冷彎薄壁型鋼連接件力學(xué)性能研究.pdf

1、冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系源于傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)，是一種富有特色的新型結(jié)構(gòu)體系，具有高性能、輕質(zhì)、產(chǎn)業(yè)化、環(huán)保等顯著特點。此類結(jié)構(gòu)體系在國外低層住宅中已得到廣泛應(yīng)用，在我國應(yīng)用起步較晚。自攻螺釘連接是該結(jié)構(gòu)體系中一種主要的連接形式。本文通過兩種不同試驗裝置對冷彎薄壁型鋼-覆面板材自攻螺釘連接的力學(xué)性能進行試驗研究，擬合出其骨架曲線模型和滯回模型，并運用有限元軟件對連接件單調(diào)加載工況進行了數(shù)值模擬。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　首先，通過材性試驗得

2、到了四種覆面板材的彈性模量、靜曲強度和泊松比;通過238組連接件的抗剪試驗研究，探討了試驗裝置、覆面板材類型（石膏板、玻鎂板、OSB板和硅酸鈣板）、螺釘端距、鋼龍骨厚度、螺釘直徑、加載方式（單調(diào)拉/壓和低周往復(fù)加載）以及板材布置方向?qū)鋸澅”谛弯撟怨ヂ葆斶B接件力學(xué)性能及破壞模式的影響。試驗結(jié)果表明:對于單調(diào)加載工況，兩種試驗裝置下連接件的破壞模式相同，且除鋼龍骨-OSB板連接件外其余三種連接件的峰值荷載誤差均在±15％范圍內(nèi)，各參數(shù)呈現(xiàn)

3、相同的規(guī)律;但采用多根螺釘連接件加載裝置時，得到的連接件峰值變形普遍較大，可通過減小墊板與U型龍骨腹板的寬度差值盡量減小此誤差;四種連接件在單調(diào)拉伸時均為板材承壓破壞，均未出現(xiàn)螺釘剪斷，低周往復(fù)加載時，鋼龍骨-OSB板和鋼龍骨-硅酸鈣板連接件會出現(xiàn)螺釘彎曲甚至螺釘被剪斷的現(xiàn)象;板材類型、螺釘端距對連接件力學(xué)性能影響明顯，隨螺釘端距增大，連接件承載力相應(yīng)增大;龍骨厚度和螺釘直徑對連接件力學(xué)性能的影響較小，且與覆面板材種類相關(guān);鋼龍骨-OS

4、B板與鋼龍骨-MgO板連接件受板材方向（指平行板材長邊或短邊方向截取板材）影響不大;鋼龍骨-GWB板和鋼龍骨-CSB板連接件沿長邊方向截取板材，其連接件承載力較短邊分別提高了10％和20％～50％;低周往復(fù)加載時，連接件荷載-變形曲線存在明顯“捏攏效應(yīng)”，較之單調(diào)拉神連接件抗剪承載力下降4％～18％，且邊距越大，降幅越突出，故而需對單調(diào)加載所得承載力折減后再用于工程設(shè)計。
　　然后，通過對試驗數(shù)據(jù)的處理和分析，并借鑒木結(jié)構(gòu)釘子連接

5、的幾種常見恢復(fù)力模型，得到了冷彎薄壁型鋼-覆面板材自攻螺釘連接件的恢復(fù)力模型，包括單調(diào)加載時連接件的“Foschi”指數(shù)型骨架曲線模型和低周往復(fù)加載時連接件的Pivot定點指向型滯回模型。
　　最后，采用ANSYS有限元程序?qū)鋸澅”谛弯?覆面板材自攻螺釘連接件單調(diào)加載工況的力學(xué)性能進行了數(shù)值模擬分析。模型的建立考慮了材料非線性及接觸非線性。采用Solid45單元模擬連接件及自攻螺釘，在連接件螺釘孔部位設(shè)置接觸單元，并對自攻螺釘進