预拉力对单向螺栓T形件连接节点受力性能影响的研究

作     者：张明普 

作者单位：河北建筑工程学院 

学位级别：硕士

导师姓名：刘仲洋

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：单向螺栓 螺栓预拉力 T形件 抗拉承载力 初始刚度 

摘      要：装配式钢结构建筑符合新型建筑工业化发展的需求,是当前我国大力发展的一类装配式建筑。梁柱连接节点始终是影响结构性能、可建造性和制作安装成本的关键环节。开口截面梁与空心钢管柱或钢管混凝土柱的全螺栓连接是近年来建筑钢结构领域的一个研究热点。单向螺栓因其可在柱壁单侧安装,实现单侧拧紧,受到国内外学者及工程技术人员的普遍关注,特别是针对自锁式单向螺栓开展了大量端板连接、T形件连接等梁柱节点的试验研究和数值模拟分析。高强螺栓的预拉力对连接节点各项性能均具有重要影响,一般通过拧紧力矩进行控制。单向螺栓与一般的高强螺栓工作机理不同,在相同的拧紧力矩作用下,其预拉力的数值不同。选用国内外研究较多的单向螺栓Hollo-Bolt进行研究,对单向螺栓单侧拧紧进行了有限元仿真模拟,探究单向螺栓拧紧力矩与螺栓预拉力及套筒张角之间的关系,简化方钢管柱—H型钢梁外伸端板单向螺栓连接节点为单向螺栓T形件连接节点,通过有限元软件模拟此连接节点,对此节点施加单调静力荷载,研究不同预拉力下节点的受力性能,在此基础上,研究T形件翼缘板的厚度、栓距、螺孔直径等T形件尺寸参数对连接节点力学性能的影响。得到如下结论:（1）对高强螺栓与单向螺栓施加相同的拧紧力矩,二者产生的螺栓预拉力不同,得到了单向螺栓拧紧力矩与预拉力的关系曲线,重新给出了计算单向螺栓预拉力的理论公式中扭矩系数K,并得到了单向螺栓预拉力与套筒张角关系曲线。（2）在单调静力荷载作用下,对于单向螺栓T形件连接节点,相同的尺寸参数下,提高单向螺栓预拉力,节点的抗拉承载力基本无变化,初始刚度得到提高。单向螺栓预拉力从26k N提高至100k N时,节点初始刚度均得到了不同程度的提高。（3）在单调静力荷载作用下,分析了单向螺栓T形件连接节点在59k N单向螺栓预拉力下的破坏模式与单向螺栓抗拉承载力。（4）分析了三种预拉力作用下T形件不同尺寸的节点的受力性能,得到了T形件各尺寸参数对单向螺栓T形件连接节点抗拉承载力和初始刚度的影响。