自攻螺钉与拉铆钉混合连接受剪承载性能试验

为改善自攻螺钉连接的构件在地震作用下易发生拉脱导致结构严重破坏的缺点,提升冷弯薄壁型钢组合墙体抗破坏能力,分析了组合墙体层间连接处的传力机理,针对自攻螺钉的破坏模式,提出拉铆钉与自攻螺钉混合连接。为研究混合连接的抗剪性能,共进行了48组连接接头抗剪性能试验,包含冷弯薄壁型钢结构常用的5种连接板厚度,不同搭接板厚比(变化范围1.0~2.0),包含纯自攻螺钉连接、纯拉铆钉连接及混合连接的连接方式。观察混合连接的破坏模式,自攻螺钉未发现拉脱破坏,其破坏模式主要表现为:板承压破坏与螺钉倾斜组合破坏、铆钉剪断破坏及板承压与铆钉部分剪断组合破坏3种;相较单一连接方式,混合连接荷载–位移曲线表现出更长的塑性阶段;当板厚比大于1.5且组合板厚小于3.0mm,混合连接的承载力及延性较单一连接增长明显;利用现有计算方法对混合连接的承载力进行累加计算,与试验结果对比,计算结果偏保守。研究发现:混合连接能较好地弥补拉铆钉和自攻螺钉受剪过程中的缺陷,有效改善自攻螺钉拉脱破坏,从而提升连接的承载力及延性;板厚和板厚比是影响混合连接破坏模式及承载力的重要因素,与单一连接相比,板厚比越大,承载力提升越大;排布方式对混合连接的力学性能及破坏机理影响有限;在本文试验工况下,结合混合连接的破坏模式,在现有计算方法的基础上,提出改善后的计算方法,其计算结果更合理。

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

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。