不绣钢螺栓连接节点抗剪性能研究

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1、不绣钢螺栓连接节点抗剪性能研究-->第1章绪论1.1引言碳素钢作为结构构件的应用十分广泛，其不利的一方面也随之展现出来，像耐腐蚀性、耐久性和耐火性能差以及维护费用高等问题都暴露出来。与此相对，不锈钢材料能够弥补这些缺陷，且外形美观大方，材料成本较碳素钢略高，一定程度上制约着不锈钢在建筑结构中的应用。但随着建筑可持续发展的理念深入人心，不锈钢材料可望成为一种应用前景较好的绿色建筑材料[1]，并以其后期维护成低廉而备受青睐。欧洲、美国、日本、澳大利亚及新西兰均已经颁布建筑结构不锈钢设计规范，国内也于2015正式颁布

2、《不锈钢结构技术规范》[2]。本文主要针对不锈钢构件螺栓连接节点进行研究，旨在提出适合我国不锈钢材料的螺栓抗剪承载力设计公式。.........1.2不锈钢材料及其应用通常我们所说的不锈钢是指耐蒸汽、空气、水等弱腐蚀介质或具有不锈性，其铬含量应至少大于10.5%，碳含量不应超过1.2%的耐腐蚀合金钢[2]。不锈钢之所以不生锈于材料中添加铬元素，其内部的化学反应能使材料抵抗腐蚀破坏，故不锈钢材料主要控制其铬含量，各国的不锈钢材料中铬含量质量分数要求不一，我国一般认为不应小于12%。不锈钢的耐腐蚀性是材料中各种不同

3、成分相互作用的结果，其改变了材料表面钝化膜的化学组成，且强化其在苛刻介质中的耐腐蚀性能，最后各种合金元素也使不锈钢材料获得足够的强度、塑性和韧性，以及良好的工艺性能，如可焊接性、耐热性、易加工成型性[3]。不锈钢按组织状态分为：铁素体钢、奥氏体钢、马氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等[3]。与碳素钢材料相比，不锈钢材料具有以下几个显著的特点：（1）较低的比例极限以及非线性的本构关系，材料应变硬化较高；（2）拉压方向力学性能不同，显示其

4、各向异性性能；（3）材料力学性能受冷弯加工影响较为明显，且不同类型的不锈钢受冷弯影响表现不一[3]。不锈钢显著的优点促使其在重工业、轻工业、生活用品以及建筑装饰等行业中获得了广泛的应用。近些年来，由于碳钢材料耐腐蚀性差、耐火性差等缺点，导致碳钢后期维护成本很高，且施工工艺复杂，促进不锈钢材料从传统的建筑装饰领域扩展到建筑结构构件领域，在世界上已经有一些建筑采用不锈钢作为结构构件，比较有名的不锈钢建筑有巴黎卢浮宫“金字塔”、香港Stonecutters大桥和清华大学游泳馆等；由此可见研究各种情况下不锈钢构件的力学

5、性能就显得非常重要。..........第2章不锈钢螺栓连接节点各国规范的比较分析2.1引言研究和利用不锈钢作为建筑的结构构件是始于康奈尔大学的Johnson和Winter，当时是由AISI发起为了满足编制不锈钢设计规范的需要。基于Johnson和Winter和其他研究者的工作成果，第一版“轻型冷成型不锈钢构件设计规范”被AISI出版于1968年，修订版《冷成型不锈钢构件设计规范》出版于1974年[1]。随后，ANSI/ASCE8-90《冷成型不锈钢结构构件设计规范》出版于1990年，再后来美国SEI/ASCE

6、8-02标准修订版于2002年出版，该修订版引进了极限状态法，但其仅适用于冷弯成型不锈钢构件的设计，且该规范没有提到焊接方面的设计、防火设计以及疲劳设计[1]。在欧洲，欧洲标准委员会（CEN）制定的标准（代号EN）已经或正在取代欧盟各国原有的标准，现行的欧洲不锈钢规范是EN1993-1-4:2006，事实上，其与欧洲不锈钢设计手册中关于结构不锈钢中的抗力设计方面都是以EN1993-1-8[21]和EN1993-1-3为基础，仅有一些范围较小的修改，该规范对冷成型和热轧型不锈钢都适用，设计条文非常详细。日本的不锈

7、钢结构用于建筑的研究可追溯到八十年代后期，由于高层建筑的兴起，很多工程师和研究者尝试在重型钢结构中用不锈钢，这促使制定了《结构重型钢结构设计规范》，其主要针对热轧不锈钢。1995年日本不锈钢建筑协会编制了日本不锈钢设计标准，而后，日本不锈钢建筑结构设计标准JISG4321于2000年出版，采用两种方法设计，设计规定较全面。基于Kuura等[1]人的研究，2001年，日本不锈钢建筑协会出版了关于薄壁不锈钢的设计方法规范：《轻型不锈钢结构设计手册》。国际标准版本的不锈钢螺栓标准ISO3506，其是基于ENV1993

8、-1-1和ENV1993-1-4的相关规定而，其主要适用奥氏体型不锈钢。其他国家像加拿大、南非等的不锈钢规范就不再一一赘述。...........2.2不锈钢螺栓连接节点中连接板件承载力的规范对比尽管现今国内不锈钢作为结构构件在建筑工程中使用还十分有限，但不可否认在未来不锈钢材料以其优越的性能，必会在建筑工程领域得到越来越广泛的使用。本章通过将欧洲、美国及日本规范与中国规范中不锈钢螺栓