采用自攻螺钉连接的钢管桁架节点承载力及影响因素研究

论文摘要

本文研究的是一种新型的轻钢龙骨结构体系。这种结构体系的基本受力单元是桁架,而桁架是由方(矩)形钢管和扣件连接件通过自攻螺钉连接而成。由于具有重量轻、标准化程度高、空间布置灵活、抗震性能好、可工业.化生产、建设周期短、环保节能等优点,使得这种结构的应用越来越多,同时也吸引了大量的研究者进入这个新领域。该结构体系在我国还处于研究和推广阶段,但在低、多层民用建筑和中、小跨厂房中市场需求巨大。本文以采用标准连接件和自攻螺钉连接的钢管桁架节点为研究对象,所做的工作如下：1、介绍了新型轻钢龙骨体系钢管桁架各种节点的连接方法,找出了自攻螺钉在设计荷载作用下部分螺钉螺帽被剪断的原因,提出了采用自攻螺钉和扣件连接件的节点设计方法。2、在试验基础上,提出了扣件连接件节点的有限元建模方法,获得了典型扣件连接件在轴向受压状态的极限承载力和破坏模态,并与试验结果进行分析比较,证明了有限元建模方法的合理性和正确性,为该系列节点的理论分析提出一种研究方法。3、针对不同扣件连接件节点形式进行一系列有限元分析,得出各扣件连接件节点的极限承载力和荷载—位移曲线,并考虑连接件的不同厚度对扣件连接件和节点极限承载力的影响,为扣件连接件的节点设计提供参考。本文计算的各种扣件连接件和扣件节点的极限承载力及破坏模态可为新型轻钢龙骨体系的工程应用提供理论支持及数值参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 钢管结构的发展、应用及特点
• 1.1.1 钢管结构在建筑工程中的发展和应用
• 1.1.2 钢管结构的特点
• 1.2 桁架结构的原理及分类
• 1.2.1 桁架结构原理
• 1.2.2 桁架结构分类
• 1.3 管桁架构造与节点研究
• 1.3.1 钢管材料及制造
• 1.3.2 常见钢管桁架节点分类
• 1.3.3 一种新型的管桁架节点
• 1.3.4 管桁架节点的研究
• 1.4 课题的提出
• 1.4.1 本文的研究内容
• 1.4.2 本文的研究目的和意义
• 第二章 管桁架采用自攻螺钉连接的方法
• 2.1 一种新型的轻钢龙骨体系
• 2.1.1 新型轻钢龙骨体系简介
• 2.1.2 新型轻钢龙骨体系钢管桁架的做法
• 2.2 管桁架采用自攻钉连接的方法综述
• 2.2.1 扣件连接件的构造及特点
• 2.2.2 自攻螺钉
• 2.3 管桁架直杆连接的方法
• 2.3.1 直"T"字型节点
• 2.3.2 "C"字型节点
• 2.3.3 "Z"字型节点
• 2.3.4 "几"字型节点
• 2.4 管桁架斜杆连接的方法
• 2.4.1 两杆型节点
• 2.4.2 三杆型节点
• 2.4.3 四杆型节点
• 2.5 节点设计方法
• 2.5.1 自攻螺钉抗剪连接的破坏模式
• 2.5.2 各国规范中自攻螺钉连接件的抗剪强度计算方法
• 2.5.3 新型轻钢龙骨体系桁架节点设计方法
• 第三章 管桁架节点的有限元建模方法及验证
• 3.1 有限元建模方法
• 3.1.1 模型的建立
• 3.1.2 网格划分和边界条件
• 3.1.3 非线性设定
• 3.2 计算结果整理及分析
• 3.2.1 "C"字型扣件连接件的受压连接
• 3.2.2 "Z"字型扣件连接件的受压连接
• 3.2.3 "几"字型扣件连接件的受压连接
• 3.3 计算结果的验证
• 3.4 本章小结
• 第四章 直杆和斜杆连接的管桁架节点承载力分析
• 4.1 有限元模型的建立
• 4.1.1 "Z"字型节点模型的建立
• 4.1.2 "几"字型节点模型的建立
• 4.1.3 直"T"字型节点模型的建立
• 4.1.4 斜"T"字型节点模型的建立
• 4.1.5 三杆型节点模型的建立
• 4.1.6 四杆型节点模型的建立
• 4.2 直杆型节点的承载力分析
• 4.2.1 "Z"字型节点的承载力分析
• 4.2.2 "几"字型节点的承载力分析
• 4.3 斜杆型节点的承载力分析
• 4.3.1 两杆型节点的承载力分析
• 4.3.2 三杆型节点的承载力分析
• 4.3.3 四杆型节点的承载力分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 管桁架节点承载力的影响因素研究
• 5.1. 厚度对"C"字型扣件连接件承载力的影响
• 5.1.1 "C"字型扣件连接件的破坏模态
• 5.1.2 "C"字型扣件连接件的承载力
• 5.2 厚度对"Z"字型扣件连接件承载力的影响
• 5.2.1 "Z"字型扣件连接件的破坏模态
• 5.2.2 "Z"字型扣件连接件的承载力
• 5.3 厚度对"几"字型扣件连接件承载力的影响
• 5.3.1 "几"字型扣件连接件的破坏模态
• 5.3.2 "几"字型扣件连接件的承载力
• 5.4 厚度对两杆型节点承载力的影响
• 5.4.1 厚度对直"T"字型节点承载力的影响
• 5.4.2 厚度对斜"T"字型节点的承载力的影响
• 5.5 厚度对三杆型节点承载力的影响
• 5.5.1 三杆型节点的破坏模态
• 5.5.2 三杆型节点的承载力
• 5.6 厚度对四杆型节点承载力的影响
• 5.6.1 四杆型节点的破坏模态
• 5.6.2 四杆型节点的承载力
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间公开发表的论文
• 致谢