项目完成人：肖建庄(1),孙振平(8)

项目简介：

     随着我国社会经济发展与城镇化进程的加快，由于建筑施工、改造修缮和拆除工程等产生的建筑固体废物（常称为建筑垃圾）排放量迅速增加，并引发了严重的环境、资源与安全问题。2016年我国建筑固体废物排放量30亿吨以上，预计在今后10年仍将以每年7-10%的速度快速增长。我国建筑固体废物量大、面广、成分复杂，且地域性极其明显，如何有效的资源化处置已迫在眉睫。

     习近平总书记在十九大报告中着重强调“加强固体废弃物和垃圾处置”，建筑固体废物资源化技术的产业化推广，已经上升为国家战略，成为生态文明建设不可缺少的重要内容。在国家杰出青年科学基金等项目的资助下，项目组通过产学研用紧密结合为一体，并且充分发挥行业协会的作用，取得了系列创新成果，掌握了成套核心技术，缩小了与国外发达国家在建筑固体废物资源化利用方面的差距，特别是在共性基础研究和标准化产业化应用等领域，处于国际领先地位。

      (1) 形成共性理论和技术基础揭示了再生原料和再生建材损伤、演化、改性和控制机理；发展了再生建材配合比设计制备理论与神经网络性能预测方法；总结了再生建材长期性能时变劣化规律；提出了保障再生混凝土结构安全的可靠度设计方法；建立了再生建材制备工艺与理论。

      (2) 实现工艺装备国产化针对我国建筑固体废物成分复杂、没有预分类的难题，提出“先筛再分后破”资源化工艺，显著降低能耗并提高资源化效率；打破国际垄断，研发制备了分离、分选、破碎、筛分与强化等国产化核心装备，并实现其出口；完成了工艺装备在建筑装潢垃圾、渣土以及尾矿等资源化处置领域的扩展。

     (3) 再生建材与产业化应用实现了建筑固体废物中渣土、再生粉料和再生骨料的全再生资源化技术；提出了可大量消纳再生原料的无害化规模化应用策略；研发了环境友好的再生建材；发展了适应国情的产业化应用再生建材；建成我国第一幢再生混凝土框架剪力墙结构、第一幢再生砖混结构建筑。填补了我国建筑固体废物资源化相关标准的空白，形成了全过程资源化标准体系，主编了国内第一部建筑废物资源化地方技术规程（《再生混凝土应用技术规程》，2007年）、以主编单位之一编制了国内第一批建筑废物资源化国家标准（《混凝土用再生粗骨料》和《混凝土和砂浆用再生细骨料》，2011年）；成立了我国第一资源化学术组织（再生混凝土专业委员会，2008年）和第一个行业组织（建筑废物管理与资源化工作委员会，2012年）。这些工作极大地支撑了产业化落地和推广。

    (4) 建立全过程知识产权体系通过科技创新和研究成果转化，形成了从建构筑物拆除、收集运输、工艺装备研制、资源化处置技术、多路径再生建材研发到最终产业化应用的全过程知识产权体系；解决了我国建筑固体废“量大、面广、成分复杂，且地域性明显”的资源化处置难题，促进了全产业的换代与升级。

项目完成人：朱合华(1),闫治国(2),丁文其(12),蔡永昌(14),李晓军(16)

项目简介：

     聚焦国家城市可持续发展的重大需求—高效开发利用城市地下空间资源，项目攻克了当前我国在城市高密集地区（地上高楼林立、车水马龙，地下设施纵横交错）大规模、集群化建造地下空间面临的周边环境控制、改扩建及安全穿越等关键难题，建立了以点状新建与改扩建、线状穿越、面上集成示范为主线的具有自主知识产权和经工程验证的核心技术成果体系：

     （1）高密集区超近距地下施工安全控制新技术；

     （2）大型换乘枢纽站改扩建技术；

     （3）高敏感环境地下穿越新技术；

     （4）地下空间建造新技术固化与集成示范。项目授权发明专利42项、软件著作权6项；出版著作5部，发表论文170篇；授权国家工法2项、市级工法2项；编制技术标准和规范4项；获教育部和上海市科技进步一等奖2项、中国施工企业管理协会科学技术特等奖1项、国家科技计划执行突出贡献奖1项、国际学术奖2项；研究成果被遴选为国家注册土木工程师（岩土）继续教育内容，已培训了1万余名注册工程师。成果总体为国际先进水平，核心原创技术处于国际领先水平，已成功应用于北京、上海、广州、重庆、苏州、南昌、印度等130 余项有重大影响的代表性工程中，经济效益显著，促进了地下空间学科与行业的发展。

项目完成人：李杰(1)、陈建兵(2)、陈隽(3)

项目简介：

       工程结构抗灾可靠性设计是保障重大工程安全的基础。历经20余年努力，本项目研究发现了工程系统中的随机性传播规律、完整建立了工程随机系统的概率密度演化理论。针对工程随机系统，建立了广义概率密度演化方程，为理解与研究随机系统的物理本质与演化规律提供了科学基础；基于概率密度演化理论，建立了结构抗灾可靠度的统一分析方法；在动力作用与随机源识别、混凝土随机损伤本构模型等方面取得了重要科学发现和系列研究进展，为重大工程结构的动力灾变分析和抗灾可靠性设计提供了关键理论基础。

       研究成果获得国内外著名学者的高度评价，如现代结构可靠性理论的奠基人之一、美国工程院院士洪华生教授称概率密度演化理论是“突破性进展”，广义概率密度演化方程被丹麦爵士勋章获得者Nielsen教授命名为Li-Chen方程等。2014年，项目第一完成人李杰教授“由于提出概率密度演化理论和对大型基础设施系统基于可靠度的抗震设计的贡献”，获得本领域权威学术成就奖——美国土木工程师协会颁发的Freudenthal奖章。

       研究成果不仅在土木工程、而且先后被国内外研究机构在机械工程、航空航天工程、海洋工程和船舶工程等多个其他领域实质性加以应用。

项目完成人：葛耀君(1),项海帆(3),曹丰产(5),杨詠昕(6)

项目简介：

      大跨度桥梁结构和行车的抗风安全是其工程建设和运营的核心问题，主要涉及到颤振失稳、涡激共振和侧向大风。本项目基于我国近10年55座400m以上大跨度桥梁的抗风安全的系统研究，研发了3项桥梁颤振气动控制技术——检修轨道结构、分体箱梁结构和稳定板结构，3项桥梁涡振气动控制技术——竖直风障结构、建筑膜结构和导流板结构，发明了桥面侧向大风控制措施——竖直和水平姿态可变的活动风障技术，研究成果直接应用于舟山西堠门大桥、东海大桥、上海卢浦大桥、润杨长江大桥和肇庆西江特大桥等。研究成果被评价为“达到国际领先水平”、“体现了当代桥梁的最新建设理念”、“促进了我国桥梁技术的跨越式发展”、“为全世界提供了典范和借鉴”、“对于现代桥梁技术发展具有重要的推动作用”。研究成果为我国安全、优质、高效地建成大跨度桥梁提供了强有力的科技支撑，研究成果仅在西堠门大桥上的应用就取得直接经济效益2.6 亿元、并且平均每年增收通行费0.49 亿元。

项目完成人：葛耀君(1),朱乐东(2),项海帆(3)

项目简介：

     特大跨桥梁是关系国计民生和国家经济命脉的重大交通基础设施，常常受制于抗风问题。从上世纪70年末开始率先桥梁抗风研究，通过80年代的学习与追赶，为1991年建成的我国第一座跨度超过400米的大桥——上海南浦大桥抗风作出了重大贡献；经过90年代的提高和跟踪，有力支撑了以我国第一座跨度超过1000米的特大桥——江阴长江大桥等为代表的桥梁建设；进入新世纪后，我国特大桥梁建设成就举世瞩目，面对特大桥梁建设的国家需求和桥梁抗风研究的学科使命，创新团队开展了一系列创新和超越研究工作。在全世界已经建成的10座最大跨度缆索承重桥梁中，我国的悬索桥占5座、斜拉桥占7座，团队承担完成了其中10座桥梁的抗风研究工作。经过30多年的全面跟踪和近10年的重点突破，取得了独创性和首创性研究成果——特大桥梁颤振和抖振精细化理论。

     （1）在国际上率先推导出了基于结构与周围气流相互作用机理的结构/气流耦合系统统一方程——正向和逆向标准特征方程，提出了求解特征方程的结合矢量逆迭代的QR转换矩阵方法，建立了三维桥梁颤振全模态分析理论和方法，从近似的多模态颤振分析跨入到了精确的全模态颤振分析。

     （2）采用三维桥梁颤振分析方法揭示了悬索桥颤振稳定性能随不同梁段拼装施工方法的演化规律，并发现了传统的从跨中开始的对称拼装施工会在15％梁段拼装率时出现颤振临界风速的低谷，为了探索颤振驱动机理，结合率先提出的二维三自由度全耦合颤振和自由度参与颤振形态分析法，对五大类13种典型主梁断面颤振性能进行了系统的研究，揭示了颤振驱动机理--气动负阻尼效应，阐明了风嘴、开槽、稳定板、裙板和检修轨道移位等措施的颤振控制原理，获得了两项发明专利，解决了上海南浦大桥、福建闽江大桥、东海大桥主航道桥和颗珠山桥、润杨长江大桥和西堠门大桥等颤振控制问题，有力地支撑了我国特大桥梁建设事业的发展。

     （3）基于与桥梁轴线任意斜交的斜气动片条模型，在国际上首次提出了斜风作用下大跨桥梁抖振频域分析方法，开发了相配套的识别桥梁构件气动参数的斜节段模型风洞试验技术，并通过香港青马大桥台风实测案例分析验证了方法的正确性，发现了斜交风比正交风更不利的桥梁风振现象，实现了理论分析结果用现场实测方法进行验证的目标。

     （4）在国际上首次建立了缆索承重桥梁风振可靠性评价体系，提出了基于二阶矩可靠度理论的桥梁颤振失稳可靠性评价方法和基于首次超越理论的桥梁抖振失效可靠性评价方法，开拓了桥梁抗风可靠性研究领域。

     研究成果出版专著1部——《现代桥梁抗风理论与实践》，撰写规范和指南2部——《公路桥梁抗风设计规范》和《公路桥梁抗风设计指南》，发表SCI收录论文31篇、EI论文37篇，引用382篇次、其中SCI他引175次。研究成果被鉴定为'代表我国最高水平'、'部分达到国际首创或国际领先'、'总体上达到国际先进水平'。发表的专著被誉为'我国现代桥梁抗风理论与实践的一个里程碑式的著作'和'国际上这一领域理论与实践的标志性著作'。研究成果直接支撑了我国12座特大桥梁中11座的建设、并推广应用于我国70多座大跨桥梁中的42座，产生了巨大的经济和社会效益。研究成果得到了国外同行的关注和认可，20多人次应邀在重要国际会议上作大会报告，其中包括最近连续三届（2003年、2007年和2011年）国际风工程大会（ICWE）。成果独立获得了国家自然科学奖二等奖1项、上海市自然科学奖和科技进步奖一等奖各1项。

项目完成人：范立础(1),李建中(2),叶爱君(3),彭天波(4),王志强(5),袁万城(6),管仲国(7),魏红一(8),徐艳(9),杨澄宇(10)

项目简介：

     近几十年，全球发生了多起破坏性特别大的地震（如我国唐山、汶川地震），历次地震灾害的共同特点为：由于道路和桥梁工程遭到严重破坏，切断了震区交通生命线，造成救灾工作的巨大困难，导致巨大生命和经济损失，桥梁的建设必须解决抗震安全性问题。同济大学桥梁抗震研究始于1976年的唐山大地震，30年来，一直坚持桥梁抗震理论和方法的创新研究，取得重大创新性成果，承担了我国绝大多数国家长大桥梁的抗震研究和相关规范编写，引领了我国的桥梁抗震研究，为我国桥梁工程的自主建设以及确立我国的桥梁建设的强国地位做出了重大贡献，成果已应用于国内60余座重大桥梁工程。取得了独创性和首创性研究成果——大跨、高墩桥梁抗震设计关键技术。

     （1）首次提出了基于寿命期与性能的大跨度桥梁抗震设计方法。在大跨度桥梁寿命期内，破坏性地震发生概率非常小，要求结构所有构件都能抵御这种极端的地震而不发生损伤，既不经济又不现实。因此，首次提出了对组成桥梁各构件按重要性、可修性、可换性和可检性进行分类，基于寿命期内抗震风险分析，对大跨度桥梁不同类构件，采取不同抗震设防水平和性能要求的抗震设计新方法与新技术。这一抗震设计新方法已被国家行业标准采用，并应用于多座国家重点工程的抗震设计中，突破了如何经济合理地保证长大桥梁抗震安全性的关键技术难题。

     （2）针对我国跨越江海桥梁广泛采用高桩承台基础这一创新技术的国情，首次提出了大跨桥梁高桩承台基础抗震设计技术，建立了计算模型，揭示了高桩承台地震易损性，提出了抗震验算指标体系，解决了大型桥梁高桩承台基础抗震设计的技术难题，成果已在多座越江跨海桥梁中应用。

     （3）结合多座国家重大桥梁工程，提出了大跨度桥梁合理抗震体系和减震技术，如千米级斜拉桥、大跨度公铁两用桥的塔、梁、墩合理连结方式和阻尼器的优化布置，有效减小了这些重大桥梁的地震反应，提升了我国长大桥梁的减震技术水平，显著提高了长大桥梁的抗震性能。

     （4）首次提出了高墩和非规则桥梁抗震设计技术，并研发了弹塑性抗震挡块，相关理论和方法已被汶川地震的震害中获得间接验证。研究成果已在国家重点工程——四川雅泸高速公路30余座桥梁的结构设计中得到应用。

     （5）开发研制了大吨位全钢双曲面球型减隔震支座，并已产业化，填补了我国大吨位减隔震支座的空白（全钢双曲面球型减隔震支座最大竖向承载能力已达8000吨）；突破了我国大型桥梁减隔震技术应用的瓶颈。国内原有的产品只有橡胶类减隔震支座，耐久性差、承载能力小（一般在1000吨以内）。这一支座已经在多座国家重大桥梁工程中应用，取得了重大的经济效益。

     研究成果已应用于上海卢浦大桥（世界最大跨度拱桥）、东海大桥（国内第一座跨海大桥）、苏通长江大桥（世界最大跨度斜拉桥）、武汉天兴洲公铁两用大桥（世界最大跨度双层斜拉桥）等7度地震及以上地区的绝大多数重大桥梁工程中。解决了我国重大桥梁的抗震设计的关键技术难题，取得了重大的社会和经济效益。如在苏通长江大桥抗震设计中，通过对主塔高桩承台的桩－土－结构共同的研究，提出了优化高桩承台的设计方法，解决了大型高桩承台基础抗震设计的技术难题，采用了大吨位全钢双曲面球型减隔震支座400多套后，节约了工程造价约3.9亿元；针对天兴洲公铁两用斜拉桥的特点（双层主跨504m，上层8车道公路、下层4线铁路），首次系统研究了列车以不同车速行驶、制动力及地震力作用下，阻尼器连接对结构内力及位移的影响规律，解决了既要满足列车运营、制动，又能有效减小地震反应的合理阻尼器阻参数的技术瓶颈。

     成果内容被国家行业标准《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）和《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）采用。研究成果得到了国外相关研究机构的认可，美国国家多学科地震中心（MCEER）与本项目课题组从2002年到2011年连续召开了7次“中-美特殊桥梁抗震设计与分析研讨会”（PRC-US Workshop on Seismic Analysis and Design of Special Bridge）。成果独立获得国家科技进步奖一等奖1项，上海市科技进步奖一等奖1项。

项目完成人：朱合华(1),黄宏伟(2),廖少明(3),杨林德(4),白云(6),丁文其(7),胡向东(8),张冬梅(9),闫治国(10)

项目简介：

     随着国家重大土木工程的需求，隧道工程越来越长（全国的轨道交通隧道达3000公里以上）、断面越来越大（上海崇明长江盾构隧道为15米，为全世界最大），城市地下空间工程越来越深（最深达50米）、地下结构断面形式复杂多变，而且随着工程规模和埋深的增加，周边的地质赋存环境（工程与水文地质条件）更加复杂化，使隧道及地下工程的建设和运营面临新的挑战和更大的风险灾害。10多年来，团队围绕复杂隧道及地下工程的建设和防灾研究，取得了以下创新性的成果。

   （1）提出了考虑主应力轴旋转的软粘土三维强度理论，建立了考虑渗流影响的隧道开挖面稳定的三维分析方法；提出了基于小应变特性和分层地基中地下工程开挖对临近桩筏基础影响的两阶段分析方法，建立了地下工程开挖对不同接口形式管线影响的位移控制分析方法；提出了基于临近建（构）筑物自身变形承受能力的地下工程变形控制标准，为地下工程开挖环境影响评价标准的建设提供了理论依据。

     （2）首次提出了基于梁-接头及广义梁-接缝不连续模型的衬砌结构设计新方法，解决了隧道接缝不连续、非线性的计算难题，形成了考虑隧道接头构造特性的整体化设计方法，推动了隧道设计新方法和新理论的发展。揭示了运营盾构隧道纵向稳定机理理论，采用纵向剪切传递及纵向弯曲压扁效应，揭示了隧道内外复杂环境条件变化下隧道结构性态的发展和演化机理，解决了传统设计模型不能考虑长大隧道的纵向稳定问题。

     （3）首次提出了盾构设备地层适应性模型试验理论与方法，基于“盾构-土体系统”相似模拟的概念，解决了在复杂地质、复杂环境下盾构关键装备及施工参数的优化配置问题，为盾构机设计改造及选型提供了试验方法。建立了隧道微扰动控制理论与方法，揭示了地层弹性边界对隧道施工位移场的影响及正面压力的特殊变化规律，建立了隧道近距离施工相互影响的控制模型及模拟方法，解决了隧道在高风险条件下近距离穿越各类敏感建构筑的安全难题。

     （4）率先开展了隧道及地下工程全寿命动态风险评估的理论和方法的研究，首次建立了地下工程全寿命的风险管理决策模式及我国地下工程定量化风险评估标准，揭示了各类地下工程风险灾害事故损失分析规律，提出了能反映技术因素和人为因素的动态风险综合评估方法，为复杂地下工程风险管理提供了实用方法。创新性地提出了基于风险水平的隧道设计与运营安全管理方法，建立了基于风险水平的隧道支护结构设计方法，提出了隧道运营安全评价模型以及隧道灾后人员安全疏散对策，为隧道安全运营防灾提供了新思路。

     （5）创新性地提出了“数字地下空间”的概念，建立了数字地下空间的理论体系、框架及具有自主知识产权的基础信息平台。提出了数字化工程理论和地下结构数字——数值一体化模拟方法，以盾构隧道为主要对象，提出结构健康评估方法、养护标准，编制结构养护技术规范，开发结构病害快速检测方法与技术，研制工程数字化平台，实现了建养一体数字化管理和高效服务；建立了隧道衬砌结构综合火灾试验系统，研发了高温条件下新型抗爆裂复合耐火管片；研制成功国内第一套支持多传感器数据融合的隧道火灾预警系统；建立了基于数字化技术的动态反馈式火情疏散救援方法和系统，为隧道及地下空间防火安全提供了保障。

     建立的隧道设计理论和施工微扰动控制方法在上海地铁隧道、上海长江隧道、港珠澳隧道、日本大阪地铁中得到了应用，为高水压条件下及复杂环境条件下长大隧道稳定和结构安全提供了保障；提出的全寿命动态风险管理理论和方法在上海地铁、苏州地铁、上海长江隧道、武汉长江隧道、杭州钱江隧道、青岛海底隧道等国家重大工程中的广泛应用，使风险管理理念在地下工程建设和防灾中得到普及；地下空间与工程数字化和防灾在上海长江隧道、上海地铁维护、上海世博园、常州市地下空间规划与建设、延安新区建设、厦门海底隧道、上海长江隧道、上海地铁、广州地铁、杭州地铁、重庆地铁、天津地铁等项目中得到了应用，开创了地下工程建设和防灾的新理念。

     围绕上述研究成果，发表了SCI论文131篇，EI论文671篇，专著6部；主编和参编国家规范9项，获得国家发明专利20余项（转让2项），软件著作权10项。地下工程风险研究成果纳入《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（ GB50652－2011）。成果获得了国家科技进步奖二等奖1项，教育部和上海市科技进步奖一等奖5项。

项目完成人：吕西林(1),周德源(2),卢文胜(3),施卫星(4),翁大根(5),钱江(6),赵斌(7),朱玉华(8)

项目简介：

     重大建设工程的大跨、超高和轻量化是国际上的发展趋势，也是“节能省地”的国家需求。复杂高层建筑结构抗震防灾，既涉及到地震工程中的前沿科学问题，也涉及到重大工程应用的实践问题。经过近20年的努力，在地震动与随机波动分析理论、各类高层建筑结构抗震性能与地震灾害控制、结构地震反应分析的新理论、生命线工程网络抗震可靠性分析等方面取得了独创性的研究成果。

     （1）创新发展了随机波动分析理论，实现了大尺度地震动随机场的物理模拟技术；建立了结构非线性随机地震反应的概率密度演化分析理论，解决了随机地震动输入、同时考虑非线性和参数随机性的结构分析与抗震可靠性评价问题。发展了大型复杂生命线工程网络抗震可靠度分析的系统理论及抗震可靠性优化理论，并成功地应用于特大型城市的抗震技术改造之中。

     （2）系统进行了混凝土结构、钢结构、钢－混凝土混合结构等新型构件的抗震性能试验研究，其中，在多维地震作用下钢结构柱的空间滞回模型和抗震试验方法为国内外首创。首次提出了弹塑性铰的概念，建立了考虑杆件轴力、剪切变形、节点域剪切变形等多种因素的结构非线性地震反应分析的统一理论。

     （3）开发了高层建筑组合消能减震新体系；建立了TMD减震和阻尼器连接主楼和裙房进行消能减震的体系及分析方法；开发了滑动支座和橡胶支座组成的组合基础隔震系统及分析方法；成果已应用于日本的高层建筑工程和国内的多个重大工程。

     （4）建立了新型组合剪力墙及筒体结构抗震理论与技术，开发了具有自主知识产权的高层建筑非线性时程分析程序，提出了新型组合结构及构件的抗震设计方法和控制结构薄弱层和薄弱部位的抗震设计成套技术。研制了钢框架-混凝土核心筒耐震结构体系，打破了国外对这种结构在地震区应用的限制，形成了国际领先的设计与施工成套技术。

     （5）基于结构塑性耗能的耐震思想，研制了可大幅提高钢结构抗震性能的3项耐震技术：梁柱耗能延性节点技术、屈曲约束支撑技术和钢框架-混凝土核心筒耐震结构体系。与国内外同类技术相比，本耐震技术梁柱耗能延性节点转动能力不小于0.06rad，优于国内外传统梁柱栓焊节点0.01-0.03rad的转动能力，高于中国规范0.02rad和美国规范0.03rad的设计要求；本技术屈曲约束支撑产品的变形能力指标比境外产品要求高12%，成本低50%。

     上述科技成就被国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011）、国家行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99）等9部国家和地方工程建设标准采用，团队成员主编了我国第一部工程建设规范《高层建筑钢－混凝土混合结构设计规程》（DG/TJ08-015-2004）。成果应用于全国50多个复杂高层建筑工程的抗震设计，主编了全国第1本《超限高层建筑工程抗震设计指南》，并在我国40%以上复杂高层建筑结构中采用，如上海金茂大厦（420m高，1998年国内最高建筑）、上海环球金融中心大厦（492m高，目前世界最高使用楼层建筑）、广州西塔（432m高）、上海中心（632米高）、上海虹桥交通枢纽等国际上有影响的标志性建筑。成果独立获得国家科技进步二等奖1项，合作获得国家科技进步奖2项，教育部和上海市科学技术奖一等奖共4项。