自适应型管状结构力学性能实验室

简介:

管结构与现代建筑相合,主要在于与自然一致,就像竹子。常见的管截面形状包括方形、矩形、圆形、椭圆形和多边形。在很多工程实例中都可以看到管结构的应用,如建筑、桥梁、风机、海上平台等。由于其闭口性质,灌填混凝土成为了增加强度和刚度的天然选择。灌填混凝土构件具有优异的承载力、延性和能量耗散能力。由于上述自带的优点,管结构构件也被应用于模块化建造(MiC)的建筑中。

由国家钢结构工程技术研究中心香港分中心赞助的本实验室基于仿真的工程科学和试验方法展开研究,以理解不同荷载工况下管组合结构的力学行为和设计方法。本实验室也将关注新型连接技术的发展,如内锁式和可拆卸连接,以便重新利用构件,实现建筑环境可持续发展。关键研究项目包括:(i)发展自适应和可拆卸盲栓连接;(ii)高强钢材多边形截面结构特性;(iii)模块化建筑中高强钢截面间的内锁式和管节点;(iv)管构件建造的模块化建筑的地震倒塌分析。

实验室研究团队:

  • 首席研究员:
陈德明 博士
  • 成员:
SELVARAJ, Sivaganesh博士
DEBNATH, Partha先生
刘俊志先生
陈书娴女士
刘海鑫先生
韩小舟先生
马琦先生

实验室细节:

本实验室基于数值仿真的工程科学和试验研究,研究不同荷载工况下管组合结构的力学行为和设计方法。本实验室也关注新型连接技术的发展,如自适应盲栓,以便重新利用实现建筑环境可持续发展。一些关键项目包括:

(I) 发展自适应盲栓;

图1. 受拉伸长盲眼螺栓数值模型(取自Partha and Chan 2021a)

 

参考文献:

  • Debnath, P.P. and Chan, T.-M. (2021a). “Tensile behaviour of headed anchored Hollo-Bolts in concrete filled hollow steel tube connections”, Engineering Structures, Vol. 234, 111982. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.111982
  • Debnath, P.P. and Chan, T.-M. (2021b). “A comprehensive numerical approach for modelling blind-bolted CFST connections”, Structures, Vol. 33, 2208-2225. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.05.052

 

(II) 高强钢材多边形截面力学性能研究;

 

(a) Welded section (b) Cold-formed section-1 (c) Cold-formed section-2
(a) Welded section (b) Cold-formed section-1 (c) Cold-formed section-2

图2a. 八边形高强钢材截面的不同制作方法(取自Chen et al. 2021)

 

参考文献:

  • Chen, J., Fang, H. and Chan, T.-M. (2021). “Design of fixed-ended octagonal shaped steel hollow sections in compression”, Engineering Structures, Elsevier Science, Vol. 228, 111520. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111520

图2b. 试验和数值模拟研究(取自Chen et al. 2021)

图2c. 冷弯高强钢材八边形钢管混凝土短柱截面(取自Fang et al. 2021)

参考文献:

  • Chen, J., Fang, H. and Chan, T.-M. (2021). “Design of fixed-ended octagonal shaped steel hollow sections in compression”, Engineering Structures, Elsevier Science, Vol. 228, 111520. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111520
  • Fang, H., Chan, T.-M and Young, B. (2021). “Structural performance of concrete-filled cold-formed high-strength steel octagonal tubular stub columns”, Engineering Structures, Vol. 239, 112360. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112360

 

(III) 模拟高强钢材管节点;

图3. 试验和数值模拟破坏模式(取自Cai et al. 2021)

 

参考文献:

  • Cai, Y., Chan, T.-M. and Young, B. (2021). “Chord plastification in high strength steel circular hollow section X-joints: testing, modelling and strength predictions”, Engineering Structures, Vol. 243, 112692. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112692
  • Lan, X., Chan, T.-M. and Young, B. (2021). “Experimental and numerical studies on stress concentration factors of high strength steel fabricated box X-joints”, Thin-Walled Structures, Elsevier Science, Vol. 164, 107858. https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.107858

预期成果:

  • 设计规范
  • 文献

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