留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

模块化钢结构双向螺栓连接方管柱-柱节点抗拉性能研究

张明亮 陈浩 王其良

张明亮, 陈浩, 王其良. 模块化钢结构双向螺栓连接方管柱-柱节点抗拉性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(8): 20-28. doi: 10.13206/j.gjgS23062701
引用本文: 张明亮, 陈浩, 王其良. 模块化钢结构双向螺栓连接方管柱-柱节点抗拉性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(8): 20-28. doi: 10.13206/j.gjgS23062701
Mingliang Zhang, Hao Chen, Qiliang Wang. Study on Tensile Performance of Square Tubular Column-Column Joints of Modular Steel Structure with Bidirectional Bolt Connection[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(8): 20-28. doi: 10.13206/j.gjgS23062701
Citation: Mingliang Zhang, Hao Chen, Qiliang Wang. Study on Tensile Performance of Square Tubular Column-Column Joints of Modular Steel Structure with Bidirectional Bolt Connection[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(8): 20-28. doi: 10.13206/j.gjgS23062701

模块化钢结构双向螺栓连接方管柱-柱节点抗拉性能研究

doi: 10.13206/j.gjgS23062701
基金项目: 

湖南建工集团科技计划项目(JGJTK2019-02)

国家自然科学基金项目(51978662)

详细信息
    作者简介:

    张明亮,正高级工程师,一级注册建造师,主要从事钢结构、智能建造及施工技术管理工作。Email:hnjgzml@163.com

Study on Tensile Performance of Square Tubular Column-Column Joints of Modular Steel Structure with Bidirectional Bolt Connection

  • 摘要: 模块化钢结构建筑是一种新型装配式建筑,其具备较高的工业化水平,在国内得到了大力发展。雄安新区容城县贾光中学扩建项目工程采用模块化钢结构叠箱体系,为便于上下单元房模块间连接和安装,提出一种新型单元房承插式连接柱-柱节点,该节点通过螺栓与套筒实现上下柱连接,单元房之间竖向连接在风荷载作用以及多遇地震作用下不应发生竖向分离,对3个足尺节点试件进行抗拉试验,分析其破坏形态、螺栓剪力分布和抗拉承载能力等,探讨了节点有无注浆和螺栓数量对节点承载能力的影响;基于现有文献中高强螺栓抗剪承载力设计值计算方法,提出了该新型节点的抗拉强度设计公式;建立了可靠的数值模型,对螺栓数量和螺栓直径进行了参数分析,研究其对节点抗拉承载力的影响,并将参数化分析结果与理论计算结果进行对比。
    研究结果表明:在轴向荷载作用下,试件均发生高强螺栓群剪切破坏,同时无浆节点试件发生内套筒孔壁压屈,灌浆节点试件出现灌浆料局部压溃现象,并伴随着钢材与灌浆料界面间的黏结破坏;试验加载前期,高强螺栓群所受剪力呈端部大、中心小的分布,加载后期,高强螺栓群的剪力差值逐渐减小,达到极限承载力时,高强螺栓群所受剪力趋于均匀分布;该新型节点依靠高强螺栓群抗剪承担轴向拉力荷载,单个螺栓的抗剪承载力平均值较GB 50017—2017《钢结构设计标准》计算值提高了76.9%;节点注入灌浆料后,灌浆料和高强螺栓协同工作,抗拉承载力较无浆节点提高14.1%;螺栓数量由3个增至5个,由于摩擦力增大和单个螺栓所受剪力的减小,节点抗拉承载力提高80.9%;增大螺栓直径,则弹性阶段螺栓预紧力提高、塑性阶段螺杆与孔壁的接触面积增大,节点的抗拉承载力增大;有限元参数化分析结果和理论计算结果误差均控制在10%以内,所提出的节点抗拉强度设计公式较为准确地预测了该新型节点在轴向拉力作用下的抗拉承载能力,为实际工程应用提供理论参考。
  • [1] 陈志华,钟旭,余玉洁,等.多层模块钢结构住宅项目关键技术及实践[J].建筑技术,2018,49(4):372-376.
    [2] 陈红磊,陈琛,李国强,等.模块化钢结构建筑模块间节点的研究综述[J].钢结构,2018,33(12):1-5

    ,27.
    [3] 丁阳,邓恩峰,宗亮,等.模块化钢结构建筑连接节点研究进展[J].建筑结构学报,2019,40(3):33-40.
    [4] 杨松森,王燕,马强强.装配式外套筒-加强式外伸端板组件梁柱连接节点抗震性能试验研究[J].土木工程学报, 2017, 50(11):76-86.
    [5] 马吉,方有珍,陆承铎,等.薄钢管PEC柱-钢梁端板对拉螺栓连接滞回性能试验研究[J].工程力学,2013,30(6):107-115.
    [6] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计标准:GB/T 50011-2010[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2024.
    [7] 中华人民共和国住房和城乡建设部.钢结构设计标准:GB 50017-2017[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2018.
    [8] 全国钢标准化技术委员会.钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备:GB/T 2975-2018[S]. 北京:中国标准出版社,2018.
    [9] 全国钢标准化技术委员会.金属材料 拉伸试验:第1部分:室温试验方法:GB/T 228 1-2021[S]. 北京:中国标准出版社,2021.
    [10] 全国紧固件标准化技术委员会.紧固件机械性能有色金属制造的螺栓、螺钉、螺柱和螺母:GB/T 3098 1-2010[S].北京:中国标准出版社,2010.
    [11] 中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土物理力学性能试验方法标准:GB/T 50081-2019[S].北京:中国建筑工业出版社,2019.
    [12] 杜运兴,欧阳卿.高强螺栓承压型连接抗剪承载力计算[J].湖南大学学报(自然科学版),2013,40(3):21-25.
    [13] Kwon G, Engelhardt M D, Dcingner R E. Behavior of post-installed shear connectors under static and fatigue loading[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2010, 66(4):532-541.
    [14] Liu X P, Bradford M A, Lee M. Behavior of high-strength friction-grip bolted shear connectors in sustainable composite beams[J/OL]. Journal of Structural Engineering, 2015, 141(6).[2015-07-24]https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001090.
    [15] 邢颖,刘雁斌,史才军,等.可恢复组合梁中高强螺栓连接件的抗剪性能研究[J].中国公路学报, 2023,36(6):132-142.
    [16] 张耀春,郜京峰,姚淇誉,等.薄壁设肋方钢管混凝土柱穿心高强螺栓的抗剪性能[J].华南理工大学学报(自然科学版),2009,37(12):111-117.
    [17] 刘中良, 陈俊, 霍静思. 装配式组合梁高强螺栓连接件抗剪性能试验研究[J]. 建筑结构学报, 2017, 47(10):65-70

    ,64.
    [18] 陈俊, 汪威, 丁发兴,等. 钢-混凝土组合梁高强螺栓抗剪连接件受剪性能[J].铁道科学与工程学报, 2019, 16(10):2553-2561.
    [19] Lu Z H, Zhao Y G. Empirical stress-strain model for unconfined high-strength concrete under uniaxial compression[J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2010, 22(11):1181-1186.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  49
  • HTML全文浏览量:  4
  • PDF下载量:  3
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-27
  • 网络出版日期:  2024-09-19

目录

    /

    返回文章
    返回