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    王靜峰教授課題組在新型管桁架節點性能研究方面取得新進展

    2021/06/14

    近日,王靜峰教授課題組在新型管桁架節點性能研究方面取得了新進展,研究成果發表在國際期刊《Thin-Walled Structures》(JCR Q1,IF=4.033)上,論文題為“Experimental study and strength evaluation of axially-loaded welded tubular joints with round-ended elliptical hollow sections. Thin-Walled Structures, 2020, 154: 106846.”,青年教師沈奇罕為論文第一作者,王靜峰教授為通訊作者,新加坡國立大學工程院院士Richard Liew教授為論文第二作者,該項工作得到教育部新世紀優秀人才支持計劃項目資助。

    管桁架結構由于具有自重小、剛度大、整體性好、受力簡單、施工快捷、結構輕盈和布置靈活等特點,極大的滿足了人們對建筑結構大跨度、大空間的使用要求,被廣泛應用在高層結構、海洋工程、重載橋梁和大跨度公共建筑等實際工程中。然而,目前鋼管桁架結構桿件的截面形式主要為傳統圓形和矩形截面鋼管,極大地限制了科學界與工程界對桁架結構效率和建筑美學的進一步需求。橢圓鋼管是一種融合圓形與矩形截面鋼管截面及邊界優勢的新型構件,近年來被逐步應用在西班牙馬德里機場、英國賽鐵大橋、新加坡國家圖書館和中國國家大劇院,在高層、橋梁、重載、大跨和海洋等結構有廣闊應用前景。然而,目前針對橢圓鋼管在桁架結構中的應用較少見,在一定程度上限制了新型管桁架結構的衍生和發展。

    基于上述工程需求與科學問題,王靜峰教授課題組對采用橢圓鋼管的新型平面相貫節點的受力性能開展了系統的試驗研究,揭示了橢圓鋼管相貫節點的軸壓性能及破壞機理,建立了考慮橢圓截面特征和相貫焊縫影響的軸壓下圓端形橢圓鋼管相貫節點數值分析模型,明確不同相貫特征下橢圓鋼管相貫節點的支管應力傳遞機理、平/曲面屈服準則和節點域應力分布特性,提出了橢圓鋼管相貫節點受壓承載力計算方法,為橢圓鋼管在桁架結構中的應用奠定了理論基礎和科學依據。

    與國內外同類研究相比,王靜峰教授課題組首次提出了考慮相貫特征和橢圓截面特性的橢圓鋼管相貫節點的受壓承載力計算方法,明確了不同相貫類型下橢圓相貫節點的結構效率。研究表明,優化相貫類型下的橢圓相貫節點受壓強度相比傳統圓形/矩形鋼管相貫節點可提高7%~66%,具有明顯的強度優勢,因此在桁架結構中的有著良好的應用前景和經濟價值。

    相關文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263823120307242


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