剪力钉单钉连接件的抗剪承载力分析

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1 概述

示。其中，剪力钉以及试件钢板采用实体单元SOLID185模拟，试件混凝土采用实体单元SOLID65模拟。

对于剪力钉连接件抗剪承载力的研究，国内外学者常通过大量的推出试验来回归其承载力计算公式，但是由于试验时所采用的模型几何尺寸及得到的破坏形态的差异，导致根据其承载力公式得出的计算值离散性较大。本文通过对各国规范及学者提出的关于单钉抗剪承载力的公式进行对比分析，以期得到合理的计算公式。

2 单钉推出试验有限元模拟

2.1 试验概况

文献[1]对剪力钉单钉连接件进行了推出试验，试件参数如下：试件每侧有2根φ22×200的剪力钉，其水平向间距为200mm。剪力钉推出试验试件混凝土材料为C50，剪力钉材料为ML15，钢板材料为Q345q。

2.2 有限元模型

本文采用有限元软件ANSYS对上述剪力钉单钉连接件推出试验进行实体有限元分析，有限元模型如图1所

图1 剪力钉单钉试件有限元模型

2.3 有限元计算结果与试验结果对比

通过对文献[1]中剪力钉单钉连接件的有限元分析，得出其抗剪承载力别如表1所示。可以看出，有限元计算结果略小于试验实测结果，且其差值仅为3%，从而证明了本文有限元分析方法的合理性。

表1 剪力钉单钉抗剪连接件抗剪承载力

3 剪力钉单钉连接件抗剪承载力对比分析

表2给出了包括国内外规范在内的4个具有代表性的剪力钉抗剪承载力计算公式。

根据以往研究结果，影响剪力钉连接件抗剪承载力的最主要参数为剪力钉直径与试件混凝土强度。因此，本文通过变换剪力钉直径以及混凝土强度等级这两种参数，并将各参数下有限元计算结果与代表性的剪力钉单钉连接件承载力公式计算结果进行对比分析，以得到合理的剪力钉单钉连接件抗剪承载力。

从表3可以看出，各公式中，以公式2计算结果与有限元结果最为相近，因此可将公式2作为剪力钉单钉连接件抗剪承载力的计算公式。

表2 具有代表性的剪力钉单钉连接件承载力计算公式

表3 各公式计算结果汇总（kN）

4 结语

本文通过与已有的剪力钉推出试验进行有限元模拟分析，验证了有限元分析的正确性；对剪力钉单钉抗剪承载力的代表性计算公式进行了分析；结合有限元模型，通过变换剪力钉直径以及混凝土强度等参数，对各代表性公式进行了对比分析，结果显示公式2与有限元计算值最为相近，文献[2]中公式可较为准确的预测剪力钉单钉连接件的抗剪承载力。

[1]张喜刚,刘玉擎.组合索塔锚固结构[M].北京:人民交通出版社,2010.

[2]Ollgaard H G,Slutter R G,Fisher J D.Shear strength of stud connectors in lightweight and normal-weight concrete [J].Engineering Jomal of Ameriean Institute of Steel Construetion,1971,8(2):55-64

[3]ANSI/AISC 360-05.Specification for structural steel build-ings[S].2005

[4]Eurocode 4:Design of composite steel and concrete struc-tures,Part1-1,Genaral rules and rules for buildings EN1994-1-1[S].2001

[5]GB50017-2003.钢结构设计规范[S].2003