1. 项目的背景与意义

我国基础设施建设规模巨大，既有建筑面积已超过720亿平方米，其中钢筋混凝土结构占据主导地位，同时我国地域辽阔，气候环境（温湿度变化）复杂，各地区都存在对混凝土结构有腐蚀作用的因素。由于早期规范偏重强度设计，对结构的耐久性和使用寿命认识不足，缺乏耐久性设计，造成一些关系国计民生的重大土木工程过早的出现破坏而提前退役，由此造成的经济损失巨大，约占GDP的2%~4%。大量工程调查与研究表明，冶金、化工等重工业厂房和南方潮湿炎热地区室外的各类工程结构，使用20～30年就会因钢筋严重锈蚀而需要大修，处于冻融、海水、盐雾、盐碱等恶劣和严酷环境下的土建工程不到20年就会出现严重损伤需要修复或拆除重建。

另一方面，我国还是世界上地震发生最频繁的国家之一，全球陆地7级以上地震有1/3左右发生在我国大陆，我国地震基本烈度Ⅶ度以上的地区面积约占国土总面积的41%。位于高烈度地震区的大量既有钢筋混凝土结构，在其长期服役过程中，不断遭受环境与地震作用的双重威胁，势必引起材料、构件、结构的动力行为和地震灾变机理发生变化，从而造成既有钢筋混凝土结构抗震性能退化。开展耐久性损伤混凝土结构地震灾变机理研究，合理评估其抗震性能并研发相应的抗震加固技术，对提升既有混凝土结构抗震性能、减轻地震灾害、延长服役寿命具有重要的理论意义和实际价值。

2. 项目总体思路与创新成果

长期以来，地震工程学科以拟建工程为研究重点，以揭示拟建工程结构在地震作用下的损伤累积效应、演化规律、失效破坏机理为目的，忽视了对既有结构抗震性能的研究。本项目立项之前，我国尚未开展耐久性损伤混凝土结构抗震性能评估与提升技术研究，耐久性损伤混凝土结构地震灾变机理研究缺失，抗震性能评估方法欠合理，抗震加固技术针对性不强，缺乏相应的标准规范。

项目组从2001年开始，历经20余年，在国家自然科学基金重点项目、杰出青年基金项目、国家重点研发计划课题、国家科技支撑计划子课题等6项国家级项目和4项省部级项目支持下，以遭受环境与地震作用双重威胁的既有钢筋混凝土结构为对象，以耐久性损伤混凝土结构“地震损伤行为－抗震性能评估方法－抗震性能提升技术”为主线，以抗震性能劣化机理和考虑耐久性损伤影响的抗震性能评估方法为核心，综合采用理论分析、试验研究、数值模拟、实际工程验证等方法，系统研究了耐久性损伤混凝土材料动力本构模型与构件恢复力模型、结构抗震性能评估方法和加固技术体系。取得以下主要创新成果：

（1）揭示了混凝土冻融、碳化及钢筋锈蚀对钢筋混凝土材料动力行为的影响机理，建立了冻融损伤混凝土、碳化混凝土、锈蚀钢筋动力本构模型和耐久性损伤钢筋混凝土粘结-滑移动力本构模型，探明了耐久性损伤混凝土构件的地震破坏机理与抗震性能退化规律，建立了耐久性损伤混凝土构件的恢复力模型。

（2）提出了既有结构评估用地震作用取值方法，建立了评估用地震动功率谱密度函数以及基于改进ARMA模型和随机化反应谱的既有结构评估用随机地震动模型，提出了既有混凝土结构抗震性能评估的能力谱方法、区间可靠度方法和概率地震易损性方法。

（3）研发了高强铝合金嵌入式加固混凝土结构新技术，揭示了高强铝合金嵌入式补强混凝土结构破坏机理，建立了高强铝合金嵌入式加固混凝土框架结构抗震设计方法并开发了相应的设计程序；研发了高性能灌浆料-屈曲约束支撑加固混凝土结构抗震性能新技术，建立了屈曲约束支撑整体稳定性设计方法，提出了屈曲约束支撑加固混凝土结构规范化工程设计流程。

项目成果获国家授权专利8项，其中发明专利4项；发表论文64篇，其中SCI检索18篇，EI检索35篇，被国内外文献引用1022次；主编国家、行业、地方标准4部，参编国家标准3部、协会标准1部。

项目成果构建了我国既有混凝土结构抗震性能评估与提升基础理论、方法及技术体系，对我国工程结构防灾减灾具有重大的理论意义和实际价值。经专家委员会鉴定，项目研究成果整体上达到了国际先进水平，其中反复荷载作用下损伤混凝土和锈蚀钢筋本构关系、考虑耐久性损伤影响的既有钢筋混凝土结构抗震性能评估技术达到国际领先水平。

3. 社会经济效益

项目成果显著提升了我国耐久性损伤混凝土结构抗震性能评估与加固研究的理论水平，许多方面填补了国内外理论与技术空白。研究成果成功应用于秦淮河特大桥可靠性鉴定、江西电力小区危房加固、西安交通大学第一附属医院康复综合楼检测加固、陕西渭河重化工有限公司尿素造粒塔检测加固、大唐陇东能源有限公司刘园子煤矿原煤仓加固等200余项既有混凝土结构诊治项目。显著提升了冻融损伤、碳化以及钢筋锈蚀等耐久性损伤混凝土结构的抗震性能，延长了结构服役寿命，保障了生产、交通的安全运行，取得直接经济效益约6.9亿元。

以项目成员为核心的“现代混凝土结构安全性与耐久性”研究团队2013年获准教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队，2017年获准陕西省“三秦学者创新团队支持计划”创新团队。项目执行期间培养博士10名，硕士33名，同时为企事业单位培养了数百名专业技术人才，为我国基础设施建设领域做出了重要贡献。