清華大學教授、博士生導師郭彥林做為第一完成人的科研成果――《複雜鋼結構施工過程時變分析及控製關鍵技術研究與工程應用》獲得2011年國家科學技術進步獎（通用項目）二等獎。我國著名鋼結構專家蔡益燕曾說：“郭彥林在鋼結構方麵的創新項目很多，創新程度也很高，他參與了國家體育場、廣州新電視塔等工程的研究工作
，並將在工程中所遇到的技術難題上升到理論的高度進行擴展性研究。”1988nianjikaishizhijiaodeguoyanlinyijingtaolimantianxia，tadexueshengdangzhongyouqiyedezongjinglihuozonggongchengshi
，yeyouxingyezhuguanbumendegongzuorenyuan
，zuizhongyaodeshi
，tamendouhuoyuezaimuqiandegangjiegouxingye
，yutamendelaoshiguoyanlinyiqiweiwoguochengweigangjiegouqiangguozaibuxiedinuli。benbaojiangfenliangcikandenghuode2011年國家科學技術進步獎（通用項目）二等獎的《複雜鋼結構施工過程時變分析及控製關鍵技術研究與工程應用》一文
，敬請關注。――編者

　　施工力學計算理論與施工控製技術是與大型複雜鋼結構工程建設同步發展的。目前，世界上已建成或在建的大型複雜鋼結構工程項目主要集中在中國
，其施工力學計算理論與施工控製技術一直是工程建設要解決的關鍵難題。《複雜鋼結構施工過程時變分析及控製關鍵技術研究與工程應用》課題組（以下簡稱課題組）在我國大型複雜鋼結構工程項目的施工技術研究與應用過程中，逐步建立和完善了複雜鋼結構施工過程一體化協同時變分析係統及計算理論，解決了施工時變結構“形”與“力”控製的關鍵技術難題，推動了我國複雜鋼結構施工力學計算理論與施工控製技術的跨越式發展。

　　一、複雜鋼結構施工過程一體化協同時變分析係統的建立與應用

　　針對以往在施工過程仿真計算中割裂了施工的連續性及施工體係各部分之間的相互作用等問題，我們建立了複雜鋼結構施工過程一體化協同時變分析係統及計算理論。通過集成生死單元等現有技術和課題組創立的狀態非線性求解技術、索滑輪自適應算法、千斤頂――接觸單元、逐點去約束找形法等新技術

，融合了施工過程中永久性構件的逐步安裝
、臨時支撐的裝配與拆除

、施工臨時荷載的出現與消失、溫度與風荷載的作用等
，能夠真實地反映結構安裝
、邊界條件
、荷載作用以及材料性能的時變性；尤you其qi善shan於yu精jing確que分fen析xi時shi間jian與yu空kong間jian域yu上shang施shi工gong體ti係xi的de演yan變bian
，準zhun確que計ji算suan施shi工gong體ti係xi各ge部bu分fen之zhi間jian的de相xiang互hu作zuo用yong，精jing準zhun把ba握wo施shi工gong成cheng型xing過guo程cheng中zhong結jie構gou的de內nei力li和he位wei形xing的de連lian續xu變bian化hua與yu非fei線xian性xing累lei積ji過guo程cheng。

　　ketizuzhenduishigonglujingjishigongbianxingfazhanguochengtebiefuzadejiegou，jianlileqishigongguochengsanweidongtaibianxingyutiaozhijisuandeduojieduanzonghediedaifa，youxiaodijiejueleyangshixinzhizhulouyuguangdongshengbowuguanxinguanbianxingyutiaozhijisuannanti。

　　在將數字模擬計算技術有效地整合到結構整體提升
、整體落架、整體滑移
、整體張拉及整體起扳等新施工技術中，我們建立了準確評估施工方案和施工過程結構安全的數字化及信息應用技術。

　　在整體提升施工技術中，形成了提升體係安全保障機製，預防了設計狀態和提升狀態受力情況不同引起提升結構及胎架的潛在破壞風險

；形成了提升力的合理分配機製
，可自動控製提升總重量在結構柱及提升胎架之間的複雜分配關係；形成了全程時變控製機製
，實現了對提升結構“脫離胎架――提升――合龍――落架”等提升環節數字模擬分析的“無縫連接”
，揭示了提升結構體係與支承結構體係之間的複雜相互作用機理，並且能夠在一個整體有限元分析模型中實現提升點位移不同步、提升過程中碰撞、斷索等特殊情況以及風荷載、溫度作用等荷載工況的自動分析與評估。

　　在整體滑移施工技術中準確實現了對滑移結構與滑移支承體係之間在不同位置、不同施工步的相互作用力的主動控製；在整體落架施工技術中，實現了對結構與胎架之間接觸――脫離――再接觸以及相互錯動等作用的精確分析
，解決了以往采用支座位移法分析的失真問題；在張拉結構整體張拉施工技術方麵，實現了初始預應力態找形分析、張拉過程分析及使用期間作用效應分析的無縫連接，彌補了索結構針對大位移、複雜邊界條件轉變的計算技術缺陷；為適應巨型鋼拱
、巨型環狀鋼結構安裝的需要
，我們提出了一套完善的自適應整體起扳施工方案及一體化建模協同時變分析技術
；提出了施工過程結構分析的狀態非線性求解技術、動態位形求解技術、逐點去約束找形分析方法、jiegoudiaozhuangdenihualunyukedongsuohualundanyuanxinjishudeng
，jianlilejiyushibianfenxideshigongfanganyouhuajishu
，youxiaodijiejueleshigongguochengshibianjiegouneiliheweixingdefeixianxingbianhuajileijidemonifenxinanti。

　　二
、複雜鋼結構施工過程“力”與“形”控製關鍵技術研究與應用

　　對dui於yu複fu雜za張zhang拉la屋wu蓋gai結jie構gou，如ru果guo依yi據ju施shi工gong現xian場chang索suo力li的de測ce試shi結jie果guo調tiao整zheng索suo長chang以yi期qi達da到dao設she計ji預yu應ying力li，無wu異yi於yu人ren工gong進jin行xing數shu學xue分fen析xi中zhong的de迭die代dai計ji算suan，基ji於yu索suo之zhi間jian的de複fu雜za作zuo用yong很hen難nan準zhun確que調tiao整zheng到dao張zhang拉la力li設she計ji值zhi
，我wo們men在zai屋wu蓋gai整zheng體ti張zhang拉la結jie構gou中zhong采cai用yong了le定ding尺chi定ding長chang設she計ji與yu施工技術，設計上拋棄了以往含有可調螺紋的索頭形式，通過精確控製拉索的製作長度和錨固位置確保張拉成型狀態索力與設計值一致。《複雜鋼結構施工過程時變分析及控製關鍵技術研究與工程應用》課題組（以下簡稱課題組）提出的基於可靠度理論的索長誤差限值的計算與控製方法，用概率理論科學地處理了車輻式屋蓋內大量拉索長度誤差的非簡單“疊加作用”，填補了該類索結構施工誤差控製與驗收標準的空白。首先，依據數值分析結果尋找施工誤差對索力影響敏感的主控構件；其次
，建立索力變化量與誤差隨機變量的映射關係並得到可靠度指標；最後，綜合考慮誤差敏感性和加工難度確定不同類型構件的誤差限值。

　　muqianduijiegoufuyiqijiandewenduxiaoyingyanjiujiaoduo

，quehenshaoshejifuzabianhuadeshigonghuanjingwenduduijiegoushigongchengxingtaideyingxiang。danduiwugaizhanglajiegoueryan，wendubianhuayinqigoujianderezhanglengsuoyuyuyinglizhanglachanshengdelasuoshenchangliangzaitongyishuiping
，huiyanzhongyingxiangyuyinglidedaxiaoyijijiegouzhengtigangdu。ketizuyihuanzhuangkongjianchefushizhanglajiegouweiyanjiuduixiang，jiangshigonghuanjingwenduzuoyonghuafenweilianglei，fenbieshigangxinggoujianyurouxinglasuojiagonghuanjingwenduzhicha

、shigonghuanjingwenduyushejijizhunwenduzhicha，jiangtamenyushejiwenduxiaoyingdiejia
，dedaolejiegouyuyinglibianhualiangdebiaodashi，tongguoxianzhiyuyinglibianhuafuzhidedaoshigonghuanjingwenduxiaoyingdeanquanwendukongzhifanweitu，jinerjianlizaizhizuoheanzhuangjieduanduisuochanghegangxinggoujianchicunjinxingxiuzhengde“等效溫差法”，擴大了複雜張拉結構在不同地域環境下的施工適應性，大大增強了複雜索結構的拉索張拉與剛性構件合龍施工的可控性。

　　針對高層混合結構在施工過程中由於混凝土收縮徐變在內外筒之間產生的豎向不均勻壓縮變形對結構成型態的影響
，基於核心筒混凝土結構施工逐層找平澆注的特點，建立了“等效徐變溫差法”以(yi)精(jing)確(que)模(mo)擬(ni)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)收(shou)縮(suo)徐(xu)變(bian)，再(zai)通(tong)過(guo)設(she)置(zhi)動(dong)態(tai)變(bian)形(xing)預(yu)調(tiao)值(zhi)消(xiao)除(chu)了(le)混(hun)凝(ning)土(tu)收(shou)縮(suo)徐(xu)變(bian)的(de)滯(zhi)後(hou)效(xiao)應(ying)在(zai)樓(lou)板(ban)梁(liang)和(he)轉(zhuan)換(huan)桁(heng)架(jia)等(deng)橫(heng)向(xiang)構(gou)件(jian)兩(liang)端(duan)產(chan)生(sheng)的(de)豎(shu)向(xiang)變(bian)形(xing)差(cha)以(yi)及(ji)對(dui)應(ying)的(de)次(ci)應(ying)力(li)
，從(cong)而(er)找(zhao)到(dao)了(le)在(zai)內(nei)外(wai)筒(tong)施(shi)工(gong)過(guo)程(cheng)中(zhong)轉(zhuan)換(huan)桁(heng)架(jia)的(de)合(he)龍(long)時(shi)機(ji)，並(bing)將(jiang)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)應(ying)用(yong)在(zai)廣(guang)州(zhou)西(xi)塔(ta)工(gong)程(cheng)中(zhong)。

　　焊han接jie殘can餘yu應ying力li在zai構gou件jian截jie麵mian上shang是shi自zi平ping衡heng的de，不bu影ying響xiang構gou件jian的de計ji算suan強qiang度du，但dan是shi，近jin年nian來lai發fa生sheng的de多duo起qi鋼gang結jie構gou屋wu蓋gai倒dao塌ta事shi故gu和he課ke題ti組zu對dui大da型xing屋wu蓋gai結jie構gou進jin行xing的de焊han接jie合he龍long過guo程cheng數shu值zhi分fen析xi已yi經jing使shi得de人ren們men改gai變bian了le對dui於yu焊han接jie殘can餘yu內nei力li危wei害hai程cheng度du的de認ren識shi,重新審視這一隱藏在結構內部的“附件內力”的不利作用：congguoquduidangengoujianjiemianhanjiecanyuyinglideyanjiu，kuozhandaofuzajiegoutixicengmianhanjiecanyuneilidefenxiyupinggu

，bingjiangqiyuchangguihezaixiaoyingjinxingzuheyijianyanjiegoudeanquan。ketizuyitiyuchangguandaxinggangjiegouwugaidehanjiehelongweili
，tongguo“溫度――應力耦合場單元”模擬焊接的熱物理過程，首先通過準確的模擬分析獲得了單根構件對接焊的殘餘收縮變形公式，再通過創立的“等量收縮法”將jiang構gou件jian對dui接jie接jie口kou的de焊han接jie收shou縮suo變bian形xing引yin入ru到dao整zheng體ti結jie構gou構gou件jian的de焊han接jie合he龍long分fen析xi過guo程cheng中zhong
，揭jie示shi了le焊han縫feng收shou縮suo變bian形xing在zai屋wu蓋gai結jie構gou層ceng麵mian上shang產chan生sheng的de殘can餘yu內nei力li以yi及ji支zhi承cheng胎tai架jia反fan力li的de變bian化hua規gui律lv，為wei檢jian驗yan結jie構gou與yu胎tai架jia設she計ji的de安an全quan提ti供gong了le依yi據ju，能neng有you效xiao避bi免mian結jie構gou在zai施shi工gong和he使shi用yong中zhong由you於yu焊han接jie殘can餘yu內nei力li而er導dao致zhi的de安an全quan事shi故gu。

　　本研究成果已應用在國家體育場

、深圳大運會體育中心
、深圳市寶安體育場
、南通體育會展中心
、廣東省博物館新館

、首都機場A380機庫、澳門多功能體育館、天津泰達市民文化廣場、央視新址主樓及廣州西塔等30餘項複雜結構工程的施工計算及施工控製中，發表學術論文100餘篇
，授權發明專利10餘項，為推動我國施工力學計算理論與施工控製技術進步作出了貢獻。