【科研百人】曾磊：在组合结构领域潜心耕耘

人物名片：曾磊，博士，教授，硕士生导师，城市建设学院副院长，主要从事工程结构及工程抗震方面的研究工作。

为本科生和留学生讲授“混凝土结构”、“工程结构抗震设计原理”等课程，为硕士生讲授“高等混凝土”、“防灾工程学”等课程。

曾磊博士及其团队多年来专注于型钢混凝土组合结构的抗震性能评价与设计理论研究，主持完成了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金等资助的科研项目6项。开展了型钢混凝土结构设计计算理论、SRC框架-RC核心筒结构抗地震倒塌性能、组合结构粘结滑移与界面剥离健康监测等方面的研究，相关成果获得华夏建设科学技术一等奖（2016）、陕西省科技进步一等奖（2016）、湖北省科技进步二等奖（2014）等省部级科研奖励6项，在《Smart Materials & Structures》、《Steel & Composite Structures》、《建筑结构学报》等期刊发表论文30余篇。

主要成果

1、钢-混凝土界面粘结滑移理论及健康监测：揭示了钢-混凝土界面粘结滑移特性、粘结失效机理与主要影响因素，建立了粘结滑移性能描述与表征方法(粘结滑移本构模型、破坏准则、粘结强度理论模型等)。基于智能材料进行了工程结构健康监测方面的研究，采用压电阻抗技术对型钢与混凝土的粘结滑移性能与界面剥离识别进行了试验研究和数值模拟，并尝试将其推广应用于型钢混凝土组合结构健康监测领域。

2、增强界面粘结性能技术措施：从混凝土材料自身条件（组分、配合比、细观结构与性能）多目标优化入手，建立了非线性约束的多目标优化设计数学模型，基于序列二次规划法实现求解，提出了在自然粘结状态下增强界面粘结性能的技术措施，研制出适用于钢-混凝土组合与混合结构（粘结强度得到显著增强）的强度等级为C60～C100的高性能混凝土，并建立了高强高性能混凝土材料的强度理论(主要物理与力学性能指标、本构关系、破坏准则等)。

3、基本性能评价与设计理论体系：按照构件-节点-结构层次对型钢混凝土组合结构进行了试验研究和理论分析，进行了T形、L形配钢型钢混凝土柱试件、T形、L形配钢型钢混凝土柱-钢梁节点、SRC框架-RC核心筒混合结构模型的拟静力和拟动力试验研究和数值模拟，揭示了不同荷载下型钢混凝土构件及其组合与混合结构的损伤演化过程、破坏规律与机理、主要影响因素，建立了基于粘结滑移理论的承载力、刚度与变形、延性、裂缝宽度等设计理论体系；建立了框架梁、柱与剪力墙构件考虑性能退化的滞回模型（塑性铰模型与弹簧模型），提出了组合与混合结构动力弹塑性分析方法；建立了组合与混合结构考虑粘结滑移效应的非线性纤维梁柱单元及梁-柱节点单元的建模分析方法与软件。

4、地震损伤多尺度分析理论方法：建立了混凝土材料、钢-混凝土界面的随机损伤本构模型与分形损伤本构模型；型钢混凝土框架梁、柱、节点与剪力墙构件及钢管混凝土框架柱构件的累积损伤演化模型及基于损伤的恢复力模型；组合与混合结构从构件到楼层再从楼层到整体结构的地震损伤演化分析方法与理论模型；组合与混合结构基于损伤的地震易损性分析方法。

科学价值或社会经济意义

研究成果涉及钢-混凝土组合材料、构件及其组合与混合结构多个不同尺度的相关科学问题。研究成果改变了传统的依据破坏形态和一系列近似假设条件来建立的半理论半经验设计方法，使之更为系统化与科学化，其成果获得了国内外同仁的一致认同。

国内外现有关于型钢混凝土粘结滑移的研究未考虑主要设计参数的影响，也忽略了粘结应力、界面滑移沿锚固长度上的变化（通常假定均匀分布）。研究成果从混凝土材料配合比、细观结构与性能多目标优化入手，研发出了适用于钢-混凝土组合与混合结构的高性能混凝土，改善了界面力学性能、增强了钢与混凝土协同工作能力。与设置栓钉相比，该技术措施可在自然粘结状态下增强界面粘结能力，不削弱组合结构的其他性能，且能减少施工工序，缩短建设周期。

研究成果所建立的非对称配钢型钢混凝土梁、柱、节点与剪力墙构件及其组合与混合结构基于粘结滑移理论的承载力、刚度与变形、延性、裂缝宽度等设计理论体系合理地考虑了钢与混凝土界面的粘结滑移效应，以及钢材与混凝土的复杂受力状态对材料力学性能影响，从而设计的结构更加安全可靠、合理经济，填补了我国规范尚无非对称配钢结构性能评价与设计理论体系的空白。

（编辑 胡红霞）