项目名称基于约束效应的钢管混凝土分析理论研究

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1、项目名称：基于约束效应的钢管混凝土分析理论研究推荐奖种：自然科学类主要完成单位：清华大学、福州大学主要完成人：韩林海、杨有福、尧国皇、李威代表性论文专著目录：1、钢管混凝土结构—理论与实践《科学出版社》2、Testsonstubcolumnsofconcrete-filledRHSsections《JournalofConstructionalSteelResearch》3、Testsandcalculationsforhollowstructuralsteel(HSS)stubcolumnsfilledwithself-consolidatingconcrete(SCC)《

2、JournalofConstructionalSteelResearch》4、Flexuralbehaviourofconcrete-filledsteeltubes《JournalofConstructionalSteelResearch》5、Performanceofconcrete-filledthin-walledsteeltubesunderpuretorsion《Thin-WalledStructures》6、Experimentalbehaviourofrecycledaggregateconcretefilledsteeltubularcolumns《Jour

3、nalofConstructionalSteelResearch》7、Experimentalstudyandcalculationoffireresistanceofconcrete-filledhollowsteelcolumns《JournalofStructuralEngineering,ASCE》8、SeismicperformanceofCFSTcolumn-to-steelbeamjointswithRCslab:analysis《JournalofConstructionalSteelResearch》项目简介：该项目属于土木建筑工程领域。钢管混凝土是一种组合

4、结构，其在受力全过程中，钢管及其核心混凝土之间会产生被动的相互作用，即所谓的“约束效应”。准确掌握这种约束效应的变化规律，是实现钢管混凝土结构精细化分析、进行重大钢管混凝土工程安全性设计的理论基础，也是该领域研究的瓶颈性难题。在国家杰出青年科学基金等课题的资助下，该项目在多工况下核心混凝土本构模型的提出及钢管混凝土分析模型的建立等方面取得重要发现和系列成果。主要科学发现和贡献包括：1、揭示了不同荷载工况下钢管与混凝土的相互作用机制和约束效应变化规律。明晰了短期单调荷载、长期荷载、低周反复荷载及全过程火灾作用下钢管及其核心混凝土之间约束效应的力学本质，建立了以“约束效应系数”为

5、基本变量的核心混凝土受压应力-应变关系模型，领域权威期刊JournalofConstructionalSteelResearch前主编R.Bjorhovde教授认为是“特别令人瞩目”的“系统研究”，为实现钢管混凝土结构的精细化计算分析奠定了理论基础。2、建立了复杂受力状态下及综合考虑长期荷载作用影响的钢管混凝土理论分析模型。明晰了钢管混凝土构件在压(拉)、弯、扭、剪及其复合受力状态下承载能力的变化规律以及不同加载路径的影响规律，解决了复杂受力状态下钢管混凝土构件精细化分析的难题，美国混凝土学会（ACI）卓越奖获得者C.Y.Tuan教授等称为“准确度高的钢管混凝土抗弯分析模型”

6、；揭示了核心混凝土的收缩特性及长期荷载作用下构件变形的发展规律，提出了核心混凝土收缩计算模型，为实现多工况下钢管混凝土构件的合理设计奠定了理论基础。3、建立了钢管混凝土在地震和全过程火灾作用下损伤机理的理论分析模型。揭示了钢管混凝土构件在低周反复荷载作用下其恢复力特征和延性性能的变化规律；提出了可综合考虑结构受力及受火全过程耦合作用的钢管混凝土构件耐火极限计算及火灾后损伤评估模型，西班牙瓦伦西亚理工大学勋章获得者A.Hospitaler教授等称抗火计算模型“是世界范围内广泛使用的方法之一”。该研究为进行钢管混凝土结构的抗震和抗火安全设计奠定了理论基础。该项目构建了完整的基于约

7、束效应的钢管混凝土分析理论，出版专著2部，发表期刊论文77篇，被包括中国工程院、美国工程院、英国皇家工程院和澳大利亚工程院等13名院士在内的领域学者大量引用。8篇代表性论著(ESI高被引论文一篇)被中、美和英等33个国家或地区的研究者他引3069次(SCI他引413次)。研究成果被6部全国高等院校土木工程专业“十一五”、“十二五”等各类规划(系列)教材采纳。项目完成人在系列国际学术大会做特邀报告9次。该项目成果被GB50016-2006等3部国家标准、住建部JGJ/T249-2011等6部行业标准和福建