高强冷弯超薄壁型钢自攻螺钉连接承载力试验研究

来源 :同济大学土木工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kylinbin
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壁厚小于2mm、屈服强度达到550MPa的高强冷弯超薄壁型钢构件已在国外广泛应用,我国现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》主要是针对厚度2—6mm的Q235和Q345钢材,对于高强冷弯薄壁型钢结构构件还没有相应的规定。本文以《冷弯薄壁型钢结构技术规范》国家标准管理组科研专项课题“屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构成套技术研究”为依托,对型钢自攻螺钉连接的承载性能进行试验研究和理论分析。 本文进行了包括屈服强度550MPa钢材冷弯超薄壁钢板与钢板连接、钢板与OSB板连接、钢板与石膏板连接的102个自攻螺钉连接的剪切试验研究以及15个自攻螺钉的纯剪试验研究。探讨了螺钉个数、螺钉类型、连接板件厚度比及材料等因素对自攻螺钉连接承载力的影响。在此基础上,比较分析了我国现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、北美和澳洲冷弯薄壁型钢结构技术规范、英国规范以及RA.Laboube等建议的计算方法用于高强冷弯薄壁型钢结构自攻螺钉连接承载力设计时的适用性。 研究表明:对于螺钉斜拔及钢板撕裂破坏模式,英国规范及我国现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》给出的计算公式用于设计时过于保守,而澳洲规范给出的计算公式算得的结果接近于试验值,但偏于不安全。同时,自攻螺钉连接中存在着“群体效应”,但我国现行规范中相关设计计算方法忽略群体效应,对含多颗钉的自攻螺钉连接偏于不安全;与Q235钢材的自攻螺钉试验对比表明,G550钢材形成的自攻螺钉连接群效应折减系数要高于Q235钢材形成的自攻螺钉连接群效应折减系数。另一方面,高强冷弯超薄壁型钢抗剪连接存在螺钉剪断破坏模式,并且有“刀口效应”,但我国规范、澳洲规范、英国规范均无相应的螺钉剪断破坏的自攻螺钉连接承载力设计公式。本文建议的设计计算方法,通过引入“刀口效应”折减系数考虑了“刀口效应”的影响,其理论计算结果与试件试验实测承载力比较吻合,具有一定的合理性。
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