韩 威， 朱 华， 周 安

(1.合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009；2.安徽寰宇建筑设计院，安徽 合肥 230051)

0 引 言

随着轻钢结构建筑体系的快速发展和冷弯薄壁型钢的广泛使用,自攻螺钉连接抗剪性能[1-3]也越来越被人们所重视,国内外大量试验结果表明,冷弯薄壁型钢之间自攻螺钉连接的抗剪性能对冷弯薄壁型钢结构的承载能力有着重要影响,同时准确模拟自攻螺钉连接也是冷弯薄壁型钢结构有限元数值模拟分析的关键。自攻螺钉连接的有限元模拟方法各有不同,目前主要有四种方法被用于冷弯薄壁型钢之间自攻螺钉的模拟[4]:耦合节点自由度法、笛卡尔型连接单元法、接触关系法和非线性弹簧单元法。本次研究方法为非线性弹簧单元法[5,6]:在冷弯薄壁型钢连接节点处分别沿着X、Y、Z轴方向定义一个非线性弹簧单元,在剪切方向,非线性弹簧的刚度按照相应试件抗剪试验数据在ABAQUS的INP文件中定义。而本文根据单颗自攻螺钉连接件的剪切-滑移曲线拟合出自攻螺钉连接剪切-滑移分段式本构模型,并利用本构模型重新定义非线性弹簧的刚度。

1 单颗自攻螺钉连接抗剪性能试验

本次试验包括18组冷弯薄壁型钢单颗自攻螺钉连接试件,每组重复试件为2个,共36个试件。试验试件分别采用3种不同厚度的冷轧薄钢板作为母材(截面尺寸分别300 mm×50 mm×1 mm、300 mm×50 mm×1.5 mm、300 mm×50 mm×2 mm),通过采用3种不同直径的自攻螺钉(外六角钻尾螺钉,直径为4.8 mm、5.5 mm、6.3 mm,长度均为50 mm)连接而成。自攻螺钉连接试件按美国 AISI TS4-02 规范推荐方法及尺寸进行制作,螺钉端距和边距按我国规范GB 50018-2002规定的构造要求设计,试件设计如图1所示,编号如图2所示。……