轻质夹芯外墙板不同连接方式抗剪试验研究

为优化轻质夹芯外墙板与钢框架的连接方式,设计3种不同连接件并进行推出试验,分析套筒螺栓、钩头螺栓以及焊接钢板的抗剪承载力及对周围混凝土的影响区域。试验结果表明:套筒螺栓连接的试件抗剪承载力最大,钩头螺栓连接的试件抗剪承载力比套筒螺栓的稍小,焊接钢板连接的试件抗剪承载力最小;3种连接件对周围混凝土的影响区域均很小。不同连接件的抗剪试验研究结果将为后期轻质外墙板的拟静力试验设计提供依据。     

普通钢板与不锈钢板螺栓抗剪连接承载性能试验研究

为了研究普通钢板与不锈钢板螺栓抗剪连接承载性能,设计加工了32组试件。对32组螺栓抗剪连接试件进行单调拉伸试验,得到试件的荷载-孔径变形曲线以及荷载-位移曲线。试验结果表明:随着不锈钢板件端距的增加,试件破坏形态由冲切破坏变为承压破坏,同时承载力不断增大;随着不锈钢板件边距的增大,试件破坏形态由净截面破坏变为承压破坏,同时承载力也持续增大;螺栓预紧力对于试件的承载力的影响较小,可以忽略;普通钢板与不锈钢板之间采取防接触腐蚀措施后,在一定程度上削弱了试件的承载力。采用有限元软件ABAQUS建立普通钢板与不锈钢板螺栓抗剪连接的有限元模型,对试验过程进行了数值模拟,基于试验结果验证了有限元模型的准确性。     

钢板-混凝土组合板受弯性能试验研究

以钢板代替受力钢筋,通过栓钉将外侧钢板与内部混凝土板相连,二者共同作用形成钢板-混凝土组合板。根据钢板布置形式的不同,可将钢板-混凝土组合板分为单面钢板-混凝土组合板（SSC）和双面钢板-混凝土组合板（DSC）。通过对4个SSC试件和3个DSC试件的受弯试验研究,分析了不同钢板厚度、抗剪连接程度以及构造钢筋配置对组合板受弯性能和破坏形态的影响。试验结果表明,按完全抗剪连接设计的试件破坏形态与适筋梁相似,具有良好的受弯承载能力和延性;当受拉区钢板采用部分抗剪连接设计时,剪跨区栓钉易剪断导致承载力明显降低;当受压区钢板采用部分抗剪连接设计时,顶层钢板易发生局部屈曲,导致试件承载力和延性有所降低。基于试验结果,给出了钢板-混凝土组合板的受弯承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

钢板墙束柱受力性能试验研究及理论分析

对3个1/2缩尺钢板墙束柱试件分别进行单调和往复加载拟静力试验,研究其在水平荷载作用下的破坏机理、抗侧刚度、受剪承载力及滞回性能;对钢板墙束柱试件建立有限元分析模型,并按照试验加载制度进行数值模拟分析,得到了钢板墙束柱试件的力学性能;在试验和有限元分析的基础上,提出了钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力理论计算式。试验、分析及计算结果表明,单调荷载作用下钢板墙束柱试件抗侧性能稳定,层间位移角达到1/50时,加载后期试件承载力不下降,延性性能好;往复荷载作用下钢板墙束柱试件的滞回性能稳定,层间位移角达到1/50时承载力没有降低,滞回曲线平滑、饱满;钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力的理论计算结果与试验及有限元分析结果很接近。     

钢板墙束柱受力性能试验研究及理论分析

对3个1/2缩尺钢板墙束柱试件分别进行单调和往复加载拟静力试验,研究其在水平荷载作用下的破坏机理、抗侧刚度、受剪承载力及滞回性能;对钢板墙束柱试件建立有限元分析模型,并按照试验加载制度进行数值模拟分析,得到了钢板墙束柱试件的力学性能;在试验和有限元分析的基础上,提出了钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力理论计算式。试验、分析及计算结果表明,单调荷载作用下钢板墙束柱试件抗侧性能稳定,层间位移角达到1/50时,加载后期试件承载力不下降,延性性能好;往复荷载作用下钢板墙束柱试件的滞回性能稳定,层间位移角达到1/50时承载力没有降低,滞回曲线平滑、饱满;钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力的理论计算结果与试验及有限元分析结果很接近。     

栓焊混合连接钢板剪力墙试验研究

本文描述了内填钢板与边框采用高强螺栓和焊接混合连接钢板剪力墙试件的试验过程。一个试件的内填钢板仅在上下侧与边框焊接连接,另一个四周采用栓焊混合连接,二者内填板中部均采用高强螺栓拼接。给出了试件的刚度、强度、延性和耗能指标。试验结果表明四周连接试件具有良好的耗能能力,内填钢板能有效发挥其抗侧能力,而上下侧连接试件的性能稍强于纯框架。与同尺度的全焊接试件相比,栓焊混合连接试件的初始刚度较低,极限承载力相近,变形能力和耗能能力增强。这是螺栓连接处存在相对滑移和局部变形的结果。工程应用时宜根据结构性能需求采用不同的连接方式。     

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.     

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。     

混凝土组合板与冷弯薄壁型钢螺钉连接抗剪性能试验研究

通过对混凝土组合板与冷弯薄壁型钢构件采用自攻螺钉连接抗剪模型进行单调加载试验,分析了螺钉连接模型界面抗剪破坏模式、螺钉抗剪承载力以及混凝土组合板内置或不内置抗剪件对组合板粘结性能的影响。采用规范理论公式计算了单个螺钉抗剪承载力,理论计算结果与试验结果吻合较好。破坏模式表现为:螺钉抗剪破坏、混凝土与压型钢板粘结破坏、压型钢板承压或失稳破坏。混凝土与压型钢板粘结开裂前,内置抗剪件能够提高连接抗剪刚度,减小滑移;内置抗剪件的螺钉抗剪承载力比不内置抗剪件的偏低。建议混凝土和压型钢板之间内置冷弯薄壁型钢抗剪件;当混凝土与压型钢板间考虑或不考虑组合效应时,螺钉连接抗剪承载力应采用不同理论计算方法。     

悬挑施工平台高强螺栓附墙节点抗剪性能研究

为研究悬挑支撑施工平台体系与剪力墙连接的附墙节点抗剪性能,进行4个高强螺栓附墙节点足尺试件的抗剪性能试验,分析附墙节点的损伤过程、破坏形态、极限承载力。对试件进行数值模拟,分析应变、应力特征及损伤破坏过程。结果表明,高强螺栓附墙节点在剪切荷载作用下主要破坏形态为螺栓剪断与剪力墙局部混凝土压碎;混凝土强度等级由C30提高至C50时,试件极限承载力提高11.43%～16.83%;采用抗剪吊筋的试件较无抗剪吊筋试件极限承载力提高15.46%～21.05%;有限元模拟结果与试验结果基本一致。     

波形钢腹板与混凝土底板连接构造受剪承载力研究

为改善波形腹板与底板连接构造混凝土浇筑质量与耐久性能,提出翼缘钢板下移至混凝土板底面,开孔板连接件垂直焊接于波形钢板并贯穿钢筋的下包型连接构造。通过设计具有不同开孔板厚度、形状及焊接宽度等参数的连接构造试件,开展标准推出试验,研究其受剪承载力、抗剪刚度、剪切破坏模式以及相对滑移特征。在试验研究的基础上,考虑钢材理想弹塑性、混凝土塑性模型以及钢-混凝土界面非线性接触,建立适用连接构造受剪分析的精细有限元模型,分析结果与试验结果吻合较好。通过验证的有限元模型进行参数分析,结果表明,增加开孔钢板的厚度和混凝土的抗压强度可有效提高受剪承载力。最后,基于模型试验与有限元参数分析结果,提出布置开孔板连接的下包型构造受剪承载力的计算式,可对开孔钢板连接面外受剪承载力进行较为准确地预测。     

Shear capacity of connect construction between corrugated steel web and concrete lower slab

为改善波形腹板与底板连接构造混凝土浇筑质量与耐久性能,提出翼缘钢板下移至混凝土板底面,开孔板连接件垂直焊接于波形钢板并贯穿钢筋的下包型连接构造。通过设计具有不同开孔板厚度、形状及焊接宽度等参数的连接构造试件,开展标准推出试验,研究其受剪承载力、抗剪刚度、剪切破坏模式以及相对滑移特征。在试验研究的基础上,考虑钢材理想弹塑性、混凝土塑性模型以及钢-混凝土界面非线性接触,建立适用连接构造受剪分析的精细有限元模型,分析结果与试验结果吻合较好。通过验证的有限元模型进行参数分析,结果表明,增加开孔钢板的厚度和混凝土的抗压强度可有效提高受剪承载力。最后,基于模型试验与有限元参数分析结果,提出布置开孔板连接的下包型构造受剪承载力的计算式,可对开孔钢板连接面外受剪承载力进行较为准确地预测。     

冷弯薄壁型钢单颗自攻螺钉抗剪连接性能研究

为研究中国规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018—2002）计算壁厚2 mm以下钢板自攻螺钉连接抗剪承载力的适用性和钢板 非钢板单颗自攻螺钉连接抗剪承载力设计方法,对钢板 钢板、钢板 石膏板以及钢板 定向刨花板（OSB板）连接件共计34个试件进行了试验研究,分析了板材类型、螺钉端距等因素对连接件抗剪承载力的影响,并将中国规范、英国规范和北美AISI S100 12规范计算结果与试验结果进行对比分析,最后提出钢板 非钢板单颗自攻螺钉连接抗剪承载力设计方法。研究结果表明:钢板 OSB板、钢板 石膏板连接件破坏模式为OSB板与石膏板发生承压破坏,且具有明显的方向性;随螺钉端距的增大,试件抗剪承载力有所提高;中国规范GB 50018—2002适用于壁厚2 mm以下冷弯薄壁型钢板自攻螺钉连接抗剪承载力的设计计算,且偏于安全。     

考虑孔周应力集中的摩擦型高强度螺栓抗滑移性能分析与设计方法研究

抗滑移性能是摩擦型高强度螺栓受剪连接的重要力学性能之一。为研究抗滑移性能的影响因素,设计并完成了单个高强度螺栓抗滑移性能试验和高强度螺栓群抗滑移性能试验,连接试件均为双面剪切且表面进行了抛丸处理。基于试验结果,建立了准确、可靠的有限元验证模型,据此对高强度螺栓受剪连接进行了参数分析,主要研究参数包括：螺栓预紧次序、连接板件厚度、垂直于内力方向的螺栓间距与边距以及顺内力方向的螺栓间距与边距。分析结果表明：连接板件最危险截面的塑性区分布对摩擦型高强度螺栓的抗滑移性能有着显著影响,设计时应考虑孔周应力集中现象对抗滑移承载力的折减;不同的截面受力情况对应的孔周应力集中系数存在明显差异。通过计算分析给出了螺栓抗滑移承载力折减系数建议值。相关研究成果可为摩擦型高强度螺栓受剪连接的设计提供改进思路。     

钢板混凝土板平面外弯剪性能试验研究

对5片剪跨比范围在2~5、距厚比为100和150的钢板混凝土板进行简支单点加载的平面外抗剪性能试验。试验结果表明:钢板混凝土板的破坏形式与钢筋混凝土结构类似;栓钉的间距对钢板混凝土(简称"SC")板的刚度有很大影响;随着剪跨比的增大,抗剪承载力下降,试件破坏呈现脆性破坏;当试件截面高度增加时,试件破坏形式为剪切破坏。同时采用ACI 349和JEAG 4618对试件弯曲承载力和抗剪承载力进行计算,计算值与试验值吻合较好。     

方钢管混凝土柱卡扣机械连接试验及有限元分析

针对方钢管混凝土柱设计了一种新型卡扣机械连接装置,为了研究其连接性能,设计了单卡扣和双卡扣两种机械连接试件,分别进行单向力学性能试验,对比分析了两种机械连接装置试件的破坏形态和承载力。并采用ABAQUS软件对各机械连接装置进行有限元模拟,将模拟结果与试验数据对比分析。试验结果表明:方钢管混凝土柱卡扣机械连接装置施工便捷,承载力高,并且安全可靠。试件破坏均为方钢管与套筒连接位置处焊接钢板出现较大应力,导致焊缝开裂,实际应用时应加强焊接钢板强度及焊接质量。有限元模拟结果与试验结果相吻合,为方钢管混凝土柱的连接提供理论参考。     

多层预拼装钢结构系统特殊连接螺栓抗剪性能试验研究

某新型多层预拼装钢结构系统采用了钢板自攻螺纹螺栓连接形式,超出现行规范中连接类型,需进行相关试验进行论证,针对工程常用6种规格高强螺栓自攻螺纹连接进行了单个螺栓抗剪试验,研究了此种连接的抗剪破坏模式,并依据摩擦型高强螺栓及承压型高强螺栓不同的设计假定确定两种情况下的极限承载力,与规范要求承载力设计值进行比对,为该种新型螺栓连接提供设计依据。     

预制墙体钢板抗剪键连接数值模拟研究

通过对预制装配式剪力墙钢板抗剪键连接形式进行试验和数值模拟研究,分析了该种连接形式受力性能,包括承载力、抗震性能和延性性质,试验共设计了五组尺寸相同试件,采用ABAQUS有限元软件对其模拟,将得出数值结果与试验结果作了对比,结果表明:该种连接形式具有一定的承载力,在轴压为正时试件具有很好的延性,试验和数值结果较好吻合。     

装配式组合梁高强螺栓连接件抗剪性能试验研究

为实现钢-混凝土组合楼盖和组合桥梁等结构的装配化,提出了一种钢梁-预制混凝土板采用高强螺栓的可拆卸装配式抗剪连接方法。以螺栓直径、孔径比(预留孔径和螺栓直径的比值)、约束条件为试验参数,设计了共14个试件,研究预制装配式高强螺栓抗剪连接件的抗剪性能。通过试验获得了预制装配式连接件的破坏模式、高强螺栓的抗剪承载力和荷载-滑移特性,同时,与现浇混凝土板推出试件的破坏模式和受力性能进行对比。试验结果表明:所有试件均发生螺栓的剪断破坏,且断裂均发生在混凝土板与钢梁的交界面上;增大孔径比能改善螺栓的抗剪性能;高强螺栓、无收缩自密实水泥基高强浇筑料(HPG)和混凝土板之间的连接是可靠的;由抗拉强度和截面面积控制的抗剪承载力计算公式可较好地预测连接件的极限承载力。     

中美日核电厂规范钢板混凝土构件面外受剪承载力计算对比北大核心CSCD

钢板混凝土结构是一种新型组合结构,为研究其面外受剪承载力影响因素的变化规律,比较了中国规范、美国规范和日本规范对于钢板混凝土构件面外受剪承载力计算方法的差异。以某核电工程中的钢板混凝土墙体为例,比较了中美日规范对于面外受剪承载力随对拉抗剪件配筋率的变化规律。利用中美日规范的不同计算方法,分别对不同参数下的钢板混凝土试验试件的面外受剪承载力进行了计算,并与试验结果做了对比,评价了中美日规范面外受剪承载力设计公式的可靠性。结果表明:中美规范计算出的承载力可以很好地包络所有的试件结果,保证率高。日本规范可以包络大多数钢板混凝土试件结果,但对部分无拉筋和少拉筋试件的计算偏于不安全。总体来看,中国规范的受剪承载力计算公式相对保守。中美日现行规范均无法直接验算只设置对拉抗剪件钢板混凝土构件的面外受剪承载力,建议对只设置对拉抗剪件而无栓钉构件的受剪承载力采用拉剪复合受力下的折算应力来进行验算。