钢木组合结构自攻螺钉单剪节点试验研究
钢木组合体系兼具了两种材料的优势,在村镇住宅、大跨度结构等建筑体系中均有一定的应用前景.销轴类节点是钢木组合体系中常见的连接形式,其力学特性显著影响结构体系的性能,其中螺栓和钉为销轴的常见形式.为准确评估薄壁钢——木的自攻螺钉连接节点的抗剪性能,从节点抗剪试验、理论推导两个方面进行了研究.同时对潜在的结构材——速生木的力学性能进行了校核.为研究木材与薄壁型钢(2 mm)小直径自攻螺钉(直径<6 mm)连接节点的抗剪性能,设计了11种单调荷载下的单剪连接节点并进行了相关试验.对木材种类、钉的尺寸、连接方向等参数进行分析,得到了自攻螺钉连接节点的破坏模式、承载力及刚度、延性系数、割线刚度等力学特性.在GB 50005—2017《木结构设计标准》的基础上,对薄壁钢-木自攻螺钉连接节点典型破坏模式的承载力进行了分析.结果表明:速生木材的强度可满足连接需求,木材种类的变化对自攻螺钉连接节点的抗剪性能有一定的影响,但钉尺寸、类型、嵌入长度的改变显著影响节点的破坏模式、峰值承载力,国产杉木、杨木以及辐射虽低于常见建材——花旗松、樟子松,但仍有足够的连接强度;自攻螺钉-钢木组合连接节点主要有自攻螺钉钉杆剪断、钉拔出、木材破坏三种破坏模式,其中自攻螺钉剪断是最为常见的破坏情况,在螺钉的嵌入长度较小时,易发生自攻螺钉拔出的破坏情况,木材横纹钉节点时,易因横纹受拉发生脆性断裂,实际情况应避免;燕尾自攻螺钉连接节点在钢板-木结构构件中有着较好的峰值承载力(3 kN左右),但其因螺钉的脆性断裂延性较差,平均延性系数为2,减小嵌入长度可增加连接节点的延性;对自攻螺钉连接节点的抗剪承载力进行了理论推导和机理分析,基于GB 50005—2017等国内规范基础上的分析和校核结果表明,现有标准因未充分考虑绳效应,承载力均小于试验实测值,且不同于纯钢或纯木的销轴类连接节点,薄壁钢-木自攻螺钉连接节点以弯剪破坏为主,由GB 50005—2017得出的设计值约占承载力实际值的30％～45％.
钢木组合结构、自攻螺钉、抗剪性能
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TU366.2;U441;TU931
国家重点研发计划2019YFD1101001-03
2022-09-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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