冷彎薄壁型鋼連接件力學性能研究.pdf

1、冷彎薄壁型鋼結構體系源于傳統(tǒng)的木結構，是一種富有特色的新型結構體系，具有高性能、輕質、產(chǎn)業(yè)化、環(huán)保等顯著特點。此類結構體系在國外低層住宅中已得到廣泛應用，在我國應用起步較晚。自攻螺釘連接是該結構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加載工況進行了數(shù)值模擬。主要內容及結論如下:
　　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（單調拉/壓和低周往復加載）以及板材布置方向對冷彎薄壁型鋼自攻螺釘連接件力學性能及破壞模式的影響。試驗結果表明:對于單調加載工況，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，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;四種連接件在單調拉伸時均為板材承壓破壞，均未出現(xiàn)螺釘剪斷，低周往復加載時，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性能影響明顯，隨螺釘端距增大，連接件承載力相應增大;龍骨厚度和螺釘直徑對連接件力學性能的影響較小，且與覆面板材種類相關;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％;低周往復加載時，連接件荷載-變形曲線存在明顯“捏攏效應”，較之單調拉神連接件抗剪承載力下降4％～18％，且邊距越大，降幅越突出，故而需對單調加載所得承載力折減后再用于工程設計。
　　然后，通過對試驗數(shù)據(jù)的處理和分析，并借鑒木結構釘子連接

5、的幾種常見恢復力模型，得到了冷彎薄壁型鋼-覆面板材自攻螺釘連接件的恢復力模型，包括單調加載時連接件的“Foschi”指數(shù)型骨架曲線模型和低周往復加載時連接件的Pivot定點指向型滯回模型。
　　最后，采用ANSYS有限元程序對冷彎薄壁型鋼-覆面板材自攻螺釘連接件單調加載工況的力學性能進行了數(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置接觸單元，并對自攻螺釘進