科研速览│我院魏洋教授课题组同期在《Engineering Structures》发表钢-竹组合结构多项研究成果

发布时间：2025-01-17访问次数：24

近日，我院魏洋教授课题组同期在土木工程领域国际著名期刊《Engineering Structures》（中科院1区Top）发表了钢-竹组合结构多项研究成果。成果获得了国家自然科学基金项目、江苏省自然科学基金项目等资助。

随着碳中和、碳达峰国家战略的不断深入推进，竹木材料与结构在土木工程领域的研究与发展备受关注。为充分发挥钢竹两种材料的优势，课题组创新提出了两种新型钢-竹组合结构：钢管约束竹组合柱（BST）和型钢部分包裹竹组合柱（PEBS）。钢-竹组合结构不仅可以克服竹材单独承载时过早的劈裂破坏，还可以提升钢结构的稳定性和抗屈曲能力。

针对钢管约束竹组合柱（BST），课题组开展了一系列钢管约束竹柱的轴压力学性能研究，重点分析了长宽比和钢管厚度对矩形钢管-竹组合柱轴压力学性能和破坏模式的影响，量化了各参数与强度指标之间的关系，基于钢管约束效应，提出了具备高预测精度的矩形钢管-竹组合柱的轴压强度预测模型；针对型钢部分包裹竹组合柱（PEBS），开展了不同偏心距和长细比影响下的偏压力学性能研究，通过试验及理论研究，深入探究了偏心距和长细比对组合柱偏压承载力和变形性能，定量分析了偏心率和长细比对组合柱偏压承载力的影响规律，基于试验结果，提出了型钢部分包裹重组竹组合柱偏压承载力模型，预测效果良好。

钢管约束竹组合柱的轴压承载能力具有明显提高，钢管的约束有效延缓了竹材承压脆性劈裂破坏的，表现出优异的延性和能量吸收能力；型钢部分包裹竹组合柱在偏压下表现为明显的压弯破坏，钢与竹材具有较好的协同变形，承载力受偏心距影响显著，随偏心距增加呈下降趋势，长细比变化对组合柱的变形能力与延性影响显著。

近年来，课题组聚焦绿色低碳竹木结构，创新结构形式，提出并开展了钢-竹组合结构计算理论研究。研究成果为新型钢-竹组合结构的工程应用提供理论参考，对减少传统高能耗材料的消耗，促进绿色可再生生物质资源的利用具有重要的意义。

有较好的协同变形，承载力受偏心距影响显著，随偏心距增加呈下降趋势，长细比变化对组合柱的变形能力与延性影响显著。