土木工程学院省级重点学科结构工程学科简介

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土木工程学院省级重点学科结构工程学科简介

一.学科概况

      结构工程学科是土木工程一级学科下的二级学科之一，主要研究领域涉及土木工程结构的分析、设计理论，工程抗震与防灾减灾，新型复合工程结构材料的应用，在役结构可靠性及易损性分析等。

      相关的二级学科有工程力学、防灾减灾工程和防护工程、岩土工程等。

      结构工程学科于1982年获得硕士学位授权点，是原郑州工业大学最早获得的硕士学位授权点之一，在2003年国家第九批学位点评审中，“结构工程”学科获得二级学科博士学位授权点。工程力学学科于1993年获得硕士学位授权点，防灾减灾工程和防护工程学科和岩土工程学科于2003年获得硕士学位授权点(岩土工程学科设在环境与水利工程学院)。己形成一个博士点、三个硕士点和一个专业学位硕士点（建筑与土木工程）的较为完整和配套的学科体系。现在教授10人(其中博士生导师4人)，副教授23人，具有博士学位教师18人。

      在结构工程学科及其相关学科中有两个主要领域(结构工程、工程力学)被评为省级重点学科，现已形成“混凝土及砌体结构基本理论与应用”、“工程抗震与防灾减灾”、“复合建筑材料及其结构性能”、“在役结构可靠性及易损性分析”等4个主要研究方向。在“混凝土结构复合受力模型”、“混凝土结构的腐蚀及耐久性”、“工程抗震与防灾减灾研究”、“高层建筑结构非线性分析”、“在役结构的可靠性分析及剩余寿命预测”、“弹性薄板计算理论”等方面，在国内处于领先地位，在国内同类高校中有一定知名度。近3年来，先后承担(或作为主要参加单位)国家自然科学基金8项，中英合作基金、国家“八五”、“十五”攻关、中国博士后流动基金各1项；获国家科技进步三等奖1项、部省科技进步一等奖2项、部省科技进步二、三等奖20余项。2002年10月以来，共发表论文140余篇，其中核心期刊43篇，被SCI、EI、ISTP等收录8篇；共出版专著、教材10本。

      结构工程学科所依托的本科专业--土木工程专业于1997年、2002年两次通过了全国土木工程专业教育评估（1997年全国有217所设有土木工程专业的高校，通过评估的共有18所；2002年全国有270所设有土木工程专业的高校，通过评估的共有28所），已连续4年每年都有1名本科毕业生被评为全国20名土木工程专业优秀毕业生之一，标志着本学科的本科教育己进入全国同类院校的先进行列，是河南省最早实现与国际接轨的专业之一。

      2000年10月以来，结构工程学科(含相关学科)共培养毕业硕士研究生82名（均获得硕士学位），其中2001年12人，2002年31人（含在职攻读学位），2003年14人，2004年25人，共有25人考取重点大学博士研究生。与重点大学合作培养博士研究生5人，其中3人已毕业获博士学位。2004年秋季共招收硕士研究生46人，博士研究生4人。毕业研究生主要在高等学校、科研院所以及工程设计、施工单位和政府管理机构从事教学、科研、设计、施工和管理等工作，或继续深造。就业率(含继续深造)一直保持100%。



二. 主要学术研究方向和成果

1. 混凝土及砌体结构理论与应用

      混凝土和砌体结构基本理论与应用研究是本学科点的主要研究方向之一。多年来，本研究方向在混凝土及砌体结构基本理论的研究方面，取得了一批具有国内先进水平的科研成果。近年又在混凝土及砌体结构受力机制和体系评价等方面取得了进展。如建立了复杂应力状态下混凝土的“桁架—拱”模型，从受力机理方面较好的解决了钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁承载力计算的模式和衔接问题，有关成果达到了国际先进水平；首次在国际上提出了钢筋混凝土开洞深梁特征值概念，为更全面把握钢筋混凝土深梁受力形态奠定了基础；提出和建立了混凝土结构实体强度评估理论和方法；通过实验并运用最优化理论较全面分析了各类混凝土结构用钢筋及并筋的粘结锚固性能，对我国建筑钢筋品种和类型优化提出了指导性建议。作为本研究方向的重要特色，上述科研成果不仅在理论上达到了国内外先进水平，得到了同行专家学者的广泛认可，而且具有很强的应用价值，为我国混凝土及砌体结构现行设计及验收规范（GB50010、GB5003、GB50204）及其修订稿、“钢筋混凝土深梁设计规程”等提供了基础背景资料并反映在正式条文中。

      本研究方向稳定，具有一支结构合理、团结协作的学术梯队，现有教授3名，副教授5名，讲师数名。先后承担国家自然科学基金3项，河南省杰出青年基金1项，省部级自然科学基金和攻关项目20余项；出版专著和教材12本，在核心期刊上发表学术论文40余篇，通过省部级科研鉴定21项，获部省级科技进步二等奖6项、三等奖5项。主要学术带头人任全国混凝土结构标准技术委员会委员、全国砌体结构规范修订领导小组成员、全国砌体结构标准技术委员会委员，已培养毕业二十多名硕士学位研究生，联合培养毕业2名博士学位研究生。

2. 工程抗震与防灾减灾

      工程抗震与防灾减灾是本学科点的主要研究方向之一。20世纪80年代以来，本学科点即开始本方向的研究，主要进行工业生产系统抗震可靠性分析与防灾安全评价、大型区域电力系统抗震可靠性分析、工业结构与设备动力相互作用、工程结构抗震分析、生命线工程震害预测及可靠性分析等研究。先后进行9个城市和8个大中型骨干企业抗震防灾基础研究工作，完成的主要理论工作有：1. 工业生产系统抗震可靠性评估理论：利用大系统分解理论，考虑了结构参数的不确定性，重视耦联系统，发展故障树分析技术，提出了三级递阶综合评价法和单因素综合评价法，独创性地建立了工业生产系统抗震可靠性评估理论体系，推动了工业生产系统抗震可靠性理论的发展，项目总体水平达到国际先进水平，项目应用于8个工业生产系统抗震薄弱环节分析工作，该项技术成果于1996年获化工部科技进步一等奖，1997年获国家科技进步三等奖。

2. 区域电力系统抗震可靠性分析，在项目研究中提出了高压电气设备抗震可靠性分析方法，创造性地建立了大型电力网络系统抗震可靠性分析的理论体系和实用化技术，独创性地建立了电力系统抗震改造决策理论，项目研究总体上达到了国际先进水平，该项技术成果于2000年获国家电力公司科技进步二等奖和河南省科技进步一等奖。

3. 提出了大型渡槽抗震计算理论，系统进行了南水北调水利工程常用截面渡槽的动力建模研究，进行了渡槽支架抗震拟动力试验，对大型渡槽的地震反应进行系统计算，探讨了影响渡槽抗震性能的因素，研究成果可直接用于南水北调水利工程。

4. 将随机结构动力分析方法引入随机场地地震反应分析和场地抗震设防区划，提出了灾害预测的仿真系统理论，形成了完整的城市防灾规划基本体系。

5. 提出了高层建筑结构抗震新体系，系统进行了高层建筑框—桁架抗震体系理论与应用研究；深入开展了结构—设备动力相互作用的研究，提出了动力相互作用的分析模型，进行了动力分析与地震响应研究，成果已应用于实际工程中。

      通过对工程结构及工业生产系统的抗震可靠性分析，找出了工程结构及系统的抗震薄弱环节，有针对性地进行抗震改造，避免盲目资金投入，提高其抗震安全性，研究成果具有重要的现实意义。

      本研究方向现有教授3人，副教授7人，具有博士学位5人。正式出版专著7本，在国内外重要学术刊物及国际会议论文集上发表学术论文100余篇，承担国家级项目4项，国家重点试验室及部、省级科研项目20余项，鉴定成果18项，获国家级、部省级科技进步奖10项，联合主办中国自然科学核心期刊《世界地震工程》杂志，主要学术带头人担任中国建筑学会抗震防灾分会理事、中国地震学会地震工程专业委员会委员。

3. 复合建筑材料及其结构性能研究

      复合建筑材料及其结构性能研究是本学科点的主要研究方向之一。本研究方向从1986年至今，一直从事纤维混凝土及其配筋构件力学性能的试验研究和理论分析。1996.8-1998.10，本研究方向的主要学术带头人在加拿大留学期间，又进行了纤维增强塑料及其混凝土构件力学性能的试验研究和理论分析。到目前为止，在3项国家自然科学基金项目和10多项部省级重大重点项目的资助下，本研究方向在纤维混凝土及其配筋构件性能研究、纤维增强塑料及其混凝土构件性能研究方面取得了一些试验研究和理论分析成果。

1. 钢纤维混凝土及其配筋构件性能研究  钢纤维混凝土是混凝土基体与短钢纤维复合形成的复合建筑材料，其主要优点是抗拉强度高、抗裂、阻裂性能以及韧性好。本研究方向在钢纤维混凝土复合材料及其配筋构件性能的试验研究和理论分析包括：钢纤维混凝土增强机理、钢纤维与混凝土界面粘结性能、钢筋与钢纤维混凝土粘结性能、钢纤维混凝土基本力学性能、钢纤维混凝土本构理论、钢筋钢纤维混凝土构件（包括：深梁、短梁、浅梁、牛腿、压弯构件等）受力性能等，其研究成果已被我国“钢纤维混凝土试验方法标准”和“钢纤维混凝土结构设计与施工规程”采用，并在实际工程中推广应用。在这一研究方向上，完成了“钢筋钢纤维混凝土梁板性能研究”（编号：59479001，起止年月：1995.1-1996.12）的国家自然科学基金项目、出版了“钢纤维混凝土基本理论”（1994年科学技术文献出版社，43万字）和“钢纤维混凝土设计与应用”（2002年中国建筑工业出版社，30万字）两部著作、获得了4项部省级科技进步奖、发表了40多篇论文。目前，主要进行高性能钢纤维混凝土性能、钢纤维混凝土耐久性的试验与理论研究，以及钢纤维混凝土的应用研究。

2. 纤维增强塑料及其混凝土构件性能研究  针对于钢材在应用中存在的易锈蚀等问题，从1996年开始探讨以纤维为增强材料、用聚合物作为基体，采用特殊的拉挤工艺和表面处理技术试制纤维增强塑料筋、板和网（或格栅）的方法和工艺，研究纤维增强塑料筋、板和网与混凝土的复合效应、界面粘结机理、复合结构的破坏模式、强度和变形的计算方法以及数值模拟技术,为纤维增强聚合物筋、板和网部分取代建筑钢筋、钢板和钢丝网以增强混凝土结构，从根本上解决由钢筋、钢板和钢丝网锈蚀引起土木工程的耐久性问题，提供一种有效方法，其有关成果将列入我国有关规程。在这一研究方向上，正在承担“纤维聚合物筋混凝土梁力学性能研究”（编号：50079028）和“纤维聚合物筋锚杆锚固机理研究”（编号：59978046）2项国家自然科学基金项目，在纤维聚合物筋与混凝土粘结机理、纤维聚合物筋混凝土受弯构件性能、纤维聚合物筋锚杆受力性能、纤维增强塑料加固钢筋混凝土梁和柱性能的试验研究和理论分析方面发表了近20篇论文。目前，重点研究混杂纤维增强塑料的改性和成型工艺改进的方法，以及纤维增强塑料筋混凝土构件、预应力纤维增强塑料筋（或板）混凝土构件的耐久性、长期性能、动力性能、疲劳性能和理论计算方法。



4. 工程结构可靠性及易损性分析

      工程结构可靠性及易损性分析是本学科的主要研究方向之一。自20世纪80年代初，本学科即开始本方向的研究，其特色是：始终将系统科学、决策科学和计算机科学，与结构工程学科的新理论、新方法和新技术相结合，研究基于可靠度理论的工程结构鉴定、维修和加固的理论模型和实用方法。

      该方向在国家自然科学基金项目（59278354，59608008，50178064）的持续性资助下，率先将网络分析理论运用于建筑结构的可靠性分析，研究了建筑物与生命线工程耦联系统的可靠性理论。王东炜教授完成的国家自然科学基金项目“基于可靠性分析的城市道路扩建与灾后修复研究”，提出了城市道路网络系统的道路单元“增设重要度”、“修复重要度”的计算方法，为道路扩建设计和灾后修复决策提供了定量指标，并被汇入国家“八五”自然科学基金重大项目“工程与城市减灾基础研究”的研究成果，受国家科学技术学术著作出版基金（NFAPST）的资助，出版于专著《工程结构与系统抗震优化设计的实用方法》之中；研究项目“已有框架结构可靠性分析及维修加固决策技术研究”的成果荣获2001年度河南省科技进步二等奖。

      此外，本方向在化工腐蚀结构可靠性设计理论及可靠性鉴定理论的研究方面，也得到了国家自然科学基金委员会和英国皇家学会的联合资助，并实现了与英国利物浦大学的国际合作与专家互访。“化工结构物的维修决策理论”成果荣获2000年度河南省科技进步二等奖。

      目前，本方向承担了国家自然科学基金项目“基于静力弹塑性分析的建筑结构地震易损性及失效相关性研究（50178064）”、河南省杰出青年科学基金项目“工业建筑结构基于耐久性的优化设计理论”等，并已在工程结构的可靠性及易损性分析、可靠性鉴定、维修和加固理论与方法研究方面取得了一定的成果。

      该研究方向结合课题的研究，已形成结构合理、具有协作精神的学术梯队，现有教授2人、副教授2人、具有博士学位5人。在已取得的研究成果上，本研究方向将继续以工程结构的可靠性和易损性分析以及可靠性鉴定、维修和加固理论与方法的研究为对象，以提高工程结构的安全性、实用性和耐久性为目的，重点进行工程结构的失效相关性、腐蚀及缺陷易损性的研究，以保证城镇建设及小城镇建设的可持续性发展。



三. 主要学术梯队

1. 混凝土及砌体结构理论与应用
刘立新，1947.10出生，教授，博导；
李大望，1963.10出生，教授(博士)；
童丽萍，1960.11出生，教授(博士)；
管品武，1971.08出生，副教授(博士)。

2. 工程抗震与防灾减灾
陈  淮，1962.04出生，教授(博士)，博导；
李  天，1960.08出生，教授(博士)；
许琪楼，1944.04出生，教授；
李广慧，1970.10出生，副教授(博士)。

3. 复合建筑材料及其结构性能研究
高丹盈，1962.06出生，教授(博士)，博导；
赵  卓，1970.12出生，副教授(博士)；
赵  军，1971.11出生，副教授(博士)。

4. 工程结构可靠性及易损性分析
郭院成，1965.11教授(博士)，博导；
王东炜，1961.06出生，教授(博士)；
刘忠玉，1968.05，副教授(博士)。



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