一、研究水平与贡献
1.1 主要研究成果与贡献
本年度实验室在以下3个方面取得了重要研究成果与进展。
(1) 综合管廊抗震设计与施工关键技术
针对城市地下空间中综合管廊开发利用的必然趋势,研究了综合管廊抗震设计与施工关键技术,揭示了管廊结构地震作用机理和失效破坏机制,创新了基于可靠度的考虑土结相互作用的抗震设计方法。揭示了管廊结构地震作用下的受力机理及综合管廊在非一致地震激励作用下结构响应特征;阐明了岩土参数非均匀性对管廊结构地震反应的影响规律;建立了管廊结构基于变形的失效准则,引入概率密度演化方法,建立了管廊结构考虑土结相互作用的抗震可靠度计算方法,丰富和发展了管廊结构考虑岩土非均匀性的抗震设计理论,实现了结构失效概率的高效精确计算,提高了结构的抗震安全性。基于该研究成果,岳庆霞教授主持的“综合管廊抗震设计与施工关键技术研究与应用”荣获 2021年“华夏建设科学技术奖”二等奖。
(2) 装配式建筑与绿色智能建造关键技术
针对高效装配式结构体系不完备、预制构件生产自动化水平低,智慧化建造、评价体系及全产业链信息化管理缺少科技支撑的重大问题,瞄准“中国建造”国家重大战略需求,持续加大钢管桁架预应力混凝土叠合板研发力度,拓展研发钢管桁架预应力混凝土叠合梁、叠合墙等高效装配式构部件研发,联合山东万斯达科技股份有限公司研制了具有自主知识产权的智能化及自动化高端装备及生产线,致力于建立集科技研发、设计、智能生产、施工装配、运营维护等全产业链深度融合的智能建造技术体系。基于前期研究基础,于德湖教授主持申报的“绿色智能建造与建筑工业化关键技术、成套装备及应用”获批山东省重点研发计划(重大科技创新工程)立项,资助经费3000万元。
(3) 基于新型复合竹木结构的既有建筑更新提升及应用示范
随着不可再生的天然矿山资源的日益枯竭,传统建材逐步制约土木工程的可持续发展。顺应国家绿色可持续发展战略,研发符合可持续发展、对环境友好的绿色建筑材料,开展了无机复合竹木梁、柱构件连接性能、抗火性能试验研究,初步建成了无机复合竹木材料、构件生产中试基地;基于无机复合竹木结构体系开展了既有建筑更新提升技术研究。研究成果已在济南南部山区特色民居更新提升工程项目应用示范,正在济南国际机场客运站候车室扩建工程、北京南苑森林实地公园先行启动区森林湿地片区森林书屋(崔愷院士主持建筑方案设计)等建设项目中开展工程应用示范。
1.2 承担科研任务总体情况
实验室聚焦国家重大战略需求,服务区域和行业发展需要,紧紧围绕建筑结构加固改造与地下空间工程领域的科学技术问题,在基础研究、科技创新和工程应用方面发挥了核心引领作用,取得了显著成绩。在建筑结构评估与改造、优秀历史建筑加固保护、地震动衰减模型及地震预警、既有建筑地下空间开发及地下结构抗震等方面形成鲜明特色和优势,在建筑物移位改造、建筑物纠倾、地震动衰减模型与地震预警等方面处于全国同行业领先水平。试验室顺应国家绿色可持续发展的战略布局,拓展绿色建材研发新思路,研发了新型复合竹木材料及结构体系,并开展了基于新型复合竹木结构体系的既有建筑更新提升技术研究及工程应用示范。
2021年度,于德湖教授主持申报的“绿色智能建造与建筑工业化关键技术、成套装备及应用”获批山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目,实现了单个科研项目立项经费3000万元的重大突破;新增国家自然科学基金面上项目3项,山东省自然科学基金项目6项。试验室着重以优势学科平台为支撑,以高层次科研创新团队为建设核心,以社会经济发展的任务需求为导向,建立了良性循环、可持续发展的产学研一体化平台,实现了年度到账研究经费、运行补助经费和设备更新经费总计9000余万元。
二、学科发展与人才培养
2.1 学科发展建设情况
(1) 依托学科发展情况
土木工程学科自1995年以来作为省强化建设重点学科,1998年获硕士学位授予权,2006年获一级学科硕士授予权,2012年作为核心支撑学科获批“绿色建筑技术及其理论”服务国家特需博士人才培养项目,2018年入选山东省一流学科。2021年,张鑫教授领衔的土木结构安全与防灾教师团队获“山东省高校黄大年式教师团队”,建筑结构移位与加固改造研究团队2013年获批教育部创新团队,2017年考核优秀获滚动支持。形成了由国家人才计划专家、山东省一事一议顶尖人才、国家百千万人才等国家级人才,泰山学者等领衔的具有一定国际竞争力的学术团队,拥有教育部重点实验室等省部级平台10余个。
(2) 夯实科学技术创新,强力支撑一流学科建设
瞄准国际学科前沿,顺应国家绿色可持续发展、实施城市更新行动等重大战略,聚焦建筑结构加固改造与地下空间工程关键技术领域,长期致力于建筑物移位改造技术研究及工程应用,先后完成了世界最重、体量最大、距离最远建筑物移位工程,完成了济南修女楼优秀历史建筑移位保护工程,实施了国内最高建筑物的纠倾工程,先后获国家技术发明二等奖、山东省科技进步一等奖等重大标志性成果;地震动衰减计算理论、工程抗火居国际先进,地震动衰减模型被美国、加拿大等国家规范采用。先后承担国际级课题百余项,形成了具有国际共性和区域特性的学科特色和新优势。
(3) 瞄准国家重大需求,深化学科交叉和新兴学科建设
围绕国家新型基础设施建设、新旧动能转换等社会经济重大需求,发展新兴交叉学科,重点打造既有结构性能评估与加固改造、智能建造、重大工程结构健康监测与控制等研究特色,促进与材料科学与工程、控制科学与工程、建筑学等学科和科技创新平台的深度交叉通融合。在新型竹木材料与结构研发方面,成功研发新型复合竹木绿色结构用建材新产品,研发了基于新型复合竹木结构体系的既有建筑更新提升技术,并成功开展工程示范应用。
2.2 科教融合推动教学发展
(1) 科教融合,提升教学教育质量
以优势科研团队和平台为载体,强化创新应用型人才培养质量。实验室人员承担了土木工程、道路桥梁与渡河工程2个国家一流本科专业课程,以及土木工程学科研究生重要课程共50余门,编写教材30余本,承担山东省教学改革项目“基于智能建造现代产业学院的产教融合人才培养模式研究与实践”等10余项。“建筑工程专业混凝土系列课程的建设与实践”等获山东省教学成果奖4项,《建筑物检测鉴定加固技术》等山东省研究生教育优质课程6门,山东省优秀硕士学位论文5篇,山东省研究生优秀成果奖12项。
(2) 创新引领,筑造产学研一体化平台
聚焦国家和区域经济发展需求,依托实验室“科研创新+应用研究”培养机制,探索高层次应用型人才培养新模式。以高水平科学研究支撑高质量人才培养,探索寓教于研、产学研联合创新人才培养模式。深化学科交叉与融合、产学研紧密合作等途径,推动本、硕、博多层次创新人才培养模式改革,通过与区域内知名企业联合建立产学研基地、实践基地等互动方式,建立与企业深度融合的需求导向型纵向多层次人才培养体系,为山东省乃至国家建筑结构加固改造与地下空间工程领域培养高端特色人才队伍。
2.3 人才培养总体情况
依托优势科研平台,创新产学研一体化教育,打造研究生人才培养新亮点。依托山东建筑大学工程鉴定研究院和山东省高校土木结构防灾减灾协同创新中心等优势平台,联合中建、中铁、鲁能等多家驻鲁企业共同建立研究生实践基地,构建以创新型人才培养为核心,以任务需求为导向,产学研贯通互动,寓教于产、寓教于研的产学研一体化育人新模式。
实验室实行每周学术报告制度,为学生提供充足的科研项目条件。每年遴选具有创新潜质的本科生进入实验室,开展科研实习或科研实践。实验室每年招收硕士研究生约70人,博士研究生5人;获硕士研究生国家奖学金7人,获山东省优秀毕业生4人。除部分进入国内外知名设计院、高校教育单位工作外,多名研究生考入美国伊利诺伊理工大学、英国布里斯托大学、澳大利亚格里菲斯大学、同济大学、东南大学、大连理工大学等国内外知名院校攻读博士。
通过与境外高水平大学建立联系,搭建研究生人才培养的国际化平台。先后与澳大利亚格里菲斯大学建立了全面合作关系,推动了双方在研究生联合培养、科研项目合作、科研资源共享、学术交流和师生互访等方面的深度交流。
开展与“一带一路”沿线国家高校间的广泛合作,依托国家级人才计划入选者赵兴权教授等国际影响力、国际地区合作项目等开展国际合作科学研究,有力提升了研究生国际交流水平和国际化视野。
三、开放交流与运行管理
3.1 国内外学术交流与合作情况
试验室坚持推进国际学术交流合作,扩大学术研究领域内的国际影响力。2021年度参加国际学术会议(线上)24人次,参加国内学术会议(线上线下)86人次,国际国内重要学术会议做特邀报告(线上线下)8次;因持续的疫情原因,试验室原计划的出国或国内知名高校派出访问交流及知名学者邀请来访或报告交流受到较大程度限制。
实验室持续开展与澳大利亚格里菲斯大学土木工程中外合作办学的人才培养、科研项目联合研发等学术交流合作;建设了山东建筑大学重大基础设施安全与可靠度国际研究中心,持续共建木材工业国家工程研究中心山东基地等高层次科研机构,联合依托单位申报的山东建筑大学智能建造现代产业学院获批省级现代产业学院。主办了山东建筑大学举办2021泰山学术论坛—建筑工业化与智能建造暨山东建筑大学第五届“海右青年学者论坛”、木材工业国家工程研究中心山东基地工程结构木材专题论坛等4次。
实验室依托山东省高校土木结构防灾减灾协同创新中心等开展广泛的国内学术交流合作,持续与清华大学、同济大学、石家庄铁道大学、青岛理工大学、中国建筑科学研究院、中国地震局工程力学研究所、山东省建筑设计研究院、山东省地震工程研究院、山东省文物科技保护中心、中建八局第一建设有限公司等高校、科研院所及企事业单位,开展理论研究与技术开发,加快相关学科交叉融合,促进技术集成与转化,搭建高层次学术交流合作基地。
3.2 主管部门和依托单位支持情况
学校建立了科研实验室建设和运行管理委员会制度,由分管科研工作副校长牵头,科研处、研究生处、人事处、人才工作处、财务处、资产管理处等部门组成,办公室设在科研处,负责落实条件保障、日常监督管理和年度考核工作,协调解决实验室发展中的重大问题。
学校累计投入8000万元支持试验室软硬件建设。2021年新建设的试验室办公楼-部重楼投入使用,新建设的其中岩土地震工程与地下空间实验室竣工验收,目前正在进行设备调试等工作(因疫情原因,设备安装调试有所滞后)。
实验室基本运行经费纳入学校年度预算,投入基本运行经费100万元/年、开放课题基金30万元/年;结合建设目标与绩效,根据实验室建设需求,学校组织论证学科、平台专项建设投入,积极争取山东省财政资金支持。
为支持试验室良好运行,设置专职科研辅助管理人员、实验技术人员,在学术队伍人才引培、研究生培养指标、专业技术职务评聘、科研自主选题研究等方面对予以重点支持和政策倾斜。省教育厅积极指导和监督实验室的建设、运行和管理,在推进落实实验室建设和运行经费,协助教育部做好实验室的验收评估冯方面发挥了重要作用。
3.3 科学传播
实验室坚持践行科学普及社会责任,充分利用区域内继续教育培训、大学生科技创新赛事、学术研讨等活动,同时顺应自媒体发展趋势,充分利用微信朋友圈、抖音短视频等新兴媒介,普及科学知识,传播科研动态,讲解典型案例。通过科学价值观的输出,提高国民科研素养,培育健康和谐的社会价值观。2021年度,因疫情原因,实验室线下社会开放受到一定程度限制,但面向本科生及研究生的公众开放日开展良好。
四、学术委员会工作情况
2021年07月22日,建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室召开了学术委员会会议。会议采用线上线下相结合方式,其中5位专家参加了现场会议,6位专家线上参会。山东省教育厅、山东建筑大学相关领导及实验室相关负责人及研究人员参加会议。
会议由聂建国院士主持。实验室主任张鑫教授从实验室概况、主要学术成果、学科平台与人才建设、开放运行机制和研究规划等方面进行了工作汇报。学术委员会认真听取了实验室主任张鑫教授所作的工作汇报,对实验室取得的成绩给予了充分肯定,对未来发展提出了建设性意见和建议:
(1) 实验室基本形成了相对稳定的研究方向及研究团队,成绩显著,发展潜力大;加强结构灾后性能的评估、快速修复、快速恢复、城市更新等研究;加强城区区域抗震防灾等课题研究。
(2) 专家建议加强实验技术、仪器设备的二次开发,加强实验仪器的使用。
(3) 加强中青年高层次人才的引进与培养力度,提升人才培养质量;以实验室的研究特色促进学科的发展,强化实验室与学科协同发展效应。
(4) 进一步凝练研究成果,提升研究成果水平;提升平台建设的水平,可考虑申请国家创新中心。
(5) 实验室建设要突出特色,扬长避短,利用既有优势和基础服务于地方经济发展,源于需求,更要高于需求,引领发展。
(6) 建议学校进一步加大投入和支持,山东省教育厅给予相应政策保障与财政支持。
五、实验室安全
实验室制定了完善的实验室安全制度,指定实验室安全专责人,定期进行安全隐患排查及试验安全培训教育,避免试验事故发生。2021年度,实验室未发生任何安全事故。
初稿:赵而年
审稿:岳庆霞
终审:张 鑫