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重组竹-钢夹板螺栓连接节点承载特性和破坏形态

         
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摘要

[目的]研究重组竹-钢夹板单螺栓连接节点承载特性和破坏形态,为竹结构螺栓连接设计与应用提供参考和借鉴.[方法]采用正交设计方案,对重组竹-钢夹板单螺栓连接节点试样进行单轴压缩加载试验,利用方差分析和多重比较法分析螺栓直径、主构件厚度和端距对初始和屈服后刚度(K1、K2)、屈服和极限载荷(Fy、Fu)及延性率的影响规律.[结果]螺栓直径对初始和屈服后刚度(K1、K2)、屈服和极限载荷(Fy、Fu)及延性率具有显著影响,随螺栓直径增大,螺栓连接节点的初始和屈服后刚度(K1、K2)、屈服和极限载荷(Fy、Fu)显著增加,但延性率明显减小;主构件厚度对初始和屈服后刚度(K1、K2)、极限载荷(Fu)及延性率影响显著,但对屈服载荷(Fy)无显著影响;端距对屈服后刚度(K2)、极限载荷(Fu)及延性率影响显著,但对初始刚度(K1)和屈服载荷(Fy)无显著影响.钢夹板单螺栓连接重组竹的有效破坏主要以Ⅱ型和Ⅲ型2种破坏模式呈现,且当厚径比(L/D)处于3.75～6.00之间时,螺栓呈现"单铰"屈服模式;当厚径比(L/D)处于6.00～13.50之间时,螺栓呈现"双铰"屈服模式.[结论]重组竹-钢夹板螺栓连接节点承载性能和破坏形态受螺栓直径、主构件厚度和端距的共同影响,重组竹-钢夹板单螺栓连接节点的最小主构件厚度和最小端距可分别设置为90 mm和4d(d为螺栓直径),此时节点各承载性能趋于稳定且延性率达到最佳状态.当节点试样满足最小端距和主构件厚度要求时,螺栓屈服模式随厚径比(L/D)增大逐渐由"单铰"屈服转变为"双铰"屈服,节点最终破坏表现为主构件销槽承压和螺栓弯曲同时发生,此时主构件和螺栓均能充分发挥材料的力学性能,是较为合理的破坏模式.

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