冷弯薄壁型钢自攻自钻螺钉连接抗剪承载力性能研究

摘要

自攻自钻螺钉连接是冷弯薄壁型钢结构体系中一种主要的连接形式。本文采用试验和数值分析两种方法,对冷弯薄壁型钢自攻自钻螺钉连接的抗剪承载力性能进行了研究,并提出了建议设计方法。
　　 首先,对单颗自攻自钻螺钉连接件和自攻自钻螺钉群连接件进行了抗剪承载力试验研究。详细介绍了试验装置、试验方法、试件破坏过程及对试验结果的分析等。依据试验,考察了冷弯薄壁型钢自攻自钻螺钉连接件的受力机理及破坏模式。试验结果表明：自攻自钻螺钉群连接件具有“群体折减效应”。
　　 然后,采用ANSYS有限元程序对冷弯薄壁型钢自攻自钻螺钉连接件进行了数值模拟分析。模型的建立考虑了几何非线性、材料非线性及接触非线性。采用实体单元模拟连接板件及螺钉,在连接板件钉孔部位建立接触状态,求解方法由ANSYS程序自动选择。将有限元分析与试验结果进行对比,验证有限元模型的正确性。在此基础上,对连接螺钉直径、连接板件厚度、螺钉排列方式、螺钉个数及螺钉间距等影响因素进行参数分析,结果表明：单钉连接件的抗剪承载力随螺钉直径的增加而提高；螺钉个数和螺钉间距是影响自攻自钻螺钉群连接件抗剪承载力的主要因素；而螺钉排列方式对自攻自钻螺钉连接件的抗剪承载力影响不大。
　　 最后,在试验及数值分析的基础上,提出了冷弯薄壁型钢自攻自钻螺钉连接抗剪承载力的设计计算方法及构造建议,建议设计方法的计算结果与试验结果和有限元分析结果吻合较好,证明本文建议方法安全可行。