科学研究
科研成果

王静峰教授课题组在新型管桁架节点性能研究方面取得新进展

2021/06/14

近日,王静峰教授课题组在新型管桁架节点性能研究方面取得了新进展,研究成果发表在国际期刊《Thin-Walled Structures》(JCR Q1IF=4.033)上,论文题为“Experimental study and strength evaluation of axially-loaded welded tubular joints with round-ended elliptical hollow sections. Thin-Walled Structures, 2020, 154: 106846.”,青年教师沈奇罕为论文第一作者,王静峰教授为通讯作者,新加坡国立大学工程院院士Richard Liew教授为论文第二作者,该项工作得到教育部新世纪优秀人才支持计划项目资助。

管桁架结构由于具有自重小、刚度大、整体性好、受力简单、施工快捷、结构轻盈和布置灵活等特点,极大的满足了人们对建筑结构大跨度、大空间的使用要求,被广泛应用在高层结构、海洋工程、重载桥梁和大跨度公共建筑等实际工程中。然而,目前钢管桁架结构杆件的截面形式主要为传统圆形和矩形截面钢管,极大地限制了科学界与工程界对桁架结构效率和建筑美学的进一步需求。椭圆钢管是一种融合圆形与矩形截面钢管截面及边界优势的新型构件,近年来被逐步应用在西班牙马德里机场、英国赛铁大桥、新加坡国家图书馆和中国国家大剧院,在高层、桥梁、重载、大跨和海洋等结构有广阔应用前景。然而,目前针对椭圆钢管在桁架结构中的应用较少见,在一定程度上限制了新型管桁架结构的衍生和发展。

基于上述工程需求与科学问题,王静峰教授课题组对采用椭圆钢管的新型平面相贯节点的受力性能开展了系统的试验研究,揭示了椭圆钢管相贯节点的轴压性能及破坏机理,建立了考虑椭圆截面特征和相贯焊缝影响的轴压下圆端形椭圆钢管相贯节点数值分析模型,明确不同相贯特征下椭圆钢管相贯节点的支管应力传递机理、平/曲面屈服准则和节点域应力分布特性,提出了椭圆钢管相贯节点受压承载力计算方法,为椭圆钢管在桁架结构中的应用奠定了理论基础和科学依据。

与国内外同类研究相比,王静峰教授课题组首次提出了考虑相贯特征和椭圆截面特性的椭圆钢管相贯节点的受压承载力计算方法,明确了不同相贯类型下椭圆相贯节点的结构效率。研究表明,优化相贯类型下的椭圆相贯节点受压强度相比传统圆形/矩形钢管相贯节点可提高7%~66%,具有明显的强度优势,因此在桁架结构中的有着良好的应用前景和经济价值。

相关文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263823120307242


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