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。     

自攻螺钉连接冷弯薄壁钢板抗剪性能研究

自攻螺钉以良好的连接性能在冷弯薄壁型钢结构住宅体系中得到应用,为获得采用自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢结构节点的抗剪力学性能和失效模式,文中采用厚度为2mm的冷弯薄壁钢板和ST4.8、ST6.3自攻螺钉,共设计6组18个自攻螺钉抗剪试件,通过对比试验,分析影响自攻螺钉连接冷弯薄壁型钢板抗剪性能的主要因素,结果表明自攻螺钉直径的增加和螺钉端距的变大对试验试件的抗剪性能和失效模式具有明显影响,试验为自攻螺钉在冷弯薄壁型钢结构住宅体系中广泛应用提供技术支撑。     

冷弯薄壁型钢与受潮木质板连接性能试验研究

为了研究木质板受潮后与冷弯薄壁型钢连接性能的变化,进行了冷弯薄壁型钢立柱与PLY和OSB螺钉连接的拉伸试验,分析了含水率和螺钉板端距等因素对其连接性能的影响.研究结果表明:板材经过受潮处理前、后,含水率从10％增加至30％左右,对OSB试件初始刚度和抗拉承载力降低了40％左右,延性系数提高约25％;PLY试件的抗拉承载力下降约37％,延性系数提高30％,初始刚度没有明显降低;增加试件螺钉板端距,OSB试件初始刚度和抗拉承载力没有明显的变化,峰值位移和延性系数分别提高约20％和70％.试验结果可为冷弯薄壁型钢结构工程提供借鉴.     

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。     

自攻螺钉抗拔连接承载力的有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件,考虑材料非线性与接触非线性对六角头自攻螺钉抗拔连接性能进行数值分析。得出自攻螺钉抗拔连接加载过程的荷载-位移曲线,并与GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》计算结果比对,验证了分析结果的可靠性。计算结果表明:当螺钉直径与板厚比值介于0.9~1.2时,连接在达到最大抗拔承载力的同时可充分发挥螺钉与钢板二者的材料强度;当比值小于0.9时,一般螺钉先于钢板发生破坏;而当比值大于1.2时,一般钢板先于螺钉发生破坏。     

冷弯薄壁型钢与结构用OSB板自攻螺钉连接性能试验研究

龙骨式复合墙体是冷弯薄壁型钢龙骨体系结构的主要抗侧力构件,其抗震性能与覆面板和龙骨骨架间自攻螺钉连接的性能密切相关。通过对受单调和低周往复受剪荷载的冷弯薄壁型钢龙骨与结构用OSB板自攻螺钉连接受力性能的试验研究,分析了加载速率、面板布置方向、螺钉端距以及龙骨壁厚等因素对其抗震性能的影响。研究结果表明:试验加载速率和OSB板布置方向对其受剪性能均无明显影响;随着螺钉端距在试验钉距范围内增大,荷载及变形能力均有大幅提高;随着龙骨壁厚由0.8 mm增大至1.0 mm,峰值荷载提高了约10%,而变形能力则无明显变化规律。最后,在试验结果基础上,采用改进的"Foschi"指数型骨架曲线和定点指向型滞回规则建立了钢龙骨与结构用OSB板自攻螺钉连接的恢复力模型,为龙骨式复合墙体及房屋整体的抗震性能数值模拟研究提供了基本参数。     

冷弯薄壁型钢与覆面钢板自攻螺钉连接性能试验研究

作为冷弯薄壁型钢龙骨体系结构的主要抗侧力单元,龙骨式复合墙体的承载力性能与覆面板和龙骨骨架间自攻螺钉连接的性能关系密切。进行了冷弯薄壁型钢龙骨与覆面钢板自攻螺钉连接性能的试验研究,主要考察了螺钉端距以及螺钉垫圈等因素对其承载力性能的影响。通过对试验结果的分析比较,得到了钢龙骨与覆面钢板自攻螺钉抗剪性能的主要指标以及影响因素,为龙骨式复合墙体的抗剪性能数值模拟研究提供了基本参数。     

冷弯薄壁型钢螺钉连接抗拔性能试验研究

为了研究钢板的材料强度、厚度以及螺钉外直径、内直径、螺纹间距、钻头处直径对冷弯薄壁型钢螺钉连接的拔出破坏模式和抗拔承载力的影响,选取板厚为0.8、1.0、1.2mm的LQ550及板厚为0.8、1.5、2.0mm的S350冷弯型钢,采用不同螺钉参数,进行了287个试件的拔出试验。结果表明：1.0mm及以上厚度板件主要发生螺纹剪切破坏,随着板厚增加,螺纹剪切破坏越明显;0.8mm厚超薄板件主要发生钉孔挤压破坏,且螺钉直径越大、板材强度越低,钉孔挤压变形越显著。螺纹间距对抗拔承载力影响较小,抗拔承载力随着螺钉外直径增加而增大,内直径增大而减小,且二者对超薄板件的影响更大。对于自钻自攻螺钉应采用内直径与钻头处直径的较大值计算抗拔承载力,螺钉钻头处直径越小承载力越大。我国GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中抗拔承载力计算公式对于螺钉连接LQ550高强钢板偏于不安全,尤其对于0.8mm厚的超薄板件。最后,提出考虑钢板材料强度、厚度以及螺钉外直径、内直径、螺纹间距、钻头处直径的设计承载力计算式,其具有较好的适用性和可靠性。     

冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管试验研究及承载力分析

对32根壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件进行试验研究,分析构件屈曲模式和极限承载力,采用GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》和ABAQUS有限元程序计算构件承载力并与试验结果进行分析比较。结果表明:冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件由于板件宽厚比较大易发生局部屈曲,通过GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》可用于壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的承载力计算,Abaqus有限元程序能较好地模拟冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的屈曲模式和分析其极限承载力。     

聚氨酯夹芯钢板冷弯薄壁型钢复合墙体抗剪试验研究

本文对聚氨酯夹芯钢板和石膏板覆盖的冷弯薄壁型钢墙体进行了单调加载抗剪试验,得到了墙体的抗剪承载力和抗剪刚度,并和《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》中定向刨花板(OSB)板的相应数值进行了对比。