卷边槽钢檩条的自攻螺钉连接节点静力性能研究

论文摘要

随着社会的进步和科学的发展,冷弯薄壁型钢得到了广泛的应用。尤其在房屋建筑中,薄壁型钢檩条以其受力合理,用钢量少的优点,被优先采用。屋盖中檩条用钢量所占比例较大,因此合理的檩条设计和构造对保证整体结构的安全、降低用钢量、控制造价等有着十分重要的意义。自攻螺钉连接为薄壁钢结构中的主要连接方式。这种连接的构造性能较好,其工作性能类似铆钉,应介于普通螺钉和摩擦型高强螺栓之间,更接近摩擦型高强螺栓。但是,自攻螺钉连接尚未应用于薄壁型钢檩条的连接中。在传统的檩条连接方式下,连接节点的刚度很小,檩条的计算模型采用单跨简支,较之连续檩条,采用的截面较大。本文中提出新的檩条连接形式—卷边槽钢檩条的自攻螺钉连接,使节点半刚性,同时降低了支座和跨中的弯矩,有效地减小了檩条截面,达到节省钢材的效果,为一种合理的檩条连接形式。本文模拟实际工程,对新的檩条连接形式进行节点静力性能和节点破坏的静载试验研究,主要内容包括:(1)根据研究目的,确定新的半刚性连接节点的具体构造形式,专门设计了檩托,并使用自攻螺钉进行连接;(2)制定节点的刚度与破坏试验的试验方案,并进行静载试验。通过试验,测得自攻螺钉连接节点所施加的荷载P以及在试件各测点位移δ的数据,得到节点连接的荷载—位移曲线,并观测记录了试验现象;(3)通过节点试验现象和试验数据,分析自攻螺钉连接节点的受力性能及破坏形式,根据刚度得出其在实际工程应用中支座连接处承受的弯矩值;(4)对卷边槽钢檩条的自攻螺钉连接节点的极限承载力、设计承载力、节点刚度进行了探索性分析,对实际工程中的应用提出了建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 国内外在该方向研究现状
• 1.2.1 自攻螺钉在连接中的应用
• 1.2.2 冷弯薄壁型钢檩条的连接方式
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 本章小结
• 第2章 卷边槽钢檩条的自攻螺钉连接节点试验设计
• 2.1 试验目的和试验工作的内容
• 2.1.1 试验目的
• 2.1.2 试验工作的内容
• 2.2 试件的设计
• 2.2.1 节点试件的选取
• 2.2.2 试件的设计与制作
• 2.2.3 螺钉位置的布置
• 2.3 试验加载装置的设计
• 2.4 位移量测设计
• 2.4.1 观测项目的确定
• 2.4.2 观测点的布置
• 2.4.3 仪器的选择
• 2.5 试验方案设计
• 2.5.1 试验方案设计
• 2.5.2 试验方法设计
• 2.5.3 方案中不足
• 2.6 本章小结
• 第3章 卷边槽钢檩条的自攻螺钉连接节点的破坏现象及结果分析
• 3.1 概述
• 3.2 荷载—位移曲线
• 3.2.1 加载端位移的计算方法
• 3.2.2 各试件节点破坏的荷载—位移曲线
• 3.3 试验现象
• 3.3.1 200-3.0 试验现象及破坏形态
• 3.3.2 200-2.5 试验现象及破坏形态
• 3.3.3 180-2.5 试验现象及破坏形态
• 3.3.4 160-2.5 试验现象及破坏形态
• 3.3.5 试件破坏现象综述
• 3.4 节点性能分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 卷边槽钢檩条的自攻螺钉连接节点刚度分析
• 4.1 概述
• 4.2 荷载—位移曲线
• 4.2.1 计算方法
• 4.2.2 荷载—位移曲线
• 4.3 各试件节点刚度分析
• 4.3.1 节点刚度的选取
• 4.3.2 弯矩—转角曲线
• 4.3.3 节点刚度分析对比
• 4.4 本章小结
• 第5章 卷边槽钢檩条的自攻螺钉连接节点设计方法初探
• 5.1 节点设计承载力和极限承载力的建议
• 5.1.1 节点设计承载力理论值计算
• 5.1.2 节点极限承载力的计算
• 5.1.3 自攻螺钉连接节点极限承载力设计值计算公式的适用范围
• 5.2 节点连接刚度建议
• 5.2.1 公式推导
• 5.2.2 节点弯矩
• 5.3 檩条和檩托的设计建议
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢