波峰連接的受力蒙皮體系靜力性能研究.pdf

1、相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言，受力蒙皮結(jié)構(gòu)是一種高效的結(jié)構(gòu)體系。它能充分利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)在其自身平面的抗剪性能，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)也成為受力結(jié)構(gòu)的重要組成部分，參與整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的工作，增加結(jié)構(gòu)的整體剛度，同時(shí)還可提高被支撐構(gòu)件的穩(wěn)定性，這不僅能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能，還能獲得相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。
　　為了滿足防水要求，我國大部分輕鋼結(jié)構(gòu)的屋面面層在采用自攻螺釘連接壓型鋼板時(shí)，不再采用波谷連接形式，而改用在波峰處與檁條相連的形式。已有的研究證明，這種

2、連接形式也具有相當(dāng)?shù)氖芰γ善ぷ饔每少Y利用，但缺乏深入的研究。針對(duì)我國的工程實(shí)際，本文在前人的研究成果基礎(chǔ)上，主要進(jìn)行了以下工作。
　　目前，國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范和建議均規(guī)定只有連接件在壓型鋼板的波谷與檁條及周邊構(gòu)件緊密相連才可考慮受力蒙皮作用，這些標(biāo)準(zhǔn)所給出的某些連接件的抗剪強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式，也全部基于波谷連接的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。針對(duì)我國目前的工程需要，對(duì)自攻螺釘波峰連接的連接件和拉鉚釘連接件的抗剪性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。詳細(xì)研究了厚板厚度、壓型鋼板類

3、型、有無壓型鋼板、厚板截面形式等參數(shù)變化對(duì)自攻螺釘波峰連接件的抗剪性能的影響，以及薄板厚度變化對(duì)拉鉚釘連接件的抗剪性能的影響。
　　通過對(duì)自攻螺釘波峰連接件的試驗(yàn)研究，得出如下結(jié)論：（1）厚板過薄時(shí)，對(duì)螺釘根部錨固不足，會(huì)導(dǎo)致螺釘在受力過程中傾斜，使試件的抗剪承載力大大增加而剛度降低。但當(dāng)厚板達(dá)到一定厚度后，厚板厚度的變化對(duì)試件抗剪承載力影響不大；（2）厚板越薄，試件的抗剪性能對(duì)板上預(yù)制孔的情況以及一些安裝細(xì)節(jié)越敏感；（3）厚板厚

4、度越大，試件的抗剪剛度越大；（4）無論是抗剪強(qiáng)度還是抗剪剛度，波峰連接都遠(yuǎn)低于波谷連接。
　　通過對(duì)拉鉚釘連接件的抗剪性能試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論：（1）拉鉚釘連接的破壞是一種脆性破壞，在達(dá)到極限荷載之前，其變形都很??；（2）板厚對(duì)拉鉚釘連接強(qiáng)度影響不大，但對(duì)剛度影響非常大，板厚越厚，剛度越大。
　　采用ANSYS有限元軟件對(duì)六組自攻螺釘波峰連接件的抗剪性能進(jìn)行建模分析，分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。據(jù)此，開展了自攻螺釘波峰連接

5、抗剪性能的數(shù)值模擬參數(shù)分析，研究了厚板厚度、自攻螺釘直徑、壓型鋼板厚度等參數(shù)對(duì)連接件抗剪性能的影響，并通過對(duì)比分析各曲線散點(diǎn)的分布，建立了自攻螺釘波峰連接件的抗剪承載力公式，公式計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果吻合較好。
　　在波峰連接件的抗剪試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，采用ANSYS有限元程序?qū)山M波峰連接的受力蒙皮體系的抗剪試驗(yàn)進(jìn)行了有限元模擬，與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，然后選取壓型鋼板厚度和邊部自攻螺釘間距兩個(gè)參數(shù)對(duì)受力蒙皮體進(jìn)行了參數(shù)分析。最后推導(dǎo)

6、得到了波峰連接的受力蒙皮體系的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，并與SDI方法和ECCS方法進(jìn)行了比較，本文方法得到的蒙皮體的強(qiáng)度值更接近于試驗(yàn)值。
　　檁條在風(fēng)吸力作用下，由于下翼緣受壓，極容易發(fā)生失穩(wěn)破壞。很多研究者分別采用了不同的方法進(jìn)行了模擬。列舉了目前幾種典型的數(shù)值分析模型，并通過試驗(yàn)算例對(duì)其進(jìn)行了比較，然后分別采用三種模型對(duì)兩組受風(fēng)吸力的檁條算例進(jìn)行了分析。最后采用ANSYS程序?qū)︼L(fēng)吸力作用下的C型檁條建立了簡(jiǎn)化模型，進(jìn)行了大量的參數(shù)分析