西部土木工程防災減災教育部工程研究中心

我國西部地區地理環境複雜、氣候波動劇烈，不但自然條件較為惡劣，頻頻遭受乾旱、沙塵暴的侵擾，而且冰雹、冷凍、地震和滑坡、泥石流多種地質災害也此起彼伏,可以説是“五年一中災，十年一大災，年年不斷災”。仍以地震為例，無論是發震次數，還是損失程度，西部地區在全國範圍內都是較為嚴重的。20世紀我國有7次8級以上地震發生在西部，7級以上的地震有76%在西部，6級以上的地震有72%在西部。以近十年的地震活躍期為例，十年中成災的地震約有110次，造成經濟損失100多億元，其中80%以上在西部。

西北地區溝壑縱橫，大多為濕陷性黃土地區，在這些地區建設城市、修築公路和鐵路時都會遇到濕陷性黃土地基處理、邊坡的開挖和回填問題，為防止滑坡和泥石流的發生則必然要支擋。由於黃土與濕陷性黃土不合理建築地基處理和公路、鐵路路基處理和邊坡支擋，每年都會造成大量的建築損壞、路基塌陷和滑坡、泥石流的發生，造成鐵路和公路中斷，經濟損失巨大；另外，濕陷性黃土基礎塌陷、邊坡的滑坡和泥石流造成大量的邊坡坍塌，危害着建築物和道路的使用安全，每年都會造成大量的人員傷亡。因此，只有很好地解決這些問題，才能保證西部土木工程安全可靠的使用並具有良好的經濟效益。

國家科技部依託高校建立的土木類工程研究中心有清華大學的結構工程與振動國家重點實驗室和同濟大學的土木工程防災國家重點實驗室兩個，在西部土木工程領域還沒有類似水準的工程研究中心。上述兩個國家重點實驗室為北方和華東地區的建設提供了強大的技術支持。但由於土木工程及防災減災有很強的地域特色，迫切需要在西部地區建立類似的工程研究中心，為該地區土木工程建設服務。因此，在甘肅成立“西部土木工程防災減災教育部工程研究中心”有非常重要的意義。

西部土木工程防災減災教育部工程研究中心針對西部地區的特點，結合當前國內外學科發展趨勢和學校的科研基礎，形成了如下四個主要的特色研究方向：

(1)土木工程結構抗震與減震控制

(2)黃土與濕陷性黃土工程和地質災害治理

(3)結構健康診斷及檢測加固

(4)空間大跨度與輕鋼結構抗震及減震控制

近五年以來本工程中心項目組，承擔完成國家或地方重大應用基礎研究以及應用開發項目30餘項，縱向科研經費總額約510萬元，橫向經費總額超過1500萬元，發揮了本學科領域的人才、技術和學術優勢，開展了多項土木工程領域內具有地方特性的前瞻性研究和大量的產品開發和工程應用研究，項目超過200項，產生的經濟效益超過1億元。

本工程中心完成省部級以上科研項目50餘項，其中達到國際水平的成果5項，獲得省部級以上科技進步獎28項，國家專利10項，科研成果均直接或間接進行了科技轉化，產生了巨大的經濟、社會效益。為西部土木工程建設做出了突出貢獻。承擔重要科研項目共70餘項，其中國家及國務院各部門項目11項。

基於前期的研究積累和成果，西部土木工程防災減災教育部工程研究中心近期工作主要圍繞以下項目的工程化與產業化（預計成果轉化約1200餘萬元）和人才培養展開：

（1）在土木工程結構減震控制方面：開發具有獨立知識產權的減震裝置；作為甘肅省建設廳指定的省內唯一基礎隔震技術依託單位和隔震產品檢測單位，加大對甘肅省基礎隔震技術推廣的服務、支撐作用(成果轉化約200萬元)；

（2）在結構損傷檢測及健康監測方面：推廣大型工程結構的動力檢測及損傷診斷系列技術；研究推廣損傷結構的綜合加固、處理技術(成果轉化約150萬元)；

（3）在濕陷性黃土地區支護與支擋土木工程研究方面：在黃土與濕陷性黃土地區推廣框架錨杆、土釘牆、複合土釘牆和其他錨固體系等柔性支擋結構，解決其耐久性問題和地震作用下的設計問題(成果轉化約200萬元)；

（4）在大型工程結構事故分析研究方面：推廣應用混合膨脹材料糾傾建築物和加固地基的方法，推廣應用誘使沉降法糾正偏移建築物糾偏法以及混合糾傾法，拯救濕陷性黃土地區大量的危房；推廣應用結構健康監測和檢測技術，預控各類結構災害的發生。(成果轉化約250萬元)；

（5）在濕陷性黃土邊坡中滑坡和泥石流防治結構工程研究方面：優化滑坡、泥石流防治結構的方案，推廣新型防治結構(成果轉化約300萬元)；

（6）空間大跨度與鋼結構研究：推廣新的結構形式，減震結構體系，以解決西部惡劣環境中鋼結構的抗震、防風沙、抗腐蝕等問題(成果轉化約100萬元)；

（7）申請專利4項；

（8）通過產品中試成果12項，轉化成果8項；

（9）培養從事土木工程防災減災設計研究專門人才40人。

1．項目建設地點、內容、規模與方案

建設地點 西部土木工程防災減災教育部工程研究中心將依託蘭州理工大學豐富的研究資源和蘭州地區老工業基地而建設在蘭州理工大學。

建設內容 工程中心將對土木工程防災減災關鍵技術進行工程化、產業化方面的技術問題進行創新性研究，根據國內外土木工程行業的發展現狀與本中心的研究基礎，主要圍繞以下七方面發展建設：

（1）建築結構隔震、減震消能及結構控制設計和新產品技術開發與應用

採用現代設計理論與方法，試驗研究低温環境中疊層橡膠隔震支座的作用機理；建立基礎隔震結構地震響應的直接動力分析法；編制基礎隔震結構動力分析軟件；編制甘肅省疊層橡膠支座基礎隔震建築構造圖集。工程中心要利用理論研究成果開發建築結構隔震、減震消能的新產品，為甘肅省隔震工程的設計和推廣應用奠定技術基礎。

（2）濕陷性黃土對土木工程的危害及防治措施的研究與工程應用

研究解決大厚度濕陷性黃土地基處理方法，消除濕陷性的方法和措施，推廣應用新型地基處理方法。濕陷性黃土地區柔性支擋結構的土壓力模型、作用機理、計算模型到都沒有得到比較合理的解決。另外，邊坡支擋結構與土體的協同工作分析是岩土工程界尚未有效解決的一大難題，因此建立支擋結構與岩土的空間協同工作的分析計算模型，採用非線性本構關係，分析土體、土釘和錨杆及支擋結構的內力，並考慮黃土濕陷損傷機理，建立黃土局部濕陷損傷時支擋結構計算模型，對支擋結構在損傷機理下進行非線性內力分析，將會使濕陷性黃土地區永久支擋結構的應用前景更加廣闊。該研究與試驗平台主要針對濕陷性黃土的特性，研究黃土邊坡穩定條件及邊坡建築抗滑移設計方法，永久性柔性支擋結構的靜力穩定性和地震動力穩定性分析方法；對西部黃土及濕陷性黃土地區高層、超高層建築深基坑支護結構進行最優選型及試驗應力分析，通過實驗分析和最優方案選擇得到造價相對較低的支擋結構。

（3）大跨度鋼結構和輕鋼結構的減震設計技術開發與應用

本技術開發和中試基地主要結合工程實際，建立結構優化設計的數學模型，研究平板網架、空間網殼及輕鋼結構，提出綜合優化設計方法，並進行結構非線性內力分析，同時藉助於可視化技術開發相應的設計軟件，並將研究領域成果轉化到工程設計中，使複雜的空間杆繫結構的杆件佈置和截面設計實現交互化。

（4）滑坡、泥石流災害防治結構的技術開發與應用

西北地區濕陷性黃土邊坡中滑坡和泥石流防治支擋結構設計研究，研究陷性黃土邊坡滑坡防治結構的計算模型、計算方法、設計原理和設計方法等。西北地區滑坡和泥石流等自然災害較多，試驗研究治理滑坡、泥石流的支擋、攔擋、抗滑結構及泥石流排導結構的合理結構型式及設計方法，對治理西部地區滑坡和泥石流自然災害的防治與工程設計具有十分重要的價值和意義。

（5）黃土地區建築結構的鑑定、檢測與加固技術開發與應用

對濕陷性黃土地區危房進行安全鑑定，針對濕陷性黃土遇水濕陷的特性，研究建築物地基反力與濕陷沉降的關係及沉降機理，以及濕陷性黃土地區建築物沉降法的方法和機理。採用誘使沉降法、膨脹法和混合法糾傾技術糾正偏移建築，給出偏移建築的糾傾方法，研究糾傾機理，並將糾傾技術進行成果轉化。研究鋼結構、混凝土結構、砌體結構和基礎工程方面的工程事故並解決大量的工程事故問題。

（6）土木工程領域防災減災的設計技術開發中試、成果轉化基地

工程中心將利用自身的實驗中心和合作共建單位甘肅省土木工程研究院、甘肅第六建築工程股份有限公司共同建立土木工程防災減災產品中試、成果轉化基地，並將與蘭州地震所、甘肅省科學院自然災害防治研究所、甘肅省建築總公司和甘肅省建築設計研究院等單位已經存在的產品中試、成果轉化渠道簽署共建中心協議，形成新的技術中試和成果轉化基地，按照效益分成，共建多贏的原則不斷壯大中試和轉化基地。爭取使通過技術中試成果12項，轉化成果8項，中期通過技術中試成果30項，轉化成果20項。

（7）土木工程領域防災減災的設計技術開發、轉化的人才培養基地

利用我院現有結構工程博士點、土木工程一級學科博士後科研流動站、岩土工程、橋樑與隧道工程、防災、減災及防護工程、材料學和工程力學碩士點、建築與土木工程領域工程碩士點的條件，與甘肅土木工程研究院、甘肅省科學院自然災害研究所、蘭州地震所和甘肅省建築工程總公司共同每年為西部培養土木工程防災方面技術人才50人以上，以保證中心成果的轉化和應用。

西部土木工程防災減災教育部工程研究中心將採取逐步發展，逐步建設的滾動發展模式，最終建設成為擁有產學研不同領域高級技術人才120人、中心佔地面積6000平方米、固定資產達3000萬元的工程中心。

工程中心在吸納、整合學校優秀人力和物力資源的同時，積極吸收政府、企業、全國高校以及加拿大Carleton大學、美國加利福尼亞大學、美國伊利諾伊大學、日本東北大學、日本東京工業大學和台灣地震研究院等社會資源，為工程研究中心快速健康發展提供良好的外部發展環境和內在動力，爭取在土木工程防災減災技術創新方面獲得一批具有自主知識產權的新材料、新技術和新結構。

通過項目提留與企業投入，西部土木工程防災減災教育部工程研究中心將採取逐步發展，逐步建設的滾動發展模式；與此同時，工程中心將注重管理創新，建立良好的運行機制，在建好現有三個校企聯合工程技術中基礎上總結經驗，充分發揮各自的優勢，調動各方面的積極性，更加註重科技成果的轉化和產業化，與企業緊密聯合、風險共擔、利益共享，共同解決產業化過程中的關鍵技術問題，解決我國科研成果轉化率低的問題。通過自主研發、自主創新、共同合作，爭取在土木工程防災減災的若干個重大項目上接近世界先進水平。

工程中心已有實驗研究設備1200萬元以上，具有初步土木工程防災技術的開發能力。工程中心現有的支撐其建設內容的技術主要儀器設備見表1：

表1 工程中心已有的主要儀器設備

五、工程中心機構設置

工程中心實行“開放、流動、聯合、競爭”的運行機制，試行蘭州理工大學領導下的工程中心主任負責制。工程中心另設常務副主任1人，負責處理工程中心日常事務。

1、中心主任、副主任：中心主任：李慧，常務副主任：朱彥鵬

工程研究中心設立技術委員會，由9～12位省內外土木工程領域優秀專家組成，是本工程中心的技術指導機構，主要任務是審議工程中心的目標、任務和研究方向，審議工程中心的重大學術活動、年度工作，審批開　放研究課題。每年年初召開技術委員會會議。

成立的工程研究中心第一屆技術委員會委員名單

2、工程中心的機構設置與職能

設置1個綜合辦公室、1個研發部、1箇中試與成果轉化基地。

（1） 綜合辦公室

職責：負責處理中心的日常事務；

（2）研發部

職責：負責成果研發；研發部下設六個研究所（以土木工程學院現有的研究所為基礎）。

①防災減災及防護工程研究所（與甘肅省科學研究院自然災害研究所共建）——設計、研究、開發結構減震控制技術；

②結構工程研究所（與甘肅土木工程科學研究院共建）——黃土支擋結構研究與開發，尤其滑坡泥石流防治結構設計與分析研究；

③空間大跨結構研究所（與蘭州理工大學建築設計院和金川集團建設工程總公司共建）——空間大跨結構的分析與減震設計，多高層鋼結構的減震設計；

④岩土工程研究所（與甘肅土木工程科學研究院共建）——黃土與濕陷性黃土本構關係，濕陷性黃土的損傷本構關係，濕陷性黃土地基與路基處理；

⑤建築材料研究所（與甘肅土木工程科學研究院和甘肅省第六建築工程股份有限公司共建）——建築材料的耐久性，新型保温牆體材料等研究；

⑥工程事故鑑定與處理研究所（與甘肅土木工程科學研究院共建）——工程事故鑑定，結構加固方法的研究。

（3）中試與成果轉化基地（與甘肅省土木工程科學研究院和甘肅第六建築工程股份有限公司共建）

職責：土木工程防災技術的中試與成果轉化和工程化，對外技術服務。

2019年10月至12月，依據《教育部工程研究中心建設與運行管理辦法》和《教育部工程研究中心評估細則》，教育部對該中心評估結果為良好。 ^[1]