加强式自攻螺钉连接抗剪性能及冷弯型钢组合墙体轴压承载力试验研究

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1、分类号:TU310710-2015128005硕士学位论文加强式自攻螺钉连接抗剪性能及冷弯型钢组合墙体轴压承载力试验研究张志宏导师姓名职称周天华教授申请学位级别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月31日学位授予单位长安大学Researchonshearperformanceofstrengthedself-drillngscrewconnectionsandaxialloadcapacityofcold-formedsteelframingwallsADissertat

2、ionSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangZhihongSupervisor：Prof.ZhouTianhuaChang’anUniversity,Xi’an,China摘要冷弯型钢组合墙体在水平荷载作用下的主要破坏特征为墙面板与墙体立柱之间的螺钉连接破坏以及墙面板在拼缝处的滑移，当墙面板拼缝发生滑移或螺钉连接破坏时，墙面板不能充分发挥其对墙体立柱的支撑作用，近而导致墙体丧失水平荷载作用下的承载力；竖向荷载作用下墙面板对墙体立柱的约束支撑限制其发生平面内的整体屈曲，其

3、主要破坏特征为墙体立柱端部的局部屈曲。综上，螺钉连接对冷弯型钢组合墙体的受力性能有着至关重要的作用，本文提出利用薄钢带加强螺钉连接的方法，来改善螺钉连接处的受力性能，对冷弯型钢组合墙体螺钉连接性能开展了理论及试验研究，同时，对螺钉孔经钢带加强后的组合墙体进行了轴压性能试验，具体研究内容如下：（1）本文把墙面板对墙体立柱的约束支撑等效为三个方向的弹簧约束，分别为平面内弹簧约束、平面外弹簧约束以及扭转弹簧约束，并提出了三个方向等效弹簧约束刚度的分析模型，推导了等效弹簧约束刚度的计算公式。（2）为了验证本文所提出的等效弹簧约

4、束刚度分析模型的正确性，研究不同面板材料（石膏板和OSB板）、墙面板厚度、自攻螺钉直径、加强钢带厚度以及墙体立柱壁厚对螺钉连接试件承载力及抗剪刚度的影响，设计了27个螺钉连接试件并进行了轴拉试验，对其抗剪连接刚度及承载力进行了试验及理论研究，研究结果表明：螺钉连接抗剪刚度及承载力与墙面板厚度、自攻螺钉直径、加强钢带厚度、墙体立柱壁厚成正相关，同时墙面板为OSB板连接试件的抗剪连接刚度及承载力均大于墙面板为石膏板连接试件的抗剪连接刚度及承载力。（3）为了验证所提出的墙面板隔板刚度分析模型，本文测定了墙面板的弹性模量，同时

5、利用ABAQUS有限元软件计算了石膏板和OSB板的隔板刚度并和文中的理论分析刚度进行了对比，验证了文中隔板刚度分析模型的正确性。（4）完成了三个足尺冷弯型钢组合墙体的轴压试验，分别为螺钉孔无钢带加强墙体、1.2mm厚和1.5mm厚钢带加强螺钉孔墙体，其破坏特征均为墙体立柱腹板先出现屈曲波形，随后在墙体立柱端部发生局部屈曲破坏，最后对试验结果进行了整理分析，分析结果表明：螺钉孔分别用1.2mm和1.5mm厚钢带加强的墙体轴压承载力相比螺钉孔无钢带加强墙体承载力提升分别为8.57%和17.85%；墙体轴压刚度基本没变化。关

6、键词：冷弯型钢组合墙体，钢带加强螺钉孔，约束刚度分析模型，轴压性能IAbstractThefailuremodesofthecold-formedsteelcompositewallunderhorizontalloadaremainlycharacterizedbythefailureofconnectionscrewbetweenthewallpanelandthecolumnaswellastheslippingoccurredatjointseamregiononthewallpanel.Whenaslippi

7、ngfailureoccurredattheconnectionseamregiononthewallpanelortheconnectionscrewisdestroyed,thesupportingfunctionofthewallpanelonthecolumnwouldnotbeexploitedfully,whichsubsequentlyresultinthecompletelossofthebearingcapacityofthewallpanel.Underverticalloading,thecold

8、-formedsteelcompositewallplaysaroleasaconstraintsupportforrestrictingthein-planeoverallbucklingofthecolumn,where,thereby,thefailuremodeofthecold-formedsteelcompositew