自攻螺钉、拉铆钉连接的受力蒙皮抗剪性能试验研究

本文对111个自攻螺钉、拉铆钉连接及14块由这种连接件连接的蒙皮板进行了抗剪性能试验,并分析了其抗剪强度、抗剪刚度、工作特点、破坏模式以及变更连接件布置方式、压型板跨度对受力蒙皮性能的影响。试验结果与国外的试验和理论分析结果符合较好。文中还提出了将压型钢板等效为正交各向异性板,用有限元法分析蒙皮的抗剪性能,所得蒙皮连接件内力分布规律,有助于进一步研究建立我国的蒙皮设计计算方法。     

受力蒙皮结构剪切性能的试验研究

通过对压型钢板采用自攻螺钉连接的受力蒙皮进行剪切性能的试验,探讨了这类蒙皮的破坏模式和抗剪极限承载力,研究了板型、连接件布置和檩条间距等因素对蒙皮抗剪性能的影响,介绍了《欧洲蒙皮设计建议》(简称EUR)中此类蒙皮的抗剪强度和抗剪刚度的简化计算公式。研究表明,按照常规施工做法的此类压型钢板,可以考虑一定蒙皮效应;试验结果与计算值的比较分析表明,EUR简化计算公式可以较合理地评估蒙皮板的剪切性能,计算结果偏于安全,可用于我国的实际工程的蒙皮设计。     

电弧点焊连接的受力蒙皮体抗剪强度与刚度的研究

本文根据电弧点焊连接的受力蒙皮体抗剪试验结果,导出这种受力蒙皮体发生板框连接件破坏、板缝连接件破坏以及板整体剪切屈曲时极限承载力的简化计算方法,提出了这种蒙皮抗剪刚度的计算式。     

自攻螺钉波峰连接的抗剪性能试验研究

为了满足防水要求,目前我国在蒙皮连接上广泛采用自攻螺钉在压型钢板的波峰处与构件相连的形式.通过对30个波峰连接的自攻螺钉连接件的试验研究,探索波峰连接的抗剪性能,同时比较支承构件(以下简称支承板)板厚不同对连接试件抗剪性能的影响.结果表明,支承板过薄时,对螺钉根部锚固力不足,会导致螺钉在受力过程中倾斜,使试件的抗剪承载力大大增加而刚度降低;支承板越薄,其性能对安装缺陷越敏感;当支承板达到一定厚度,其厚度的变化对试件抗剪承载力影响不大;压型钢板波高越高,试件的抗剪承载力越低;波峰连接的抗剪承载力和抗剪刚度远远低于相同条件下波谷连接的相应性能,连接的抗剪承载力的降低,将较大影响蒙皮体的整体抗剪性能,但与裸骨架相比,此种连接形式仍具有相当的受力蒙皮作用可资利用.     

自攻螺丝连接受力蒙皮体抗剪性能试验研究

受力蒙皮是考虑房屋屋面、墙面的压型钢板与框架、檩条进行可靠连接而共同工作的结构体系。本文对国内常用的V-840型压型钢板采用自攻螺丝连接的受力蒙皮体进行了抗剪试验研究,分析了不同间距自攻螺丝连接的受力蒙皮体的破坏形式及抗剪性能,并提出了不同间距布置的连接件对蒙皮体抗剪性能的影响,以及此类蒙皮体考虑蒙皮效应的条件。     

胶结-簇钉混合连接件破坏机理及承载力试验研究

为研究基于胶结-簇钉混合连接的装配式钢-混凝土组合结构的受力性能,开展了8组共16个试件的推出试验,研究了胶结-簇钉混合连接件的破坏机理、滑移性能、受力次序和抗剪承载力,探讨了栓钉间距、直径和高度对混合连接件抗剪性能的影响.试验结果表明:混合连接件破坏时试件整体性完好,呈现延性破坏;胶结层先于簇钉承担剪力,胶结层的抗剪...     

内置薄壁H钢木组合梁连接界面受力性能试验研究

为明确内置薄壁H钢木组合梁所采用的抗剪螺钉+环氧树脂粘胶复合连接界面的组合受力机理和受力性能,进行了单纯抗剪螺钉连接、单纯环氧树脂粘胶连接和抗剪螺钉+环氧树脂粘胶复合连接界面的推出试验,以研究三种组合连接界面的破坏模式,获取三种组合连接界面的荷载-位移关系曲线、开裂荷载、极限荷载和有效抗滑移刚度等.分析结果表明,抗剪螺钉+环氧树脂粘胶复合连接综合了单纯抗剪螺钉连接和单纯环氧树脂粘胶连接的各自受力特性,避免了单纯抗剪螺钉连接和单纯环氧树脂粘胶连接的脆性破坏特征,相对于单纯抗剪螺钉连接和单纯环氧树脂粘胶连接表现出更高的连接界面抗剪承载力,并具有很好的延性和界面残余抗剪承载力.提出了连接界面抗剪承载力计算公式,该公式可用于计算单纯抗剪螺钉连接、单纯环氧树脂粘胶连接和抗剪螺钉+环氧树脂粘胶复合连接界面抗剪承载力,计算结果与试验结果吻合较好.     

蒙皮板的整体剪切屈曲性能试验研究

在蒙皮体的各种破坏形式中,整体剪切屈曲破坏是具有控制作用的破坏形式之一。采用目前国内常用的YX20-166-830型压型钢板组成的6个蒙皮板进行了抗剪试验研究,它们的边界连接形式分别采取波谷单螺栓连接、波峰单螺栓连接、波谷双螺栓连接、波谷双螺栓波峰单螺栓连接、固支连接和沿波谷两点焊接,给出了边界连接形式对蒙皮板的破坏过程、荷载位移曲线、屈曲形式、屈曲荷载、剪切刚度以及应变分布的影响,从而为蒙皮板强度的确定提供参考依据。     

自攻螺钉连接的蒙皮组合体抗剪性能的试验研究(上)

受力蒙皮结构是一种新型的空间受力结构,受力蒙皮组合体是其重要的组成元件。为研究自攻螺钉连接的受力蒙皮组合体在平面抗剪性能,本文采用了卧式悬臂梁试验方案,进行了大小尺寸试件的对比试验,通过试验和总结前人成果的基础上,提出了非对称受力模型的概念,并据此给出了蒙皮组合体在平面强度和刚度简化计算公式。它与试验结果吻合较好。     

波峰连接的受力蒙皮体抗剪性能数值模拟分析

为了研究波峰连接的受力蒙皮体的抗剪性能,在已有试验研究的基础上,开展了数值模拟分析。有限元分析得到的荷载和位移曲线与试验结果吻合良好,不同受力蒙皮体的极限抗剪强度和最大剪切位移也与试验结果基本相符,有限元分析尚可揭示连接件的剪力分布规律。     

自攻螺钉参数设置对胶合木梁柱节点受力性能的影响

采用自攻螺钉对胶合木梁柱节点进行横纹加强可有效传递木材的横纹拉应力和顺纹剪应力,从而延缓木材开裂、提高节点性能。为了研究自攻螺钉的布置间距、直径和个数等参数对加强节点受力性能的影响,对4组采用不同布置间距、直径和个数的自攻螺钉加强胶合木螺栓连接梁柱节点进行单调和低周往复加载试验,得到各组节点的刚度、延性、承载力、破坏模式和抗震性能。结果表明：自攻螺钉个数增加、直径增大,节点的承载力、破坏转角、延性系数以及节点总耗能增大;自攻螺钉布置间距的变化对节点在单调荷载作用下的承载力和延性系数无明显影响;而节点在往复荷载作用下时,随着自攻螺钉布置间距的减小,节点承载力和总耗能降低。     

冷弯薄壁型钢螺钉-铆钉混合连接受剪性能及计算方法研究

为改善冷弯型钢结构中单一自攻螺钉连接和自冲铆接各自存在的缺陷,提出了优势互补的螺钉-铆钉混合连接,并对132个薄壁钢板混合连接进行受剪性能试验,对比分析了纯螺钉连接、纯铆钉连接、螺钉-铆钉混合连接三者的差异,研究了板厚、板厚比、连接件排列方式等对其受剪性能和破坏机理的影响,分析了现有承载力直接累加法的适用性,提出了改善的混合连接受剪承载力计算方法。结果表明：混合连接能充分结合螺钉连接和自冲铆接各自的优势,从而可有效提高纯螺钉连接的承载力、刚度和延性,及纯铆钉连接的变形和耗能能力;板厚和板厚比是分别影响其受剪性能及破坏模式的关键因素;连接件的排列方式对其力学性能和破坏机理有显著影响;由于不同连接的力学机理与性能相差较大,现有的承载力直接累加法用于混合连接计算时偏于不安全;而本文中基于承载力折减法提出的混合连接承载力计算方法,其计算值更为精确,用于设计时不但能考虑更全面的破坏模式,而且更为安全可靠。     

直立锁边金属屋面系统关键连接节点抗拉承载力试验

针对直立锁边金属屋面系统的固定支座与檩条连接节点的抗拉承载力计算问题,以檩条翼缘板厚、檩条材质、自攻螺钉直径、自攻螺钉数量以及固定支座底板厚度为变量,进行了92个连接节点试件的受拉试验,研究连接节点在竖向拉荷载下的破坏现象及破坏模式。对已有固定支座与檩条连接节点的抗拉承载力计算公式进行了修正,并将抗拉承载力试验值与国内外规范的计算值进行了对比。结果表明:自攻螺钉的抗拉承载力与檩条翼缘板厚、檩条材质的抗拉强度、自攻螺钉直径、螺钉数量基本呈正比关系,固定支座底板厚度大于4 mm时,螺钉抗拉承载力与固定支座底板厚度相关性较小;节点存在自攻螺钉被拉出、固定支座底板被拉弯和自攻螺钉被拉出、固定支座底板被拉弯和自攻螺钉在螺帽处被拉断3种破坏模式;根据国内外规范公式得到的节点抗拉承载力计算值比试验值偏小,工程应用偏于安全。     

冷弯薄壁型钢组合楼盖和自攻螺钉连接的抗剪性能试验研究

对3个足尺冷弯薄壁型钢楼盖试件的面内受力性能进行了水平低周往复加载试验研究,得到其破坏特征、承载力指标以及自攻螺钉连接的破坏模式,试验结果表明C形边梁与压型钢板间的自攻螺钉连接破坏导致了楼盖试件破坏。基于楼盖试件面内破坏现象,对C形楼盖梁与U形边梁间、C形楼盖梁与压型钢板间两种自攻螺钉连接形式进行了抗剪性能试验研究,得到自攻螺钉连接的破坏形态和单颗自攻螺钉的抗剪承载力,分析了中国规范GB 50018-2002对于计算单颗自攻螺钉抗剪承载力的适用性。采用基于性能的抗震设计理论对冷弯薄壁型钢楼盖中自攻螺钉连接的性能水平、性能目标以及承载力指标进行了探讨,其结果可用于指导冷弯薄壁型钢结构体系的抗震设计。     

预制装配式木-混凝土斜交螺钉剪力件的受力性能研究

为解决木梁与预制混凝土板之间的界面连接问题,针对预制装配式木-混凝土斜交螺钉剪力件的受剪性能进行了试验与理论研究。共设计了5组推出试验,控制参数包括装配式与现浇式、螺钉直径、螺钉贯入深度以及螺钉布置方式等。试验结果表明：各组试件中螺钉的破坏模式与螺钉长细比密切相关;由于倾斜钢套筒预埋件对螺钉的锚固作用,装配式剪力件的滑移刚度相较现浇式提高了约35%;剪力件的受剪性能随螺钉直径或贯入深度的增加而提升。此外,基于既有斜交螺钉受剪理论,提出了装配式斜交螺钉剪力件的6种理论破坏模式,并将解析理论与半经验公式相结合,给出了剪力件滑移刚度的计算方法。对比理论结果与各组试件破坏模式、承载力和滑移刚度试验结果,两者吻合均良好。     

8.8级拼接锚栓单向拉伸试验

为了研究采用钢螺纹套筒连接2个8.8级螺栓所组成的拼接锚栓的拉伸性能,对12组36个8.8级拼接锚栓试件进行拉伸试验,以确定不同直径的螺栓和钢螺纹套筒的连接长度,进而确定不同直径锚栓钢螺纹套筒的下料长度; 为了确定套筒连接的影响,对4组12个8.8级螺栓进行拉伸试验,并与拼接锚栓试件试验结果进行对比分析。结果表明:当螺杆直径d为16 mm,两螺杆与钢螺纹套筒的连接长度均为0.75d(螺杆拧入套筒7丝扣)时,试件的破坏均为螺杆从钢螺纹套筒中拔出,其余拼接锚栓试件破坏均为套筒外螺杆被拉断; 在相同连接长度下,不同直径不同螺距试件的螺杆螺纹平均挤压应力、平均剪切应力、平均弯曲应力大小相差很小,说明在螺杆与钢螺纹套筒连接长度范围内,3种应力的大小只与直径倍数的连接长度有关; 同一直径螺杆单边连接长度越小,拼接锚栓拉伸变形能力越好,拼接锚栓的延性越好,建议螺杆与套筒单边连接长度为螺杆直径的1倍(16,20,24 mm直径的螺杆拧入套筒9丝扣,27 mm直径的螺杆拧入套筒10丝扣),这样既能保证不发生螺杆从套筒中拔出的现象,也能使锚栓有较好的延性; 螺杆试件抗拉强度比拼接锚栓试件略高,但相对于螺杆刚度,拼接锚栓试件刚度略有退化。     

夹芯墙板覆面冷弯薄壁型钢承重复合墙体受剪试验

为满足多层冷弯薄壁型钢房屋建筑的抗震及防火要求,同时兼顾施工便捷性,提出了夹心墙板覆面的新型冷弯薄壁型钢复合墙体,并完成了11片足尺模型水平加载试验。试验表明： 1） 复合墙体的受剪破坏主要由墙板周边的螺钉连接失效引起,即螺钉将墙板撕裂或螺钉剪断引起,墙板与自攻螺钉之间的连接力学性能成为影响复合墙体受剪性能的主要因素;增大墙板厚度或者采用玻镁板代替石膏板可提高复合墙体抗剪性能,而龙骨立柱的截面尺寸对复合墙体受剪性能影响不明显; 2） 同侧墙板层数的增加对复合墙体受剪承载力及刚度虽有明显提高,但未达到线性叠加程度;夹心墙板的使用有利于墙体蒙皮效应的发挥,相应的墙体受剪性能优于墙体同侧双层墙板覆面时的受剪性能; 3） 蒸压加气混凝土（ALC）板周边与自攻螺钉的连接区域在较低水平荷载作用下出现板材开裂现象,故不宜采取ALC板参与墙体受力的连接方式。研究给出了新型冷弯薄壁型钢复合墙体的受剪承载力及抗剪刚度设计指标,供工程设计参考。     

冷成型钢龙骨-覆面板材自攻螺钉连接力学性能试验研究

冷成型钢复合剪力墙是冷成型钢结构体系的主要抗侧构件,其受力性能与轻钢骨架-覆面板材自攻螺钉连接的受剪性能密切相关。对36组冷成型钢龙骨-波特板自攻螺钉连接进行抗剪试验,分析了板材类型、螺钉边距和螺钉数量等因素对其受力性能的影响。研究结果表明：自攻螺钉连接件单向受拉时均发生了板材的脆性破坏,而单向受压时连接件破坏呈延性;板材类型、螺钉数量和加载方式对连接件的峰值荷载具有显著影响,中密度波特板连接件的峰值荷载比低密度波特板连接件的峰值荷载高48%～95%,单根自攻螺钉连接件的峰值荷载比多根自攻螺钉连接件中单颗螺钉的峰值荷载高约30%;剪力垂直于螺钉边距方向且单向受拉工况下,螺钉边距对连接件峰值荷载的影响较大,螺钉边距每增加5 mm,连接件峰值荷载增加约30%;单向拉伸工况、剪力平行于螺钉边距方向时,连接件的峰值荷载和峰值位移较大;采用Foschi指数函数模型拟合连接件的骨架曲线,与试验结果吻合较好,为冷成型钢结构体系数值模拟研究提供了连接件性能基本参数。     

正交胶合木-混凝土螺栓连接力学性能试验研究及参数分析

为研究正交胶合木(CLT)-混凝土螺栓连接的力学性能,对12个顺纹连接试件和12个横纹连接试件进行了单调加载和低周往复加载试验,总结了连接典型的破坏模式,得到了连接的初始刚度、承载力及延性系数等力学性能;利用ABAQUS软件对连接进行非线性参数分析,研究螺栓直径、螺栓强度等级及CLT层板厚度等参数对连接力学性能的影响。结果表明：连接的破坏模式与厚径比(CLT厚度与螺栓直径之比)相关,当厚径比不大于6.56时,主要发生单塑性铰屈服、木材销槽承压及局部承压破坏;螺栓直径一定时,增加CLT层板厚度可有效提高连接承载力;当厚径比大于6.56时,主要发生螺栓双塑性铰屈服与剪断破坏;增加层板厚度对连接初始刚度、承载力和破坏模式无明显影响。针对螺栓屈服破坏模式,增大螺栓直径可提高连接的初始刚度与承载力;提高螺栓强度等级对初始刚度影响较小,但可提高连接承载力。     

装配式大板结构竖向齿槽接缝受剪承载力设计

旨在建立装配式钢筋混凝土(PBP)结构竖向齿槽接缝考虑接缝宽度及接缝配筋率变化的抗剪承载力计算公式和验算公式。以接缝处配筋率和接缝宽度为参数,对18榀试件进行低周反复荷载作用下试验,分析接缝的破坏过程,研究接合筋及接缝宽度对混凝土接缝抗剪强度的影响。认为接合筋、接缝混凝土分别通过压力摩擦机理和斜压杆机理来提供抗剪强度;接缝抗剪强度随接缝处配筋率增大而增大,而与接缝宽度成非线性关系。所提建议公式与试验结果吻合较好,为工程设计提供了借鉴依据。