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1 面向适应的精细化城市通风廊道规划气象评估技术研究及应用 - 摘要

随着城市规模的快速扩张，大量的人工建筑代替了原有的自然下垫面，造成了城市局地气候的显著变化，其中近地层风场的变化是城市化影响局地气候的一个重要方面。建筑物的存在增加了城市下垫面的粗糙度，降低了城市街区内部的空气流通效率，恶化了城市局部地区的通风环境，增强了城市热岛效应。当前城市通风已成为城市建设和规划中必不可少考虑的重要环境因素，其在缓解城市热岛效应、降低建筑物能耗以及提高城市居民宜居性方面起着不可忽视的作用。合理的城市通风廊道构建对于确保城市局地空气流通、加快城乡空气交换有着重要的作用，进而能达到降低城市热岛效应、提高人体舒适感的效果。通过对典型通风廊道内和邻近廊道的站点风速、气温和相对湿度等气象观测要素对比分析，虽然站点观测结果受局地下垫面和周边观测环境的影响，但一定程度上仍可通过观测数据定量评估通风廊道的气象环境效应。开展了针对廊道气象环境效应的现场观测，选择典型区域进行通风廊道效果的同步对比观测，表明通风廊道在气温较高或热岛较强时有明显的降温作用，可以缓解城市热岛；在中小风速条件下，廊道能明显增加局地风速，而在静风或接近静风时，廊道的增风作用则不太显著。通过CFD模拟通风廊道内不同建筑布局方式对建筑区内部和廊道下游风速影响，得到以下主要结论：随着建筑高度增高，对下游影响距离明显增加；距离地面越远，影响程度有所下降；考虑对廊道下游风环境影响，同样容积率条件下，建筑区布局呈“迎风口大、背风口小”的喇叭口特征或适度集中布局，则建筑区内部和下游的风环境相对较好，对廊道的阻挡作用有所减弱。
1900120005 北京 TU984.113 应用技术工程和技术研究与试验发展

2 面向海绵城市建设的城市生态空间与气候承载力研究 - 摘要

近年来，城市内涝问题引起了政府和大众的普遍关注，其不仅仅是单一的排水不畅、地下管网不合理的问题，而是城市在开发的过程中忽视了生态，使其失去了弹性。要解决当前的城市内涝等生态环境问题，必须了解生态系统的复杂性。复杂性科学研究中一个具有重要意义的“弹性”或“可塑性”概念极具现实意义。海绵城市建设是近年来我国在城镇开发建设中大力倡导的新模式，海绵城市会更好地利用绿地、自流和净化雨水，一方面补充了地下水，另一方面也让土地和地表生命植被得到了很好的发展。基于径流总量控制的城市雨水系统研究。基于低影响开发理念，理想的径流总量控制目标应以恢复城市开发前自然水文循环为标准，此外，还应充分考虑复杂多样的气候与地形地貌特征，雨水工程设施对城市绿地空间的需求，不同地区特殊的雨水控制需求等的影响。城市生态空间及变化研究。基于海绵城市的气候承载力研究。本课题从气候资源现状（降雨特征）、生态环境状态（生态空间）和下垫面建设情况3个基本要素层出发，构建北京地区基于海绵城市建设的气候承载力评估指标体系，对当前北京地区的气候承载力(climatic carrying capacity，CCC)进行分级评估，并对北京地区气候承载力的区域差异及其主要限制因子进行了分析。
1900120004 北京 TU991.14 应用技术工程和技术研究与试验发展

3 纤维材料筋制备及其增强混凝土结构关键技术与应用 - 摘要

钢筋混凝土结构是工程建设的基础，广泛应用于土木建筑、水利交通、海洋港口等领域。随着钢筋混凝土结构使用年限的增长，碳化、氯离子腐蚀和环境变化使钢筋锈蚀引起结构性能劣化的现象十分严重，致使结构安全性和耐久性降低，经济损失巨大。解决钢筋锈蚀问题是世界性难题，受到各国政府、学术和工程界的高度重视。该项目在10多项国家级等科研项目的资助下，经过近20年的研究与应用，将材料组成优化、成型工艺创新与设备研发等相结合，通过试验研究、机理分析、理论建模与工程应用，发明了纤维材料筋（FRP筋）制备及其增强混凝土结构关键技术，建立了纤维材料筋增强混凝土结构计算理论和设计方法，从根本上提高和改善了混凝土结构的安全与耐久性能。主要发明点如下：（1）发明了复合纤维材料筋制备成套技术和设备。基于现有拉挤成型工艺在送纱、浸胶、成型、表面处理等方面存在的技术问题，发明了纤维材料筋制备的成套关键技术。针对现有纤维材料筋拉挤成型设备加热通道易堵塞、智能化程度低、所制备的纤维材料筋均质性差和表面形式不规整等问题，研发了新型复合纤维材料筋拉挤成型成套设备，提出了基于性能的复合纤维材料筋设计方法。（2）发明了纤维材料筋锚具及其锚固技术。为保证纤维材料筋锚固可靠，发明了纤维材料筋的带螺堵和内螺纹粘结式锚具技术，建立了纤维材料筋与混凝土粘结受力模型，提出了纤维材料筋粘结式和夹片式锚具设计方法、纤维材料筋与混凝土最大粘结力计算方法及粘结滑移本构模型。（3）发明了钢筋混凝土板体外纤维材料筋预应力施加技术和装置。为实现对钢筋混凝土板施加有效、均匀的体外预应力，发明了钢筋混凝土板体外纤维材料筋预应力施加技术和装置。研究了钢筋混凝土板体外预应力纤维材料筋加固、纤维材料筋增强混凝土柱和双向板的受力性能，提出了纤维材料筋混凝土梁板柱计算理论与设计方法。（4）发明了纤维材料筋与纤维复合增强混凝土梁技术和高性能纤维材料锚杆技术。发明了矩形、T型、箱型等多种断面型式的纤维材料筋与纤维复合增强高强混凝土梁，研究了短期及长期荷载下纤维材料筋钢纤维高强混凝土梁的破坏机理，提出了纤维材料筋混凝土梁承载力、刚度和裂缝宽度的计算方法；发明了高性能纤维材料筋锚杆成型工艺与技术，提出了高性能纤维材料锚杆抗扭承载力计算方法和应用于支护工程的设计方法。基于该项目研究成果，授权国家专利30件，其中国家发明专利15件；编制了《纤维增强复合材料筋基本力学性能试验方法》（GB/T 30022-2013）、《玻璃纤维增强复合材料筋高温耐碱性试验方法》（GB/T 34551-2017）和《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》（GB50608-2010）3部国家标准以及《土木工程用玻璃纤维增强筋》（JT/T406-2013）、《盾构可切削混凝土配筋技术规程》（CJJ/T 192-2012）2部行业标准；研发了新型纤维材料筋拉挤成型设备，出版了《玻璃纤维增强复合材料筋混凝土结构及其工程应用》综合性专著，发表学术论文50多篇，其中SCI/EI收录28篇。研究成果已在全国100多项工程中推广应用，获得经济效益3.3亿多元，实现了工程技术的重大跨越，推动了相关行业的科技进步。
1900110642 河南 TU375 应用技术房屋工程建筑

4 超厚斜曲薄壁方箱现浇混凝土大坡度屋面施工技术研发与应用 - 摘要

薄壁方箱现浇混凝土坡屋面是一种新型结构屋面板，具有结构自重轻、隔热、隔音性能优良等特点，在保证屋面刚度和强度的前提下，降低了钢筋和混凝土的用量，工程综合造价低。该项目依托南水北调干部学院综合楼（为河南省首例大规模超厚斜曲薄壁方箱坡屋面施工工程）及其它相关项目工程，进行专项技术攻关和技术创新，在进行芯模上浮力试验、高支模设计与施工安全监控、提高振捣盲区混凝土密实度、混凝土浇筑防下坠等方面获得突破，确保了工程在设计复杂、施工条件差的环境下，顺利完成大坡度斜曲屋面的施工，形成了一套完整的施工技术，提高了劳动生产效率，实用性较强，为类似工程施工提供了重要的参考。并经梳理总结形成了如下创新成果： 1）研发了一种可快速拆卸的超厚坡屋面芯模浮力测试装置与方法，试验研究了浇筑薄壁方箱坡屋面时泵送混凝土浇筑高度、速度和振捣对芯模上浮力的影响，形成了有效控制芯模上浮的施工措施；发明了一种使用方便的建筑板材钻孔装置，提高了传统钻孔设备的适用范围，降低了超厚斜曲薄壁方箱坡屋面板材施工时的工作强度，缩短了钻孔时间，减少了板材浪费。 2）研发了超厚斜曲坡屋面混凝土结构高大模板施工体系和大斜曲坡屋面的架体搭设方法，创新性的将施工安全监测与无线通讯技术相结合，实现了模板下部架体浇筑变形、架体杆件轴力的实时监测与控制；形成了建筑预埋钢管穿孔技术，解决了工作效率低、穿孔质量差的难题；研发了一种建筑用防护网固定架，解决了超厚斜曲薄壁方箱坡屋面架体拆卸安装困难、使用不便的问题。 3）研发了一种新型薄壁方箱芯模形式，避免了浇筑过程中的箱体破损，并提高了薄壁方箱坡屋面振捣盲区混凝土的密实度；形成了高自动化程度的建筑水泥板成型技术，提高了超厚斜曲薄壁方箱坡屋面施工效率；提出了大斜度坡屋面混凝土浇筑防下坠施工技术，有效的阻挡和防止浇筑时混凝土下坠。 4）研发了针对预应力大坡度斜曲薄壁方箱型坡屋面混凝土浇筑跳仓法施工关键技术，对施工缝与后浇带留设进行了优化设计，最大程度的减少了施工缝和后浇带的数量，保障了后期预应力筋的张拉时间，达到了高效施工、缩短工期的目的，形成了省级工法《超厚斜曲薄壁方箱现浇混凝土大坡度屋面施工工法》，对类似工程建造具有指导作用；编制了BIM技术建筑信息模型应用标准，为今后的BIM技术更广泛的应用推广奠定了基础。该项目经河南省科学技术信息研究院组织专家评价，一致认为该成果在大坡度现浇混凝土空心屋盖施工方面达到国际先进水平，授权专利11项（其中发明专利2项）；获批1部地方标准；发表论文3篇（其中核心期刊论文1篇）；获批1部省级工法。研究成果成功应用于南水北调干部学院建设项目、沣西国际大厦、天圆地方等工程，近三年创造直接经济效益3968万元，社会效益显著，推广应用前景广阔。
1900110487 河南 TU765 应用技术房屋工程建筑

5 装配式空间钢结构体系的技术创新与应用 - 摘要

该项目属于土木建筑工程领域。应用装配式钢结构体系建造的机场、火车站等窗口建筑以及体育场馆、会展中心等大跨度建筑往往是一个城市乃至国家的重要标志，代表着建筑业发展水平和文明发展程度。然而，中国已经建成的一批装配式空间钢结构体系的单位面积用钢量很大，技术水平偏低，资源浪费严重。项目组在国家自然科学基金、河南省科技计划等支持下，对装配式空间钢结构新体系及工程应用关键技术进行了长期的研究和技术开发，在技术创新和推广应用的多项关键环节中获得了知识产权，发明了矩形平面单层网壳和矩形平面弦支穹顶、三角锥金字塔型空间晶体网格结构等新型装配式空间钢结构体系，创建完善了与体系相应的节点和支座系统，并开发了网架杆件对接长度自动控制装置等装配式空间钢结构施工控制技术。主要创新点包括：（1）提出了一种新型矩形平面弦支穹顶结构，按照屈曲模态布置拉索和撑杆，在同样的材料用量下比创始人日本川口卫教授提出的普通弦支穹顶承载力更好，而且占用的内部使用空间更小。（2）借鉴金刚石晶体结构的空间组成规律，分别采用节点和杆件代替金刚石晶体结构中的碳原子和原子键，通过空间扩展构造出了一种具有优越性能的三角锥金字塔型空间晶体网格结构体系。（3）基于张弦梁结构的基本构成原理，提出了一种悬臂型张弦梁结构，并建立了稳定索张拉成形的施工工法，既发挥了张弦梁结构受力性能合理的优点，又能使其在屋盖不闭合的场型大跨度建筑中得到应用。（4）借鉴自然界中的生物节点原型，建立了基于计算机辅助几何学原理的仿生铸钢分叉节点参数化数值建模技术，推导了基于主要破坏模式的节点承载力简化理论公式，填补了铸钢分叉节点尚无理论承载力计算公式的空白。（5）发明了一种网架杆件对接长度自动控制装置，由定位机构数字控制系统的控制器发射脉冲给步进驱动器，驱动定位机构的步进电机旋转，使定位机构滑动，实现了网架杆件对接时长度的自动控制，有效的提高了网架杆件的对接质量和生产效率。该项目先后获得授权的国家发明专利5项，实用新型专利10项，形成了覆盖关键技术的核心专利群。依托该项目共发表论文48篇，8篇代表性论文论著中，出版著作2本，SCI收录论文4篇，EI收录论文2篇，围绕核心技术点建立了较为完善的应用基础理论。在工程应用方面，创建的新型空间结构体系成功应用于郑州新郑国际机场二期等十五项实际工程项目中，通过破解关键技术难题有力支撑了国家和地区重点工程项目的建设和顺利实施。近3年项目成果的推广应用取得直接经济效益1.308亿元，在响应国家政策、推动绿色建筑和装配式建筑发展方面，做出了积极贡献，取得了良好的社会效益。该项目研究成果推动了中国装配式空间钢结构体系的技术进步和应用发展，符合中国大力推广装配式建筑的政策需求，符合国际空间结构体系高效轻量方向发展的趋势，具有广泛的应用前景。
1900110446 河南 TU391 应用技术结构性金属制品制造

6 超高层建筑风致振动评估与减振关键技术及应用 - 摘要

对于大型超高层建筑来说，当建筑高度大于200米时，风荷载常超过地震作用成为控制性水平荷载。虽然七十多年来，尤其是近三十年来，相关研究取得长足进展，但在超高层建筑风致振动评估和减振措施方面，依然存在诸多尚待解决的关键问题，比如模型试验精度和气动弹性效应评估等。上述问题严重制约了超高层建筑抗风设计精度，可能造成资源浪费、结构安全甚至人身安全问题。该项目立足于超高层抗风设计的关键技术问题，完成了“超高层建筑风致振动评估与减振关键技术及应用”，取得了一系列国际、国内领先的重要成果，提高了超高层建筑抗风设计精细化水平，保障了超高层建筑抗风安全性、经济性与适用性。主要创新如下： 1.风洞试验技术方面。超高层建筑风洞试验分两大类：静止模型和气动弹性模型试验，其中气动弹性模型可直接再现超高层建筑的风致振动。气动弹性模型又分为单自由度模型和多自由度模型，其中单自由度模型相对更为简便而常用。该项目研究首次证实，超高层建筑单自由度模型模拟误差可能接近100%，针对单自由度模型误差和多自由度模型试验难度大、周期长的现状，该研究提出了一种多自由度模型制作方法和试验技术。模型由外衣板、质量板、弹性立柱、底板、配重块、连接件和定位部件构成，通过调整配重块的竖向布置和水平布置及立柱的数目、截面尺寸、间距和相对位置等指标，可以准确模拟实际超高层建筑的质量、刚度、频率、振型和阻尼等动力参数。该工作控制了风洞试验的周期和精度，推动了风洞试验技术的发展。 2.风致振动评估方面。高层建筑的风致振动会造成流固耦合效应（即气动弹性效应），使风荷载发生改变（改变的部分称为自激力），自激力甚至可能大于原风荷载。该项目基于多自由度气动弹性模型试验，提出了非共振和共振状态的风振评估方法。对非共振状态，建立了自激力评估模型，将静止模型风荷载和自激力模型结合，可得到精确的风振响应。对共振状态，风致振动是一种不稳定非线性自激振动，仅有静止模型风荷载和自激力不能准确评估风振响应，对此，该项目建立了半理论半经验的风振响应评估模型。该工作提高了抗风设计精度，降低了抗风设计工作的难度和周期。 3.风致振动控制方面。过大的风致振动会造成造价增加或结构安全问题，对此，该项目提出了建筑气动外形优化和摩擦耗能阻尼器两种减振方式，有效地抑制了超高层建筑的风致振动，降低了超高层建筑风荷载和结构造价。项目完成期间，在2项国家基金和2项河南科技攻关项目资助下，发表SCI论文5篇、EI论文8篇，其它论文13篇，授权发明专利3项、实用新型5项。经河南省科学技术信息研究院鉴定会鉴定：项目成果具有重要理论和工程应用价值，效益显著，成果达到国际先进水平。研究成果应用到了中国原拟建世界最高建筑（远大天空城市838m）等十多个大型地标式超高层建筑抗风设计中。经抗风评估发现，其中多个超高层建筑原设计存在抗风安全问题，项目组对这些建筑提出了减振和抗风设计建议，保证了抗风安全，取得巨大社会效益。
1900110327 河南 TU973.32 应用技术房屋工程建筑

7 清水混凝土关键应用技术及外观评价体系 - 摘要

“清水混凝土关键应用技术及外观评价体系研究”（编号：2013-2-01）为2013年立项的交通运输厅科技项目。第一承担单位为河南省交通科学技术研究院有限公司，参研单位有中交一公局河南建设有限公司等单位共同承担。混凝土结构物的外观质量对结构物构件的耐久性能具有直接的影响。混凝土表面存在裂缝、空洞或不密实，就会使有害介质或离子容易渗入钢筋表层，导致钢筋锈蚀，进而引起混凝土保护层脱落，使钢筋混凝土结构物进入恶性循环，很快地降低钢筋混凝土结构的使用功能。而清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的，混凝土外观质量良好，表面密实，不存在质量通病问题，对提高钢筋混凝土结构的耐久性具有重要作用。因此，在公路工程结构物中使用清水混凝土具有重要的现实意义，进而开展清水混凝土关键应用技术及评价体系的研究显得非常有必要。清水混凝土工程是一项系统工程，它需要各分项工程有序进行和协调配合。鉴于此，该研究主要进行以下几方面的研究：（1）原材料的选择及配合比设计。采用高性能混凝土理念对现行使用混凝土配合比进行优化，通过调整混凝土配合比参数，配制工作性能较好的混凝土，并保证混凝土的力学性能、工作性能、耐久性能。（2）模板及脱模剂的选择。通过对比不同材质模板及不同种类的脱模剂以及两者的配合，提出使用于不同结构部位的模板类型及脱模剂类型。（3）混凝土搅拌工艺。在现有混凝土搅拌工艺的基础上，通过改进现有拌合设备或优化混凝土搅拌工艺，达到充分拌合清水混凝土的目的。（4）混凝土振捣工艺。通过研究不同的振捣工艺，得到不同混凝土构件的振捣工艺，并指导现场实体构件施工，避免因振捣工艺不足导致质量缺陷。（5）清水混凝土的关键技术。通过从混凝土原材料、配合比、模板和脱模剂的选择、搅拌工艺和振捣工艺等进行全过程质量控制，从而达到改进混凝土外观质量的目的，并确保混凝土工程耐久性。（6）清水混凝土外观评价指标体系的建立。从所研究的实体构件进行分析总结，得到其对应的外观质量评价指标，并这些指标进行分类汇总，得到适用于公路混凝土结构物的外观质量评价指标体系。项目的研究对于优化中国混凝土结构、提高混凝土的使用性能、耐久性能及经济性能具有重要意义。与普通混凝土桥梁结构物相比，提高桥梁的使用寿命，减少了加固改造费，整体上节约工程的投资；符合国家的节能减排方针和可持续发展战略政策，具有显著的经济和社会效益。从长远的方面来看，推广项目研究成果的经济效益和社会效益将是十分显著的。
1900110284 河南 TU528.2 应用技术水泥及石膏制品制造

8 绿色低能耗成套关键技术研究及集成示范 - 摘要

该项目任务来源为河南省重大科技专项，项目名称为“绿色低能耗成套关键技术研究及集成示范”，项目编号为141100310301，属于节能环保技术领域。中国正处于城镇化快速发展和全面建成小康社会的关键时期，经济社会发展迅速，建筑能耗总量和能耗强度上行压力不断加大，导致能源和环境问题突出，如何降低建筑能耗、提升建筑能效是住房城乡建设领域节能减排工作亟需解决的问题。该项目瞄准河南省新型城镇化建设需求，深入落实绿色发展理念，针对河南省建筑领域全寿命过程的节地、节能、节水、节材和环保的共性关键问题，以提升建筑能效、提高建筑品质和建设效率，抓住新能源、新材料、信息化科技带来的建筑行业新一轮技术变革机遇，通过共性关键技术、集成示范和产业化，加快研发和建立绿色、低能耗及装配式建筑领域的核心技术体系、产品和标准体系，使河南省在住房城乡建设节能减排领域关键环节的技术体系、产品装备达到国内先进水平，为河南省绿色建筑、超低能耗建筑及装配式建筑实现规模化、高效益和可持续发展提供技术支撑。主要研究内容和创新成果如下： 1.建立了绿色建筑设计、评价标准体系及配套软件，提出了绿色建筑技术应用集成体系：完成了《河南省绿色建筑评价标准》、《河南省超低能耗居住建筑节能设计标准》等4部标准及绿色建筑审查、评价管理系统2套软件。经禹州市御湖湾、郑东新区龙湖金融中心等项目成功示范，实现平均增量成本为148元/平方米，节水率达到15.7％，可循环材料利用率达到9％，节能率达到65％以上，绿化率达到35％以上。 2.建立了超低能耗建筑的设计、施工验收成套技术及评价指标体系。经项目示范，实现节能率降低90％以上，增量成本700元/平方米左右，供暖运行费用降低90％以上。 3.研发了3种高性能的聚羧酸减水剂产品，实现混凝土强度提高15％以上，减水率提高30％以上；完成了免拆复合保温模板外墙保温技术体系研究，实现了墙体保温与建筑同寿命，节约材料13％以上。 4.健全了装配式建筑技术标准体系：编制了《装配整体式混凝土结构技术规程》、《装配式住宅整体卫浴间应用技术规程》、《装配式住宅建筑设备技术规程》等多部标准。 5.建成了一批生产线及示范工程：完成了年生产能力3万吨的高性能混凝土减水剂生产线1条、年生产能力36万立方米的免拆复合保温模板生产线1条、年生产能力9万平方米的保温装饰一体化生产线1条。完成了绿色建筑示范项目8处，累计示范项目约144万平方米，并全部获得国家二星级绿色建筑标识证书。建成该省首批超低能耗建筑示范项目3处，示范面积约5300平方米。其中云松金域华府超低能耗建筑是河南省第一个、也是最大的超低能耗居住建筑。2018年9月，住房和城乡建设部在该项目召开全国超低能耗技术交流大会，住建部陈宜明总工、河南省徐光副省长以及全国15个省市住建部门领导等参加了此次会议。该项目研究成果共获批专利8项、软件著作权2项，编制标准12部，发表论文17篇，培养研究生11名、各类技术骨干230余名，产业化工人1000余名，获得河南省建设科技进步奖一等奖5项。 2018年7月16日，河南省科学技术信息研究院组织专家对该项目进行了科技成果评价，专家组认为该项目的研究成果对河南省绿色、低能耗、装配式建筑的发展起到了引领和推动作用，居国内领先水平。随着国家和该省大力推行绿色发展，绿色建筑、超低能耗建筑和装配式建筑已经迎来越来越多的政策红利，将有更大的发展机遇，该项目的研究成果将会得到更为广泛的应用和发展，市场前景广阔。
1900110270 河南 TU528.042.2 应用技术水泥及石膏制品制造

9 土岩互层掘进机刀盘刀具高效破岩与防损伤优化技术 - 摘要

该项目属于土木建筑工程施工(560.45)和机械设计(460.20)学科方向，来源于国家自然科学基金课题、中国中铁科技创新计划课题、中铁隧道局科技创新计划课题等。隧道掘进机作为地下工程施工重大装备，已广泛应用于水下隧道、铁路隧道、公路隧道、地铁隧道等工程建设中。项目针对掘进机在中国华南地区土岩互层等复杂地质工况下的地质适应性差、施工掘进效率低等问题，开展了滚刀群破岩机理、刀盘刀具创新设计、试验及工程应用验证等方面研究，创新性地提出了刀盘刀具防损新结构和设计方法，形成了一套土岩互层下滚刀高效破岩机理与刀具选型配置、掘进参数优选及掘进效能评价体系，解决了隧道掘进机刀盘偏载、振动损伤、刀具异常磨损、掘进效率低等四大工程难题。主要创新点如下： 1.研制了开挖面高强硬岩(210MPa)与淤泥土互层的力学参数差异性极大的相似材料。创新了土岩互层下全盘滚刀掘进室内试验方法，研发了获取不同地质工况下刀盘振动激振力的试验和测试方法，振动测试精确至0.001g，为刀盘刀具动力学设计提供了基础数据。 2.提出了基于土岩体积权重因子和强度参数的刀盘刀具载荷计算模型，精度达94％。研发了一种滑动支撑的掘进机盘形滚刀和一种中圆五分式TBM刀盘，避免了刀盘过量偏载与振动损伤，使刀盘不平衡力控制在总推力的1％以内，提高了滚刀的使用寿命和刀盘支撑推进系统的可靠性。 3.建立了基于裂纹长度、应力比值的密实核扩展准则，深化了滚刀破岩理论。提出了滚刀破岩量模型与围岩可掘性分级体系，构建了一套基于围岩分级体系和破岩指数模型的施工效能实时综合评价体系，解决了传统围岩分级体系对掘进机工法适应性差的问题，通过实时评价与掘进参数调整，掘进效率提高了55％左右。项目获得发明专利4项、行业标准1项、实用新型专利3项、软件著作权2项，发表论文8篇(其中EI收录4篇)，获2018年度河南省工程建设特等奖。 2019年该项目通过中国机械工程学会组织的成果鉴定，以中国工程院院士陈湘生为组长，知名专家龙伟民为副组长的专家组一致认为：研究成果在土岩互层掘进机高效破岩机理及刀具防损伤优化选型设计方面实现了集成创新，总体达到国际先进水平，在刀盘及刀具结构优化设计方面达到国际领先水平。项目技术成果从2016年开始在行业内全面推广应用，已在河南、山东、江苏、广东、陕西等多家建设单位、掘进机研发制造单位和施工单位中得到成果转化，特别是在西安中铁轨道交通有限公司、汕头市苏埃通道建设投资发展有限公司、中铁隧道股份有限公司、洛阳九久机械制造有限公司、山东瑞钻工程装备有限公司等单位取得了良好效果和经济效益，近三年，完成单位新增经济效益14236.94万元，应用单位新增销售额91050.00万元，新增利润8883.00万元。成果的推广应用为隧道掘进机制造单位、刀具研发制造单位、施工单位提供了技术支持，极大提升了中国隧道掘进机的研制与应用水平，推动了中国掘进机装备产业链的发展，经济和社会效益显著。
1900110196 河南 TU621 应用技术矿山、冶金、建筑专用设备制造

10 磷石膏与电石泥资源化制砖技术与装备及应用 - 摘要

土地是人类赖以生存的根本，生产传统粘土砖（红砖）大面积毁坏良田，消耗大量煤炭资源，严重污染大气环境；磷石膏、电石泥、粉煤灰等工业废弃物，堆积占用大量土地、污染水源和空气。全国每年生产磷酸产生约2-3.5亿吨磷石膏，水解电石产生约2000-3000万吨电石泥；火力发电约产生12.5亿吨粉煤灰。粉煤灰制砖（含砌块）技术已经成熟，但是磷石膏、电石泥掺量超过50%以上的蒸压砖制砖技术一直未被攻克，主要因为磷石膏、电石泥、粉煤灰等废弃物成分复杂、活性低，有害成分难控制，对生产设备性能要求高，且承重砖强度、抗冻融性、耐寒性等多项指标都难以达到。基于国家耕地保护、环境治理与资源循环利用的多重重大战略需求，项目组以磷石膏与电石泥资源化制砖技术与装备产业化为目标，经多家单位产学研用联合攻关，创建了磷石膏与电石泥资源化制砖配比和生产工艺，研制了磷石膏与电石泥生产蒸压砖生产线成套装备，发明了环保型高品质承重蒸压砖，并实现了产业化。主要创新点如下： 1.研制发明了磷石膏与电石泥生产蒸压砖生产线成套装备，突破了黏性物料不易粉碎，与粉状物料难以高效混合，砖块掰分，成品砖高效转运等技术难题，形成了高产量、规模化生产蒸压砖成套设备体系，并实现系列化批量生产。 2.攻克了黏性物料筛分、精准配料称量技术，基于生产线设备特点和工艺要求开发了制砖生产线控制和管理系统，根据不同磷石膏与电石泥的物性参数及蒸压砖的不同工艺参数要求，实现不同原料配比和制品性能要求的生产过程优化组合，突破了生产线对不同废弃物适应范围小，难以调整的技术难题。 3.首次提出了磷石膏与电石泥等工业废弃物生产蒸压砖的资源化利用方法，发明了磷石膏、电石泥生产蒸压砖的配比制砖工艺，形成了磷石膏、电石泥、粉煤灰等不同废弃物生产建筑业承重砖的技术途径和理论体系，突破大规模利用磷石膏、电石泥、粉煤灰生产环保型蒸压砖的技术瓶颈，实现了磷石膏、电石泥的资源化利用，提供了新型环保优质建筑材料。项目获授权发明专利8项，实用新型专利18项，软件著作权5项，培养了硕士博士和一大批工程技术人才。项目研制的生产线通过国家建筑城建机械质量监督检验中心检验，已成功被应用在西藏高原地区、新疆高寒地区、宁夏干旱地区等恶劣环境和河南、陕西等中原地区。项目已在全国18个省建成496条生产线，累计产生直接经济效益12亿余元，其中近三年直接经济效益3.25亿元。建成的生产线已达到年产蒸压砖300亿标准砖块的生产规模，实现固体废弃物资源化利用近7000万吨/年，减少毁田约3万亩，节约标准煤200万吨。项目的成功实施有力推动了磷石膏、电石泥的资源化利用，引领建筑材料向低碳、环保方向的跨越式发展。
1900110181 河南 TU522.19 应用技术砖瓦、石材及其他建筑材料制造

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