單邊螺栓背景介紹

傳統(tǒng)的建造方式以現(xiàn)場手工濕作業(yè)的生產方式為主，不僅生產效率低、建設周期長、能耗高、環(huán)境壓力大，而且建筑的質量和性能難以保證，壽命周期難以實現(xiàn)，既不適應國民經濟高速發(fā)展的節(jié)奏，又不能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，建筑業(yè)的進一步發(fā)展需以工業(yè)化裝配式的建造技術為基礎，實現(xiàn)產業(yè)轉型與升級。在這樣的大環(huán)境下，預制裝配式建筑成為發(fā)展熱點。

在預制裝配式建筑中，鋼管截面已作為柱構件受到廣泛認可和應用。應用于中低層建筑時，鋼管柱的柱壁通常比較薄柔，加上截面封閉，使得梁柱節(jié)點連接構造較H型鋼柱更加難于處理。目前普遍采用的方法為焊接，鋼管柱梁焊接節(jié)點包括內隔板式、外環(huán)板式、隔板貫通式等多種形式，其大多屬于剛性節(jié)點。1994年美國北嶺地震和1995年日本阪神地震的震害調查表明，鋼框架梁柱焊接剛性節(jié)點破壞非常嚴重，而螺栓連接節(jié)點破壞較為少見。

螺栓連接有利于加快施工速度，縮短工期，易于控制施工質量，受外界環(huán)境因素影響小，操作簡單，無需特殊技術工人，節(jié)省人工費，從而提高經濟效益。

對于H型鋼柱，采用高強度螺栓實現(xiàn)梁柱連接節(jié)點較為簡單，但就鋼管截面而言則不然，鋼管結構構件中存在手無法越過的遮擋部位，要進入到鋼管柱內部擰緊螺栓非常困難，如果能在不破壞鋼管其他部位的前提下，完成高強度螺栓連接，則可大大減少使用具有高度技術要求的焊工等技術力量，能夠用比較簡單的方法保證節(jié)點連接的質量，節(jié)省施工量和人工費。

單邊螺栓是一種可以滿足上述要求的工程解決方案。首先，通過合理的構造設計能夠實現(xiàn)單邊螺栓與國內外標準螺栓相近甚至相同的力學性能，包括抗拉、抗剪承載力等；其次，單邊螺栓可以從單側擰緊而不破壞鋼管，施工簡單方便，焊接量極小，適用于結構工程領域，具有很大的應用前景。

通過采取一定的構造措施，實現(xiàn)螺栓在封閉構件中的單邊固定，達到較好的連接效果。

本項目系統(tǒng)研究了復式鋼管混凝土鋼梁節(jié)點的受力性能，解決復式鋼管混凝土柱與鋼梁連接節(jié)點的基本理論問題，形成了實用了復式鋼管混凝土鋼梁節(jié)點設計方法。設計了適用于復式鋼管混凝土柱-鋼梁的四種類型節(jié)點，包括豎向肋板節(jié)點、外加強環(huán)板節(jié)點、鋼梁半穿心加腋型節(jié)點及單邊螺栓端板連接裝配式節(jié)點構造形式，均進行了低周反復荷載試驗，分析了各節(jié)點的工作機理和受力性能，確定有足夠的強度、良好的延性、滿足抗震設計要求的節(jié)點構造，以滿足工程應用需要; 最后結合理論研究、節(jié)點試驗結果和準確的非線性有限元分析，對節(jié)點進行了性能控制研究，包括節(jié)點性能指標的確定和計算、節(jié)點分類準則的建立和考慮結構整體與局部相關性的設計方法等內容，形成了復式鋼管混凝土鋼梁節(jié)點性能化設計理論。