[发明专利]一种带开口套管的铝质铆钉及其连接方法

说明书

本发明公开一种带开口套管的铝质铆钉及其连接方法，包括直接受力板、传力板和带开口套管的铝质铆钉，在铝质铆钉外侧套设开口套管，开口套管的外径D、壁厚t、开口宽度、高度h及套管、铆钉的材质6项指标协同工作，方可实现抵抗动荷载的性能要求。带开口套管对铝质铆钉发挥环向约束且能保证挤压紧密，连接承载能力得到提高，减少铝质铆钉的直径或数量、连接长度，从而节省材料；带开口套管铝质铆钉采用高性能材质套管加高延性芯体——铝质铆钉的紧固件，采用该连接方式的节点延性好、对地震或振动的耗散能力强，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是涉及一种带开口套管的铝质铆钉及其连接方法，本连接方法尤其适用于承受反复交变荷载作用时铝合金结构的节点连接，如铝合金网架网壳、铝合金人行天桥、铝合金高耸结构等。

背景技术

铝合金因其材料本身的轻质高强、耐腐蚀能力强、成型简便、回收自利用率高，再者国内各大中城市均有发展装配式建筑的要求，铝合金近年来逐渐应用于网架网壳、人行天桥、高耸结构。对于桥梁、空间网格及高耸等结构，服役期间承受车辆荷载、行人荷载、风荷载、地震及温度变化作用时，会遭受反复交变荷载，由此引出上述结构中相关连接节点抵抗动荷载的性能问题。

根据《铝合金结构设计规范》GB20429-2007所推荐，铝合金结构中的连接方式主要有以下三种：

(1)焊缝连接——铝合金结构可选用《铝及铝合金焊丝》GB 10858中SA1MC-3(Eur5356)、SA1Si-1(Eur4043)焊丝，采用熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)或钨极惰性气体保护电弧焊(TIG焊)焊接工艺进行焊缝连接。

(2)螺栓连接——铝合金结构可采用普通螺栓作为紧固件进行连接，所用螺栓材质有钢、铝合金、不锈钢三种，应符合《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T 3098.1、《紧固件机械性能有色金属制造的螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T 3098.10、《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T 3098.15、《六角头螺栓C级》GB/T 5780和《六角头螺栓》GB/T 5782的规定。

(3)铆钉连接——铝合金结构可采用符合《半圆头铆钉(粗制)》GB/T 863.1和《半圆头铆钉》GB 867中规定的铝合金或不锈钢铆钉进行连接，常见的有铝质铆钉、环槽铆钉(不锈钢与铝质锁环两种材料)。

在上述三种铝合金结构的连接方式中，每种都有其特点，但在抵抗动荷载性能方面劣势突出：

(1)焊缝连接——在《铝合金结构设计规范》GB20429中的强条：采用焊接铝合金结构时，焊缝热影响区材料的强度折减“必须考虑”；以常用的6xxx系列为例，强度折减系数为0.50，即焊接后其热影响区材料的强度只有非焊接时的50％。只有铝合金5xxx焊接后强度折减系数为0.80或1.00，但因其造价问题，非不得已，很少选用。再者对采用焊缝连接时，构件承载力计算时还应对其热影响区的截面面积进行折减，因此现有铝合金焊缝连接的抵抗动荷载性能更是首先排除对象。

(2)螺栓连接——摩擦型高强度螺栓连接，在紧固过程中施加较高的预拉力，结合接触面的抗滑移性能，安装完毕后具有较强的抵抗动荷载能力。铝合金结构的螺栓连接由于被连接铝合金板自身强度相对于钢材而言较低，螺栓预拉力未达到其设计值时，螺母、螺帽局部挤压使得与被连接铝合金板提前进入塑性，严重影响正常受力，所以不能选用高强度螺栓。再者，研究表明普通铝合金板之间的抗滑移系数为0.10～0.15，远低于钢材的0.35～0.45，抗滑移性能较差。因此现有铝合金螺栓连接的抵抗动荷载性能较差，可以采用但代价较高。