冷弯薄壁型钢螺钉-铆钉混合连接受剪性能及计算方法研究

发布时间：2021-11-03 00:23

　　为改善冷弯型钢结构中单一自攻螺钉连接和自冲铆接各自存在的缺陷,提出了优势互补的螺钉-铆钉混合连接,并对132个薄壁钢板混合连接进行受剪性能试验,对比分析了纯螺钉连接、纯铆钉连接、螺钉-铆钉混合连接三者的差异,研究了板厚、板厚比、连接件排列方式等对其受剪性能和破坏机理的影响,分析了现有承载力直接累加法的适用性,提出了改善的混合连接受剪承载力计算方法。结果表明:混合连接能充分结合螺钉连接和自冲铆接各自的优势,从而可有效提高纯螺钉连接的承载力、刚度和延性,及纯铆钉连接的变形和耗能能力;板厚和板厚比是分别影响其受剪性能及破坏模式的关键因素;连接件的排列方式对其力学性能和破坏机理有显著影响;由于不同连接的力学机理与性能相差较大,现有的承载力直接累加法用于混合连接计算时偏于不安全;而本文中基于承载力折减法提出的混合连接承载力计算方法,其计算值更为精确,用于设计时不但能考虑更全面的破坏模式,而且更为安全可靠。 

【文章来源】：建筑结构学报. 2020,41(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

混合连接采用的连接件

混合连接试件采用5种不同厚度的钢板，分别为0.8、1.0、1.2、1.5、2.0 mm，板材型号采用DX51D+Z275的镀锌钢板。参考北美AISI S100-16[21]，受剪试件的钢条长200 mm，宽60 mm;其连接件的端距取16 mm，间距取20 mm，边距取30 mm。混合连接试件如图2所示。已有研究[1]表明，连接件纵向排列比横向排列时的承载力和刚度大，对于双颗连接件在实际工程中应用时应优先选择纵向排列。因此，考虑连接件的类型及排列方式，冷弯薄壁型钢连接试件分为4类:双颗自攻螺钉接头(简称SS)、双颗自冲铆接(简称RR)、自攻螺钉与自冲铆接的混合接头(简称SR)、自冲铆接与自攻螺钉的混合接头(简称RS)。其中，SR连接表示螺钉靠近上层板的端部而铆钉远离上层板的端部，RS连接表示铆钉靠近上层板的端部而螺钉远离上层板的端部。4类连接如图3所示。

已有研究[1]表明，连接件纵向排列比横向排列时的承载力和刚度大，对于双颗连接件在实际工程中应用时应优先选择纵向排列。因此，考虑连接件的类型及排列方式，冷弯薄壁型钢连接试件分为4类:双颗自攻螺钉接头(简称SS)、双颗自冲铆接(简称RR)、自攻螺钉与自冲铆接的混合接头(简称SR)、自冲铆接与自攻螺钉的混合接头(简称RS)。其中，SR连接表示螺钉靠近上层板的端部而铆钉远离上层板的端部，RS连接表示铆钉靠近上层板的端部而螺钉远离上层板的端部。4类连接如图3所示。由自冲铆接的成型机理可知，对于不同厚度组合的钢板，应采用与之匹配的铆钉及底模，图4给出了底模和铆钉的参数定义。考虑钢板厚度、板厚比(t2/t1)的影响，4类接头均采用上述5种板厚形成11种板厚组合。根据前期大量自冲铆接的质量评估测试及铆钉的强度测试，对11组不同钢板厚度的组合，选择了3种底模类型，参数如表1所示。不同板厚组合对应的铆钉参数与模具类型如表2所示。自攻螺钉选用工程中常用的ST4.2级平头十字钻尾螺钉，其钉头直径dw=8.0 mm，钉杆直径d=4.2 mm，长度l=22 mm。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]冷弯薄壁型钢结构多颗锁铆连接受剪性能试验研究[J]. 闫维明,谢志强,宋林琳,何浩祥,杲晓龙.  建筑结构学报. 2017(10)
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本文编号：3472670