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工业与城市固体废弃物建材资源化利用团队李京军教授在Construction and Building Materials期刊(IF=8.0,中科院1区TOP期刊)发表题为“Study on bending properties of double-limb C-type light steel partially encased FSLC composite column (major axis)”(DOI:10.1016/j.conbuildmat.2025.141407)的研究成果。
本研究针对轻钢构件竖向承载力低、抗侧力刚度不足、易失稳,制约轻钢房屋向多层发展的关键问题,创新性地提出将双C轻钢与免振捣、自重轻、韧性好的纤维增强自密实轻骨料混凝土(FSLC)结合,形成一种新型双C轻钢部分包覆FSLC组合柱以提高轻钢构件整体力学性能,避免发生稳定问题。在不同偏心距、FSLC 强度等级与缀板间距等因素影响下系统揭示其裂缝演化、破坏形态与力学性能发展规律,建立偏心受压条件下的承载力计算方法并验证其可靠性。研究成果不仅系统揭示双 C 型轻钢部分包裹 FSLC 组合柱的受力机制,更为轻钢与轻质高性能混凝土组合构件的设计优化与工程应用提供了理论支撑。


图1 双 C 型轻钢部分包裹FSLC组合柱示意图
双 C 型轻钢部分包裹 FSLC 组合柱的受力试验与理论分析结果表明,该结构体系在不同偏心作用下呈现出清晰可辨的破坏机理与力学响应规律:在小偏心条件下(e₀/h = 0.15、0.30),仅受压翼缘屈服,混凝土开裂后承载力迅速失稳,体现出脆性特征;而在较大偏心条件下(e₀/h = 0.45、0.60),双侧翼缘相继屈服,裂缝发育充分,破坏过程更为延缓,表现出显著的延性优势。在强轴弯曲作用下,组合柱的变形模式与两端铰接柱相近,跨中截面持续承担最大内力,应视为控制截面;在荷载未超过 0.8Nu 阶段,其高度方向应变分布始终保持近似线性,验证了平截面假定的适用性,并为理论模型的构建提供了力学基础。在此基础上,基于极限强度理论并结合钢—混凝土组合柱偏心受压公式进行扩展,本文建立适用于该新型组合构件的弯曲承载力计算方法并引入相应修正系数,理论计算值与试验实测结果吻合良好,证明模型具有较高的精度、安全性与工程实用性。

图2 双 C 型轻钢部分包裹FSLC组合柱的制备及试验过程图
李京军,工学博士、教授,硕士研究生导师,内蒙古自治区优秀青年基金和内蒙古自治区高层次人才引进资金获得者,入选内蒙古自治区“青年科技英才”、内蒙古自治区“英才兴蒙”高层次人才、包头市“鹿城英才”、包头市“青年创新人才”和内蒙古科技大学“151优秀青年教师”等人才专项计划。主要从事固体废弃物建材资源化利用、高性能水泥基材料、轻钢轻混凝土组合结构方面的基础和应用研究。近五年,作为项目负责人主持国家自然科学基金、内蒙古自治区重点研发(4项)、中央引导地方项目、内蒙古优秀青年基金等国家级及省部级项目12项,地市级项目3项,企业项目2项,累计课题经费500余万元。以第一作者或通讯作者身份发表高水平期刊论文40余篇,其中,中科院一区SCI(TOP期刊)15篇,授权发明专利5项,编写教材/专著3部,参与制定标准5部。
