实验室简介:
“自适应管状结构实验室”实验室在中国国家钢结构工程技术研究中心（香港分部）的支持下，将基于实际测试方法和有限元模拟技术，研究各种加载条件下管状复合结构的材料特性、结构行为和设计准则。同时，该实验室还将专注于开发新的连接技术，如互锁和可拆卸性，以实现重复使用和可持续建筑环境。
实验室的研究团队:
实验室负责人:
陈德明教授 (www.chan-takming.com)
成员:
SELVARAJ, Sivaganesh博士(研究助理教授，香港理工大学)
DEBNATH, Partha博士（博士后研究员，香港理工大学）
王晨博士（博士后研究员，香港理工大学）
陈书娴博士（博士后研究员，香港理工大学）
郭家琛博士（博士后研究员，香港理工大学）
刘海鑫博士（博士后研究员，香港理工大学）
韩小舟先生（博士生，香港理工大学）
赵慎涛先生（博士生，香港理工大学）
合作者:
徐菲教授（教授，重庆大学）
朱炯亦博士（讲师，上海大学）
陈俊波博士（讲师，华中科技大学）
刘俊志博士（讲师，北京师范大学）
研究议题:
自适应管状结构
管状结构在现代建筑中具有重要地位，与大自然的联系密切，如竹子一样。常见的管状形状包括方形、矩形、圆形、椭圆形和多边形管状截面。管状结构广泛应用于建筑、桥梁、风力发电机和海上平台等多个结构领域。由于其具有封闭截面的特点，使得管状结构为填充混凝土提供了良好的条件，管状结构填充混凝土不仅能够增强整体的强度与刚度，且混凝土填充的构件具有更为出色的承载能力、延性和能量耗散能力。
主要项目:
项目一： 冷弯型钢的材料特性和本构模型研究
研究目的：
（1）提出冷弯型钢材料材性的预测表达式。
（2）建立包含冷弯型钢强度增强模型的应力-应变关系，提出冷弯型钢的本构模型
图1：强屈比比值和ri/t比值对材料强度增强行为的影响。
图2. 极限应变变化与相关参数之间的趋势。
图3. 基于测量或预测的材料参数，使用单阶段模型预测的应力-应变曲线与试验应力-应变曲线的比较。
研究总结：
根据得到的测试结果与文献中收集的数据，建立了一个包含900多个拉伸测试结果的庞大数据库。基于对整理的数据库的后续分析，推导出了冷弯型钢材料在角部区域的关键材料参数的预测表达式。根据对比结果，预测的材料参数与测试结果吻合程度较高。随后，提出了一个冷弯型钢材料本构模型，用以准确描述冷弯型钢在角部区域的应力-应变响应，而该模型中使用的关键参数可以从上述关键材料参数的预测表达式中确定。
参考文献：
H. Liu, J. Chen, T.-M. Chan, Predictive models for material properties of cold-formed conventional steels in the corner region, Thin-Walled Structures 187 (2023) 110740.
项目二：冷弯多边形空心截面柱的结构性能和设计
研究目的：
(1) 研究并表征冷弯多边形空心截面的材料性能和残余应力分布。
(2) 研究冷弯多边形空心截面柱在单向轴压下的结构行为。
(3) 对冷弯多边形空心截面柱的截面分类限制、截面承载力和构件屈曲强度提出适当的设计指导准则。
图1. 残余应力的测量和分布。
图2：冷弯多边形空心截面柱的试验装置图。
图3.截面抗力和柱弯曲强度设计规范评估。
研究总结:
通过定量和图形分析，对于由于折弯而导致的角部强度增强程度进行了分析。基于观察到的多边形空心截面中残余应力分布的一致模式，提出了简化的残余应力预测模式。提出了有关冷弯多边形空心截面柱的截面分类极限、截面抗力和构件屈曲强度的设计准则。
参考文献:
J. Chen, H. Liu, T.-M. Chan, Material properties and residual stresses of cold-formed octagonal hollow sections, Journal of Constructional Steel Research 170 (2020) 106078.
J.Z. Liu, H. Fang, T.M. Chan, Experimental investigations on material properties and stub column behaviour of high strength steel irregular hexagonal hollow sections, Journal of Constructional Steel Research 196 (2022) 107343.
J.Z. Liu, H. Fang, T.M. Chan, Numerical investigation on local buckling behaviour of cold-formed high strength steel irregular hexagonal hollow section stub columns, Thin-Walled Structures 185 (2023) 110571.
项目三：适用于空心截面节点连接的快速拆卸型盲螺栓（SCDBB）的开发与性能行为
研究目的：
(1) 开发一种具有合的强度和机械性能的新型可拆卸盲螺栓，同时该新型可拆卸盲螺栓将拥有更加简易和快速安装、拆卸特点。
(2) 提高Hollo-bolt的拉伸刚度，并实现比相反机制Hollo-bolt更好的拉伸强度。
(3) 推导出所提出盲螺栓的相应行为，并提出设计建议。
图1. 提出的快速安装可拆卸盲螺栓（SCDBB）
图2. SCDBB辅助安装工具。
图 3. 与现有产品的实验比较。
研究总结：
针对螺栓设计、制造工艺和产品供应链的确定等相关工作已经完成。此外，还进行了大量的实验和数值研究。从材料性能到螺栓行为范围内的测试结果表明，提出的快速安装可拆卸盲螺栓可以被视为合格产品，能够满足相关规范的要求。与现有产品相比，它还具有令人满意的机械性能，并且可以适当提高螺栓的抗拉强度。
参考文献：
Han, X.-Z. and Chan, T.-M. (2022). “A swift-constructed elastic expansion nut and demountable blind bolt”. Patent No. ZL202220239181.3, Utility Model Patent, China National Intellectual Property Administration, The Government of People's Republic of China.
Han, X.-Z. and Chan, T.-M. (2023). “Auxiliary installation tool for blind bolt”, Patent No. ZL202223211533.3, Utility Model Patent, China National Intellectual Property Administration, The Government of People's Republic of China.
Han, X.-Z. and Chan, T.-M. (2023). “Swift-Constructed Demountable Blind Bolt for Fast Execution and Disassembling of SHS Connection”, Proceedings of the 10th European Conference on Steel and Composite Structures-EUROSTEEL2023. Amsterdam, The Netherlands, 12-14 September 2023.
