更新日期: 2024-06-03

冷弯薄壁型钢自攻螺钉连接抗剪性能试验研究

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冷弯薄壁型钢自攻螺钉连接抗剪性能试验研究 4.6

介绍单颗自攻螺钉连接件和多颗自攻螺钉连接件的试件制作、加载装置及它们抗剪承载力的试验全过程。根据试验过程和破坏现象,总结不同试件的荷载变形曲线、抗剪承载力试验值及破坏模式。依据各国规范及相关文献,结合试验数据,验证中国规范GB 50018—2002及美国AISI规范对于计算单颗螺钉抗剪承载力的可行性及可靠性。通过探讨不同母材厚度、不同螺钉数目、不同螺钉排列方式及不同螺钉间距对自攻螺钉连接抗剪承载力的影响,总结得到自攻螺钉连接抗剪试验破坏的几个阶段、主要破坏模式和影响因素:(1)螺钉数目及间距是影响自攻螺钉连接抗剪性能的最主要因素;(2)螺钉排列方式对连接的抗剪性能影响较小;(3)在某些破坏模式下,母材厚度也是影响连接件抗剪性能的主要因素之一。通过对试验数据统计分析,发现自攻螺钉群的抗剪承载力具有"群体折减效应",并给出能反映"群体折减效应"的螺钉群效率系数的分布范围,发现螺钉间距及数目也是影响效率系数的主要因素。

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为了正确地计算轻型冷弯薄壁c型钢龙骨结构体系的实际受力状态,应在其框架的分析和设计中考虑真实连接的非线性影响。本文通过自攻螺钉连接的冷弯薄壁c型钢梁柱节点试验,对连接节点的刚度即连接的m-θ曲线的进行了测试。文中详细介绍了试验过程、实验现象以及对试验数据的处理。最后,在采用非线性回归分析的基础上,拟合出一个m-θ关系的数学模型,供以后的分析和设计参考。

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通过两组osb板与冷弯薄壁型钢的自攻螺钉连接性能单向拉伸试验,得到了两个方向自攻螺钉的荷载-位移曲线以及各自的平均曲线,并应用数值方法拟合出2条多项式曲线,为冷弯薄壁型钢组合框架剪力墙的有限元分析提供了必要的基础数据。

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对550mpa高强冷弯薄壁型钢帽型截面搭接式连续檩条受力性能进行了试验研究。27根试件的试验结果表明,搭接式连续檩条的承载力与搭接部分刚度、截面内力、有效截面模量等因素有关,因此,负弯矩作用下的中间支座搭接端部变截面处和正弯矩最大的跨中截面都有可能成为构件承载力的控制截面。在确定高强钢材强度折减系数γ的基础上,根据试验结果确定出各组试件合适的搭接段刚度系数β和承载力计算公式。

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对18根冷弯薄壁型钢开口三肢拼合立柱的轴压性能进行了试验研究,试件分为a、b两种截面类型:a类由3根冷弯薄壁c型钢拼合而成;b类由2根冷弯薄壁c型钢和1根u型钢拼合而成。得到了各试件的荷载-位移曲线和破坏特征,并将试验结果与中、美两国相关规范"有效宽度法"和"直接强度法"计算结果进行了初步对比分析。研究结果表明:两类截面长柱(lc)系列立柱的破坏特征分别为弯扭屈曲、弯曲屈曲,而中柱(mc)系列立柱a类截面为畸变屈曲、b类截面为畸变屈曲和弯曲屈曲,短柱(sc)系列立柱均为局部屈曲和畸变屈曲。aisi有效宽度法计算结果对于a、b两类截面lc系列立柱偏于安全;对于sc系列立柱则偏不安全;对于mc系列立柱吻合较好。aisi直接强度法计算结果对于a类截面lc和mc系列立柱偏于安全;对于sc系列立柱则偏不安全;对于b类截面立柱直接强度法计算结果与试验结果相差-16.5%~11.2%。《冷弯薄壁型钢结构技术规范》计算结果与试验结果相比,lc系列立柱偏于安全,而mc和sc系列立柱计算结果与试验结果吻合较好,相差分别为-8.7%~4.7%和-7.3%~13.7%。

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把辊轧成型的c形冷弯薄壁型钢构件切割成若干短柱,在短柱中将产生不同程度的歪曲变形,进而引起附加的初始几何缺陷。对10个切割而成的c形冷弯薄壁型钢短柱进行了轴压试验,并根据gb500182002计算了短柱的轴压承载力。结果表明切割短柱在轴压力作用下,两翼缘为内收的歪曲破坏,腹板为局部屈曲破坏模式,短柱极限承载力仅为规范计算值的83%~89%。

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刘宁

职位:幕墙BIM设计师

擅长专业:土建 安装 装饰 市政 园林

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