻钢结构抗震及减震控制近五年以来本工程中心项目组，承担完成国家或地方重大应用基础研究以及应用开发项目30余项，纵向科研经费总额约510万元，横向经费总额超过1500万元，发挥了本学科领域的人才、技术和学术优势，开展了多项土木工程领域内具有地方特性的前瞻性研究和大量的产品开发和工程应用研究，项目超过200项，产生的经济效益超过1亿元。

本工程中心完成省部级以上科研项目50余项，其中达到国际水平的成果5项，获得省部级以上科技进步奖28项，国家专利10项，科研成果均直接或间接进行了科技转化，产生了巨大的经济、社会效益。

为西部土木工程建设做出了突出贡献。

目前承担重要科研项目共70余项，其中国家及国务院各部门项目11项。

本工程中心近五年以来，先后发表学术论文共400余篇，其中在国际杂志及学术会议发表40篇，被SCI、EI收录45篇；出版教材著作41部，为本工程中心提供了理论基础支撑。

本工程中心与甘肃土木工程科学研究院、甘肃省第六建筑工程股份公司签订了合作共建协议，三方将在中心设备投入、成果转化与推广应用和人才培养方面进行全方位合作。

与中国地震局兰州地震研究所、甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所等科研单位建立了良好的科研合作与人才培养关系，依托这些研究机构，可拓宽工程中心的研究领域。

目前本工程中心具备包括大型多功能结构试验机、动三轴等重点设备的结构静力、动力实验室；配备完善的建筑材料、岩土工程、交通工程、工程测量实验室，为土木工程防灾减灾的科学研究提供了良好的科研环境和技术平台，设备总价值达1200余万元，建筑面积达6000余平方米，同时相关学科材料学科拥有省部共建国家重点实验室、机械学科拥有教育部工程研究中心、力学学科和流体学科拥有省级工程研究中心，它们均拥有大量先进试验仪器设备，为本工程中心提供了良好的支撑条件。

三、建设目标基于前期的研究积累和成果，西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心近期工作主要围绕以下项目的工程化与产业化（预计成果转化约1200余万元）和人才培养展开：（1）在土木工程结构减震控制方面：开发具有独立知识产权的减震装置；作为甘肃省建设厅指定的省内唯一基础隔震技术依托单位和隔震产品检测单位，加大对甘肃省基础隔震技术推广的服务、支撑作用(成果转化约200万元)；（2）在结构损伤检测及健康监测方面：推广大型工程结构的动力检测及损伤诊断系列技术；研究推广损伤结构的综合加固、处理技术(成果转化约150万元)；（3）在湿陷性黄土地区支护与支挡土木工程研究方面：在黄土与湿陷性黄土地区推广框架锚杆、土钉墙、复合土钉墙和其他锚固体系等柔性支挡结构，解决其耐久性问题和地震作用下的设计问题(成果转化约200万元)；（4）在大型工程结构事故分析研究方面：推广应用混合膨胀材料纠倾建筑物和加固地基的方法，推广应用诱使沉降法纠正偏移建筑物纠偏法以及混合纠倾法，拯救湿陷性黄土地区大量的危房；推广应用结构健康监测和检测技术，预控各类结构灾害的发生。

(成果转化约250万元)；（5）在湿陷性黄土边坡中滑坡和泥石流防治结构工程研究方面：优化滑坡、泥石流防治结构的方案，推广新型防治结构(成果转化约300万元)；（6）空间大跨度与钢结构研究：推广新的结构形式，减震结构体系，以解决西部恶劣环境中钢结构的抗震、防风沙、抗腐蚀等问题(成果转化约100万元)；（7）申请专利4项；（8）通过产品中试成果12项，转化成果8项；（9）培养从事土木工程防灾减灾设计研究专门人才40人。

四、建设方案1．项目建设地点、内容、规模与方案建设地点西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心将依托兰州理工大学丰富的研究资源和兰州地区老工业基地而建设在兰州理工大学。

建设内容工程中心将对土木工程防灾减灾关键技术进行工程化、产业化方面的技术问题进行创新性研究，根据目前国内外土木工程行业的发展现状与本中心的研究基础，主要围绕以下七方面发展建设：（1）建筑结构隔震、减震消能及结构控制设计和新产品技术开发与应用采用现代设计理论与方法，试验研究低温环境中叠层橡胶隔震支座的作用机理；建立基础隔震结构地震响应的直接动力分析法；编制基础隔震结构动力分析软件；编制甘肃省叠层橡胶支座基础隔震建筑构造图集。

工程中心要利用理论研究成果开发建筑结构隔震、减震消能的新产品，为甘肃省隔震工程的设计和推广应用奠定技术基础。

（2）湿陷性黄土对土木工程的危害及防治措施的研究与工程应用研究解决大厚度湿陷性黄土地基处理方法，消除湿陷性的方法和措施，推广应用新型地基处理方法。

湿陷性黄土地区柔性支挡结构的土压力模型、作用机理、计算模型到目前都没有得到比较合理的解决。

另外，边坡支挡结构与土体的协同工作分析是岩土工程界尚未有效解决的一大难题，因此建立支挡结构与岩土的空间协同工作的分析计算模型，采用非线性本构关系，分析土体、土钉和锚杆及支挡结构的内力，并考虑黄土湿陷损伤机理，建立黄土局部湿陷损伤时支挡结构计算模型，对支挡结构在损伤机理下进行非线性内力分析，将会使湿陷性黄土地区永久支挡结构的应用前景更加广阔。

该研究与试验平台主要针对湿陷性黄土的特性，研究黄土边坡稳定条件及边坡建筑抗滑移设计方法，永久性柔性支挡结构的静力稳定性和地震动力稳定性分析方法；对西部黄土及湿陷性黄土地区高层、超高层建筑深基坑支护结构进行最优选型及试验应力分析，通过实验分析和最优方案选择得到造价相对较低的支挡结构。

（3）大跨度钢结构和轻钢结构的减震设计技术开发与应用本技术开发和中试基地主要结合工程实际，建立结构优化设计的数学模型，研究平板网架、空间网壳及轻钢结构，提出综合优化设计方法，并进行结构非线性内力分析，同时借助于可视化技术开发相应的设计软件，并将研究领域成果转化到工程设计中，使复杂的空间杆系结构的杆件布置和截面设计实现交互化。

（4）滑坡、泥石流灾害防治结构的技术开发与应用西北地区湿陷性黄土边坡中滑坡和泥石流防治支挡结构设计研究，研究陷性黄土边坡滑坡防治结构的计算模型、计算方法、设计原理和设计方法等。

西北地区滑坡和泥石流等自然灾害较多，试验研究治理滑坡、泥石流的支挡、拦挡、抗滑结构及泥石流排导结构的合理结构型式及设计方法，对治理西部地区滑坡和泥石流自然灾害的防治与工程设计具有十分重要的价值和意义。

（5）黄土地区建筑结构的鉴定、检测与加固技术开发与应用对湿陷性黄土地区危房进行安全鉴定，针对湿陷性黄土遇水湿陷的特性，研究建筑物地基反力与湿陷沉降的关系及沉降机理，以及湿陷性黄土地区建筑物沉降法的方法和机理。

采用诱使沉降法、膨胀法和混合法纠倾技术纠正偏移建筑，给出偏移建筑的纠倾方法，研究纠倾机理，并将纠倾技术进行成果转化。

研究钢结构、混凝土结构、砌体结构和基础工程方面的工程事故并解决大量的工程事故问题。

（6）土木工程领域防灾减灾的设计技术开发中试、成果转化基地工程中心将利用自身的实验中心和合作共建单位甘肃省土木工程研究院、甘肃第六建筑工程股份有限公司共同建立土木工程防灾减灾产品中试、成果转化基地，并将与兰州地震所、甘肃省科学院自然灾害防治研究所、甘肃省建筑总公司和甘肃省建筑设计研究院等单位已经存在的产品中试、成果转化渠道签署共建中心协议，形成新的技术中试和成果转化基地，按照效益分成，共建多赢的原则不断壮大中试和转化基地。

争取使通过技术中试成果12项，转化成果8项，中期通过技术中试成果30项，转化成果20项。

（7）土木工程领域防灾减灾的设计技术开发、转化的人才培养基地利用我院现有结构工程博士点、土木工程一级学科博士后科研流动站、岩土工程、桥梁与隧道工程、防灾、减灾及防护工程、材料学和工程力学硕士点、建筑与土木工程领域工程硕士点的条件，与甘肃土木工程研究院、甘肃省科学院自然灾害研究所、兰州地震所和甘肃省建筑工程总公司共同每年为西部培养土木工程防灾方面技术人才50人以上，以保证中心成果的转化和应用。

建设规模西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心将采取逐步发展，逐步建设的滚动发展模式，最终建设成为拥有产学研不同领域高级技术人才120人、中心占地面积6000平方米、固定资产达3000万元的工程中心。

建设方案工程中心在吸纳、整合学校优秀人力和物力资源的同时，积极吸收政府、企业、全国高校以及加拿大Carleton大学、美国加利福尼亚大学、美国伊利诺伊大学、日本东北大学、日本东京工业大学和台湾地震研究院等社会资源，为工程研究中心快速健康发展提供良好的外部发展环境和内在动力，争取在土木工程防灾减灾技术创新方面获得一批具有自主知识产权的新材料、新技术和新结构。