本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)試?yán)涑尚弯擙埞桥c建筑板材間的自攻螺釘連接件的抗拔性能實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)施方式。

背景技術(shù)：

鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用非常廣泛。與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有材質(zhì)均勻、性能好、強(qiáng)度和強(qiáng)質(zhì)比高、延性好、抗震能力強(qiáng)等特點(diǎn)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)鋼產(chǎn)量早已位居世界首位，遠(yuǎn)超其他國(guó)家，國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)也得到快速發(fā)展。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑占鋼產(chǎn)量的比重仍明顯偏低，同時(shí)，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)在節(jié)能降耗可循環(huán)利用、工業(yè)化生產(chǎn)、大企業(yè)集團(tuán)運(yùn)營(yíng)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化等方面仍存在明顯差距。我國(guó)正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，年項(xiàng)目建設(shè)工程量龐大，資源消耗嚴(yán)重，環(huán)境惡化壓力巨大，發(fā)展綠色建筑已被列為國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要中重點(diǎn)領(lǐng)域中的優(yōu)先主題，因此，大力發(fā)展綠色環(huán)保、抗震性能優(yōu)異的鋼結(jié)構(gòu)建筑符合我國(guó)基本國(guó)情，對(duì)節(jié)約資源和能源，減少環(huán)境污染，促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，同時(shí)也是在國(guó)家提出“建筑工業(yè)化”背景下，加快我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化的一條有效途徑。

鋼龍骨在鋼結(jié)構(gòu)建筑中具有非常重要的用途，如在冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)中，鋼龍骨作為豎向承重構(gòu)件使用。鋼龍骨時(shí)常與其他材料配合使用、協(xié)同工作，以達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短的效果。例如因?yàn)殇摬脑诟邷叵聵O易軟化喪失剛度，所以鋼結(jié)構(gòu)普遍存在防火的問(wèn)題，而在龍骨側(cè)翼設(shè)置防火石膏板作為墻板的一部分，可以大大增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)耐火性能，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。然而，其他材料，尤其是板材與鋼龍骨側(cè)翼連接時(shí)，連接件的選用和受力性能尚待研究。建筑板材容易因?yàn)閭?cè)向受力、局部失穩(wěn)導(dǎo)致垂直于建筑板材平面方向的變形，這時(shí)鋼龍骨和建筑板材兩者之間的連接件的抗拉性能就將受到考驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)冷成型鋼龍骨與建筑板材間的連接件的抗拔性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)裝置可以為研究這方面的受力性能提供很大的幫助。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于測(cè)試?yán)涑尚弯擙埞桥c建筑板材的自攻螺釘連接件抗拔性能的實(shí)驗(yàn)裝置的問(wèn)題，提出一種用于測(cè)試自攻螺釘抗拔連接性能的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)施方式。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

用于測(cè)試自攻螺釘抗拔連接性能的實(shí)驗(yàn)裝置，包括上部連接部件和下部連接部件，所述上部連接部件包括圓柱體銷(xiāo)形連接塊一(1)和方形鋼端板(2)，所述圓柱體銷(xiāo)形連接塊一(1)的外圓周面上開(kāi)設(shè)有通孔一(11)，且所述圓柱體銷(xiāo)形連接塊一(1)豎直固定在方形鋼端板(2)中部，所述方形鋼端板(2)上開(kāi)設(shè)有螺栓孔一，所述螺栓孔一圍繞圓柱體銷(xiāo)形連接塊一(1)均勻分布；

所述下部連接部件包括正方形上平板(3)、正方形下平板(4)，所述正方形上平板(3)和正方形下平板(4)均開(kāi)設(shè)有螺栓孔二，通過(guò)螺栓二將正方形上平板(3)和正方形下平板(4)連接，所述正方形下平板(4)上遠(yuǎn)離正方形上平板(3)的一側(cè)安裝有圓柱體銷(xiāo)形連接塊二(5)，且所述圓柱體銷(xiāo)形連接塊二(5)豎直固定在正方形下平板(4)的中部，所述圓柱體銷(xiāo)形連接塊二(5)的外圓周面上開(kāi)設(shè)有通孔二，所述正方形上平板(3)中部開(kāi)設(shè)有正方形開(kāi)口(7)，所述正方形下平板(4)上開(kāi)設(shè)有長(zhǎng)方形開(kāi)口(8)，所述長(zhǎng)方形開(kāi)口(8)位于圓柱體銷(xiāo)形連接塊二(5)的左右兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述通孔一(11)和通孔二的尺寸相同。

進(jìn)一步的，所述螺栓孔一有4～6個(gè)，且所述螺栓孔一的直徑是螺栓孔二的直徑的2～3倍。

進(jìn)一步的，所述正方形上平板(3)與正方形下平板(4)的平面尺寸相同。

進(jìn)一步的，所述正方形上平板(3)上開(kāi)設(shè)的螺栓孔二為8～16個(gè)，所述螺栓孔二沿正方形上平板(3)的四條邊均勻排布。

進(jìn)一步的，所述正方形下平板(4)上螺栓孔二與所述正方形上平板(3)上螺栓孔二的數(shù)目和尺寸相同，且正方形上平板(3)上的螺栓孔二與正方形下平板(4)上的螺栓孔二相互對(duì)稱(chēng)。

進(jìn)一步的，所述長(zhǎng)方形開(kāi)口(8)為兩個(gè)，且所述長(zhǎng)方形開(kāi)口(8)在圓柱體銷(xiāo)形連接塊二(5)左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布。

進(jìn)一步的，所述長(zhǎng)方形開(kāi)口(8)遠(yuǎn)離圓柱體銷(xiāo)形連接塊二(5)的長(zhǎng)邊與正方形開(kāi)口(7)的邊對(duì)齊，且所述長(zhǎng)方形開(kāi)口(8)的短邊與正方形開(kāi)口(7)的邊對(duì)齊。

一種用于測(cè)試自攻螺釘抗拔連接性能的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)施方式：所述正方形上平板(3)和正方形下平板(4)之間夾持建筑板材試件(10)，通過(guò)螺栓二將所述正方形上平板(3)和正方形下平板(4)連接，建筑板材試件(10)的中心與正方形上平板(3)和正方形下平板(4)的形心在同一豎直線(xiàn)上；

將兩個(gè)冷成型鋼龍骨的腹板進(jìn)行固定連接形成冷成型鋼龍骨試件(9)，且兩個(gè)冷成型鋼龍骨兩側(cè)翼緣的外表面處于同一平面，選擇兩個(gè)冷成型鋼龍骨的同一側(cè)側(cè)翼開(kāi)設(shè)螺栓孔一，通過(guò)螺栓一將冷成型鋼龍骨試件(9)固定在方形鋼端板(2)上，冷成型鋼龍骨試件(9)位于圓柱體銷(xiāo)形連接塊一(1)的對(duì)立面，且冷成型鋼龍骨試件(9)的中心與方形鋼端板(2)的形心在同一豎直線(xiàn)上；

從長(zhǎng)方形開(kāi)口(8)打入自攻螺釘(6)將建筑板材試件(10)和冷成型鋼龍骨試件(9)連接，且建筑板材試件(10)和冷成型鋼龍骨試件(9)的形心在同一條豎直線(xiàn)上；

圓柱體銷(xiāo)形連接塊一(1)通過(guò)通孔一(11)連接萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，且圓柱體銷(xiāo)形連接塊二(5)通過(guò)通孔二連接萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)冷成型鋼龍骨與建筑板材間的自攻螺釘連接件的抗拔性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并提供了基本的實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置可以模擬冷成型鋼龍骨與建筑板材間的自攻螺釘連接件在實(shí)際工況下受到的拉力情況，以此填補(bǔ)了研究冷成型鋼龍骨與建筑板材間的自攻螺釘連接件的抗拔性能試驗(yàn)的空白，提高了類(lèi)似的各種力學(xué)試驗(yàn)的便捷性，為探究其他形式的連接件提供了思路，也為后續(xù)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和規(guī)范設(shè)計(jì)提供更切實(shí)的技術(shù)保障。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明上部連接部件的示意圖；

圖2是本發(fā)明下部連接部件的示意圖；

圖3是本發(fā)明整體實(shí)驗(yàn)裝置俯視示意圖；

圖4是本發(fā)明正方形上平板的立體示意圖；

圖5是本發(fā)明正方形下平板的立體示意圖；

圖6是本發(fā)明整體實(shí)驗(yàn)裝置立體示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1-圓柱體銷(xiāo)形連接塊一、2-方形鋼端板、3-正方形上平板、4-正方形下平板、5-圓柱體銷(xiāo)形連接塊二、6-自攻螺釘、7-正方形開(kāi)口、8-長(zhǎng)方形開(kāi)口、9-冷成型鋼龍骨試件、10-建筑板材試件、11-通孔一。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

用于測(cè)試自攻螺釘抗拔連接性能的實(shí)驗(yàn)裝置，包括上部連接部件和下部連接部件。上部連接部件包括圓柱體銷(xiāo)形連接塊一1和方形鋼端板2，圓柱體銷(xiāo)形連接塊一1的外圓周面上開(kāi)設(shè)有通孔一11，圓柱體銷(xiāo)形連接塊一1豎直固定在方形鋼端板2中部，且圓柱體銷(xiāo)形連接塊一1的形心與方形鋼端板2的形心在同一豎直線(xiàn)上。方形鋼端板2上開(kāi)設(shè)有4個(gè)六角的螺栓孔一，螺栓孔一圍繞圓柱體銷(xiāo)形連接塊一1均勻?qū)ΨQ(chēng)分布，且4個(gè)螺栓孔一均位于方形鋼端板2的對(duì)角線(xiàn)上。

下部連接部件包括正方形上平板3、正方形下平板4和圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5。圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5的外圓周面上開(kāi)設(shè)有通孔二，圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5豎直固定在正方形下平板4上，且圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5的形心與正方形下平板4的形心在同一豎直線(xiàn)上。

正方形上平板3中部開(kāi)設(shè)有正方形開(kāi)口7，正方形上平板3的四邊與正方形開(kāi)口7的四邊對(duì)應(yīng)平行，正方形開(kāi)口7的尺寸大于后續(xù)所使用的冷成型鋼龍骨試件9的尺寸。正方形上平板3上開(kāi)設(shè)有12個(gè)六角的螺栓孔二，螺栓孔二沿正方形上平板3的四條邊等間距均勻排布。螺栓孔一的直徑是螺栓孔二的直徑的2～3倍。

正方形下平板4中部開(kāi)設(shè)有兩個(gè)長(zhǎng)方形開(kāi)口8，長(zhǎng)方形開(kāi)口8在圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布。長(zhǎng)方形開(kāi)口8的一側(cè)長(zhǎng)邊靠近圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5，長(zhǎng)方形開(kāi)口8遠(yuǎn)離圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5的另一側(cè)長(zhǎng)邊與正方形開(kāi)口7的邊對(duì)齊，且長(zhǎng)方形開(kāi)口8的短邊也與正方形開(kāi)口7的邊對(duì)齊。正方形下平板4開(kāi)設(shè)有六角的螺栓孔二，正方形下平板4上螺栓孔二與正方形上平板3上螺栓孔二的數(shù)目和尺寸相同，且正方形上平板3上的螺栓孔二與正方形下平板4上的螺栓孔二相互對(duì)稱(chēng)。

正方形上平板3與正方形下平板4的平面尺寸相同，且正方形上平板3通過(guò)螺栓二安裝在正方形下平板4上圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5的對(duì)立面。

圓柱體銷(xiāo)形連接塊一1和圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5為適合于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)連接的連接塊，則通孔一11和通孔二的尺寸相同，且通孔一11和通孔二在實(shí)驗(yàn)時(shí)相對(duì)于方形鋼端板2的位置相同。通孔一11和通孔二能夠滿(mǎn)足插銷(xiāo)插入并與萬(wàn)能機(jī)形成單方向鉸接，或使萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)能夠直接夾持圓柱體接頭。

方形鋼端板2和正方形上平板3可以通過(guò)螺栓給予冷成型鋼龍骨試件9拉力，且方形鋼端板2和正方形上平板3相互錯(cuò)開(kāi)保證了冷成型鋼龍骨試件9和建筑板材試件10的連接空間。方形鋼端板2與冷成型鋼龍骨試件9的連接通過(guò)給冷成型鋼龍骨試件9開(kāi)孔，并運(yùn)用螺栓緊固的方式完成，解決了依靠手工的電鉆打孔時(shí)的精確度問(wèn)題。

本發(fā)明還提供了一種用于測(cè)試自攻螺釘抗拔連接性能的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)施方式，具體包括以下兩種方式：

(1)拼裝完整的試件直接接入實(shí)驗(yàn)裝置

運(yùn)用螺栓將兩個(gè)冷成型鋼龍骨的腹板進(jìn)行連接形成冷成型鋼龍骨試件9，并確保兩個(gè)冷成型鋼龍骨兩側(cè)翼緣的外表面處于同一平面。選擇兩個(gè)冷成型鋼龍骨的同一側(cè)側(cè)翼開(kāi)設(shè)螺栓孔一，用于連接方形鋼端板2。將冷成型鋼龍骨試件9放置在建筑板材試件10上，未開(kāi)設(shè)螺栓孔一的側(cè)翼與建筑板材試件10相接，且冷成型鋼龍骨試件9的中心和建筑板材試件10的中心在同一條豎直線(xiàn)上。運(yùn)用自攻螺釘透過(guò)長(zhǎng)方形口8將建筑板材試件10和冷成型鋼龍骨試件9進(jìn)行連接，形成完整的試件。兩個(gè)長(zhǎng)方形口8中打入的自攻螺釘數(shù)目一樣，且兩個(gè)長(zhǎng)方形口8中打入的自攻螺釘相互對(duì)稱(chēng)。。

步驟一：將本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的正方形上平板3和正方形下平板4的螺栓二全部取下并拆開(kāi)正方形上平板3和正方形下平板4。

步驟二：將建筑板材試件10放置在正方形下平板4未固定有圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5的一側(cè)上，且步驟一完整試件的兩個(gè)冷成型鋼龍骨未開(kāi)設(shè)螺栓孔的側(cè)翼平面分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)長(zhǎng)方形口8。再在完整試件上套入正方形上平板3，正方形上平板3穿過(guò)冷成型鋼龍骨試件9覆蓋在建筑板材試件10上，并且正方形上平板3上的螺栓孔二與正方形下平板4上的螺栓孔二對(duì)齊。

步驟三：將正方形上平板3和正方形下平板4的連接螺栓二裝上，預(yù)先擰數(shù)圈稍微壓緊使完整試件不致于掉落。

步驟四：在冷成型鋼龍骨試件9的開(kāi)設(shè)螺栓孔一的側(cè)翼上放置方形鋼端板2，側(cè)翼的螺栓孔一與方形鋼端板2的螺栓孔一相互對(duì)齊，對(duì)齊后運(yùn)用螺栓一進(jìn)行擰緊。重新對(duì)齊所有部件的形心后再擰緊螺栓二。

步驟五：通過(guò)圓柱體銷(xiāo)形連接塊一1和圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5連接萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)。

(2)試件未拼裝完整，在實(shí)驗(yàn)裝置中進(jìn)行拼裝連接

步驟一：取下正方形上平板3和正方形下平板4四邊中任意一條邊上的螺栓二，從取下螺栓二的一邊向正方形上平板3和正方形下平板4之間插入建筑板材試件10，該建筑板材試件10的中心與正方形上平板3和正方形下平板4的形心在同一豎直線(xiàn)上。再將取下的螺栓二裝上，預(yù)先擰緊數(shù)圈使建筑板材試件10不致掉落。此時(shí)建筑板材試件10通過(guò)螺栓二與正方形上平板3、正方形下平板4形成一個(gè)整體。

步驟二：將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)用冷成型鋼龍骨的腹板運(yùn)用打孔-螺栓緊固等方式進(jìn)行連接形成冷成型鋼龍骨試件9，且確保兩個(gè)冷成型鋼龍骨的兩側(cè)翼緣表面處于同一平面。

步驟三：將步驟二冷成型鋼龍骨試件9的側(cè)翼平面通過(guò)正方形上平板3的正方形口7與建筑板材試件10相接，兩個(gè)冷成型鋼龍骨的側(cè)翼平面分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)長(zhǎng)方形口8。且冷成型鋼龍骨試件9的中心與步驟一整體裝置的形心在同一豎直線(xiàn)上。從正方形下平板4的長(zhǎng)方形口8打入自動(dòng)螺釘，自攻螺釘依次穿過(guò)建筑板材試件10和冷成型鋼龍骨試件9。兩個(gè)長(zhǎng)方形口8打入的自攻螺釘數(shù)目一樣，且自攻螺釘相互對(duì)稱(chēng)。

步驟四：在步驟三冷成型鋼龍骨試件9未連接建筑板材試件10的另一側(cè)側(cè)翼平面上開(kāi)設(shè)六角的螺栓孔一，開(kāi)設(shè)的螺栓孔一用于連接方形鋼端板2。側(cè)翼平面的螺栓孔一的尺寸與方形鋼端板2上的螺栓孔一的尺寸相同，且側(cè)翼平面的螺栓孔一的位置對(duì)應(yīng)方形鋼端板2上的螺栓孔一的位置。將上部連接部件通過(guò)螺栓一安裝在冷成型鋼龍骨試件9上，固定有圓柱體銷(xiāo)形連接塊一1的面不與冷成型鋼龍骨試件9接觸。必要時(shí)可以使用墊片以保證傳力穩(wěn)定。上部連接部件的形心、冷成型鋼龍骨試件9的中心和步驟一的整體裝置的形心均在同一豎直線(xiàn)上。確認(rèn)各部件相對(duì)位置正確后，擰緊螺栓二。

步驟五：將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置通過(guò)圓柱體銷(xiāo)形連接塊一1和圓柱體銷(xiāo)形連接塊二5以插銷(xiāo)的形式安裝于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上，形成兩端鉸接的拉伸情況，進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。