重大工程安全与力学

国家自然科学基金重大研究计划“重大工程的动力灾变”简介

        我国幅员辽阔，地质环境和气象条件复杂，地震、台风等自然灾害频发，人员伤亡和经济财产损失非常严重。保障长大桥梁、大型建筑和高坝等重大工程在强地震动场和强／台风场动力作用下的建设和运营安全是土木工程、工程力学、地球物理、信息技术等多学科发展的推动力和创新源泉。工程力学对于揭示重大工程结构的损伤破坏演化规律，发展结构破坏倒塌控制方法，开发重大工程动力灾变模拟系统具有举足轻重的作用。因此，2007年国家自然科学基金委员会工程与材料科学部、数理科学部、地球科学部、信息科学部组织启动了以“重大工程的动力灾变”为题的重大研究计划项目。

该重大研究计划针对长大桥梁、大型建筑(包括超高建筑、大型空间建筑、城市大型地下建筑)和高坝三类重大工程，采用理论分析、模型试验、现场实测和数值模拟等研究手段，发挥工程与材料科学、地球科学、数理科学和信息科学等多学科交叉创新的优势，研究强地震动场和强／台风场及其动力作用下重大工程的损伤破坏演化过程，揭示重大工程的损伤机理和破坏倒塌机制，建立重大工程动力灾变模拟系统，实现对强地震动场和强/台风场的动力作用从统计推断到统计推断结合理论预测的重点跨越和理论升华，实现对重大工程的动力灾变过程从简单效应分析到多效应耦合的全过程分析的重点跨越和理论升华，提升我国重大工程防灾减灾基础研究原始创新能力，为保障我国超大尺度重大工程(千米级大桥、五百米级超高层建筑、三百米级高坝等)的安全建设和运营提供科学支撑，为我国重大工程防灾减灾培养创新人才。

它将围绕以下4个核心科学问题，循序渐进地组织实施和开展研究。

1.        强地震动场和强／台风场的建模与预测。它主要包括强地震动场的破坏特性、理论模型与预测方法和强／台风场的分布特性、时空模型与预测方法。

2.        重大工程动力灾变的关键效应。它主要包括材料、构件和结构的非线性动力效应、结构与环境介质的动力耦合效应、结构的空间动力作用效应和结构内部及与环境介质之间的能量转换和耗散效应。

3.        重大工程动力灾变的全过程分析。它主要包括动力灾变建模与数值计算、损伤演化规律与破坏倒塌机制、动力灾变过程控制。

4.        重大工程动力灾变模拟系统的集成与验证。它主要包括系统集成方法、强地震动场作用下的集成系统、强／台风场作用下的集成系统。

2007、2008两年度，该重大研究计划已批准24个重点项目、50个培育项目。其中，我系获重点项目2项和培育项目1项资助，分别由张洪武教授、李刚教授和李锡夔教授主持。

结构优化研究室

2009年5月4日