论文部分内容阅读
不锈钢由于其良好的力学性能和抗腐蚀性,近来被用于结构主体工程中。不锈钢结构中常见的螺钉和抽芯铆钉连接承载力的试验研究以及针对其承载力的设计计算方法研究在国内尚未见报道。这种不足大大阻碍了螺钉和抽芯铆钉连接形式在我国不锈钢结构中的安全使用。 基于这种现状,本文开展不锈钢结构螺钉和抽芯铆钉连接承载力的试验研究和设计计算方法研究。本文研究采用试验研究和理论研究相结合的方式,研究了不锈钢螺钉和抽芯铆钉连接的破坏模式、剪切承载力、拉伸承载力、拉剪联合作用承载力和多颗螺钉或抽芯铆钉的“群效应”。 首先,本文对现有国外的不锈钢结构设计规范进行了总结和分析,研究发现现有规范中只有欧洲规范Eurocode3对不锈钢结构螺钉连接的设计计算方法有详细规定,而对于不锈钢结构抽芯铆钉连接,所有规范均未涉及。考虑到以上因素,对于不锈钢结构螺钉连接的设计计算方法,本文借鉴欧洲规范Eurocode3的方法,基于试验数据探讨其在我国的适用性;对于不锈钢结构抽芯铆钉的设计计算方法,本文在对现有碳素钢结构抽芯铆钉国内外规范设计计算方法的归纳总结基础上,借鉴该类方法,基于试验数据探讨其对我国的适用性。 本文对不锈钢螺钉进行承载力性能试验,试验根据试件所受荷载形式分为三部分:抗剪切承载力试验、抗拉伸承载力试验和拉剪联合作用承载力试验;对不锈钢抽芯铆钉进行了抗剪承载力性能试验。以下对其分别进行介绍: (1)对单个不锈钢螺钉连接板试件进行抗剪性能试验,试验中共24组144个试件,考虑了连接板厚、螺钉两侧连接板板厚是否相等、螺钉直径、剪切面数量(单个剪切面和两个剪切面)以及螺钉端距等影响因素。试验结果分析得出,按欧洲规范相关公式计算的理论值与试验结果吻合较好。在单个螺钉试验基础上,对螺钉群连接进行了抗剪性能试验,试验中共22组66个试件,考虑了螺钉两侧连接板厚度是否相等、螺钉排列方式、螺钉间距以及连接长度(螺钉个数)对承载力的影响。试验结果分析得出,连接板等厚时连接长度在60d范围内可不对螺钉群的承载力设计值进行折减;连接板不等厚时,提出了抗剪承载力折减公式。 (2)对螺钉连接进行了抗拉性能试验,试验中共15组45个试件,考虑了螺钉直径、连接板厚度和钻入基材深度等因素的影响。试验结果分析得出,按欧洲规范相关公式计算的理论值与试验结果吻合较好。 (3)对螺钉在剪力和拉力共同作用下的受力性能进行了试验研究,共11组33个试件,通过变化连接板厚度、螺钉直径以及受力角度等因素,研究相关验证公式在不锈钢螺钉连接中的适用性。试验结果与按我国冷弯薄壁型钢规范计算的理论值吻合较好。 (4)对于单个不锈钢抽芯铆钉进行了抗剪承载力性能试验,试验中共72个试件,考虑了剪切面数目和端距的影响。试验结果分析得出,按欧洲规范相关公式计算的理论值与试验结果吻合较好。在单个抽芯铆钉试验基础上,进行了不锈钢抽芯铆钉群连接受剪试验,共14组42个试件,考虑了抽芯铆钉连接两侧连接板厚度是否相等、抽芯铆钉间距和连接长度等影响因素。试验结果分析得出,连接板等厚且连接长度在60d0范围内时对不锈钢抽芯铆钉群承载力设计值可不进行折减;而连接板不等厚时,提出了抗剪承载力折减公式。