预制混凝土夹心保温墙体GFRP连接件抗剪性能研究

纤维增强材料连接件因导热系数低、耐久性好等特点,在建筑外墙中具有广阔的工程应用前景。然而,纤维增强材料连接件抗剪性能较差,有必要开展采用纤维增强材料连接件的墙板抗剪性能研究。利用Abaqus有限元软件,选择合理的混凝土和连接件本构模型,建立4种不同类型连接件的数值模型。通过与试验结果进行对比,证明所建模型的有效性。随后探讨混凝土等级、连接件数量、连接件布置方式对夹心保温墙板抗剪承载力的影响。研究结果表明,提高混凝土等级能够提高部分夹心保温墙板在破坏阶段的承载力,但提升能力十分有限;连接件水平布置比垂直布置的墙板承载力略高;对于使用棒状及类似形状连接件的夹心保温墙板,增加连接件数量是最直接提高抗剪能力的方式。最后,分析了夹心保温墙板不同的失效模式及其计算方法。

预制夹芯保温墙体棒状FRP连接件有限元模拟分析

FRP连接件是超低能耗预制夹芯保温墙体中的关键构件,其抗拔抗剪性能直接影响了预制夹芯墙体的力学性能。本研究使用ANSYS有限元模拟软件,对超低能耗预制夹芯保温墙体中FRP连接件进行抗拔及抗剪试验模拟,研究直径16 mm、18 mm、20 mm三类FRP连接件试件的力学性能。结果表明:1)FRP连接件抗拔性能较好,试件抗拔性能均满足规范要求,抗拔试验模拟的破坏形式均为混凝土板的劈裂破坏,试件破坏时FRP连接件均完好。2)FRP连接件抗剪性能较差,夹芯墙板内外叶板易出现较大竖向相对位移,抗剪承载力试验中只有当连接件直径达到20 mm时,试件抗剪承载力及内外叶墙体之间的相对位移达到规范要求。

预制混凝土夹心保温墙体FRP连接件试验方法综述

目前工程中常用的预制混凝土夹心保温墙体连接件主要有不锈钢连接件和纤维增强复合材料(FRP)连接件两类。其中,FRP连接件强度高、导热系数低、耐腐蚀性能和抗火性能较好,应用前景广阔。内力分析表明,FRP连接件在混凝土板中拔出和剪切承载力是影响墙体安全的关键因素。此外,FRP连接件在混凝土碱环境中的耐久性以及配FRP连接件的预制夹心保温墙体的抗火性能也是影响墙体全生命安全的关键因素。系统总结了当前常用的FRP连接件力学性能、耐久性能以及抗火性能试验方法,对其优缺点进行了对比与分析,并提出了相应的选用建议。

预制夹芯保温墙体FRP连接件的力学性能试验

针对预制夹芯保温墙体中FRP连接件的受力性能直接影响到墙体安全性的问题,以上海市某安居工程为背景,通过FRP连接件的拔出试验和抗剪试验,对FRP连接件的抗拔承载力、抗剪承载力、破坏形态、荷载-滑移关系与荷载-应变关系进行了研究.结果表明:FRP连接件的抗拔承载力为23.5 kN,平面内和平面外两种不同布置方案的抗剪承载力分别为19.6 kN和12.6 kN,满足工程设计要求,并具有较大的安全储备.并对预制夹芯保温墙体的热工性能进行了研究,结果表明:采用FRP连接件的预制夹芯保温墙体的传热系数K=0.407 W·(m2·K)-1,满足国家建筑节能标准要求.

预制夹芯保温墙体FRP连接件抗拔性能试验研究

预制夹芯保温墙体是集承载与保温一体化的新型预制保温墙体。该墙体由内外叶钢筋混凝土板、中间保温层及纤维增强塑料(FRP)连接件组成,其中FRP连接件是连接内外叶钢筋混凝土板的关键部件,其受力性能直接影响墙体的安全性。本文以上海市某安居工程为背景,基于拔出试验对FRP连接件的抗拔承载力、破坏形态、荷载-滑移关系及荷载-应变关系等进行了较为系统的研究。研究表明,试件均发生了混凝土劈裂破坏;试件的抗拔承载力为23.5kN,为抗拔荷载设计值的14.3倍,满足工程设计要求,并具有较大的安全储备。最后,提出了预制保温墙体FRP连接件的抗拔承载力计算方法。

预制夹芯保温墙体FRP连接件抗拉强度加速老化试验研究

基于ACI 440.3R-04规定的试验方法,将60根FRP连接件分别放入40,60℃的模拟混凝土环境中进行加速老化试验,侵蚀时间分别为3.65,18.00,36.50,92.00,183.00d.采用扫描电子显微镜(SEM)对侵蚀前后FRP连接件的微观形貌进行了观测,发现侵蚀后FRP连接件劣化区域内的纤维不断被腐蚀,与周围树脂之间出现了明显的脱黏现象,且随着侵蚀时间的延长和温度的提高这种脱黏现象更加明显.在40,60℃模拟混凝土环境作用下,侵蚀183.00d后,FRP连接件的抗拉强度分别下降了32.91%,38.85%.基于阿列纽斯方程提出了模拟混凝土环境下FRP连接件抗拉强度的退化模型.

预制混凝土夹心保温墙板中FRP连接件研究

预制混凝土夹心保温墙板是一种新型的保温墙板,它具有承重和保温的双重功能,墙板由内、外叶钢筋混凝土板,中间保温绝热材料和FRP连接件三部分组成.FRP连接件是连接内、外叶混凝土板的关键组成部分,是一种新型的复合材料,与普通钢筋连接件相比,具有强度高、耐腐蚀性好、导热系数低等优点,具有广阔的应用前景.本人综述了国内外在FRP连接件和预制混凝土夹心保温墙板方面的研究进展,并对今后FRP连接件和预制混凝土夹心保温墙板的研究工作进行了展望.

预制夹芯保温墙体FRP连接件应用进展

预制混凝土夹芯保温墙体是集承载与保温一体化的新型预制保温墙体,该墙体由内外层混凝土墙板、中间保温层及连接件等组成。按照材料的不同,连接件主要分为普通钢筋连接件、金属合金连接件和纤维塑料(FRP)连接件三种。FRP连接件具有导热系数低、耐久性好、强度高的特点,可有效降低墙体的传热系数,具有广阔的工程应用前景。本文介绍了预制混凝土夹芯保温墙体FRP连接件分类、国内外研究与应用进展和技术规范情况,并对今后FRP连接件研究工作进行了展望。

夹芯无机保温外墙板热工性能研究

为分析夹芯无机保温外墙板热工性能,文中建立了夹芯无机保温外墙板仿真模型,分析不同墙厚及窗墙比对夹杂无机保温外墙平均传热系数的影响。结果表明,各构件位置的最低温度均高于露点温度,证实上述位置具有良好的保温性能;模拟能量随墙体厚度增加的降低速率为0.585 W/mm,模拟传热系数随墙体厚度增加的降低速率为0.001 [W/(m^(2)·K)]/mm;计算传系数与模拟传热系数值两者的误差在5%以内,证实所建模型的准确性。所有窗墙比下,凸窗的传热系数高于普通窗的传热系数,但是其传热系数的增加速率低于普通窗的传热系数增加速率。

装配式夹心保温外墙板针状拉结件疲劳性能研究

高层、超高层装配式夹心保温外墙板中的针状不锈钢拉结件,在风荷载和结构自振作用下,可能会存在疲劳影响,会降低拉结件的力学性能指标,但降低幅度不大(10%以内),同时疲劳荷载作用下也可能会减小拉结件材料本身的曲强比;所选针状高强不锈钢拉结件的疲劳极限值大于20.3MPa,根据实验结果分析推测,装配式夹心保温外墙板建筑由于风荷载和结构自振带来的疲劳作用,对拉结件自身的安全影响有限;拉结件自身的老化、腐蚀对拉结件自身抗疲劳性能的影响需要引起重视。

夹心保温墙体GFRP连接件轴向性能研究

夹心保温墙体是一种兼具承重、围护、保温功能的预制构件。墙体包括内外叶钢筋混凝土板和中间保温层。连接件垂直穿过保温层,将外叶板的荷载传递至内叶板,其力学性能对保证墙体安全性至关重要。传统连接件在保温层超厚条件下存在刚度不足,承载力受施工质量影响大等问题。为此,设计了新型GFRP工字型连接件,提出端部插入锚固钢筋的新型锚固形式,并进行了试验研究和有限元分析。试验研究表明:连接件拉拔和受压破坏模式为混凝土冲切劈裂锚固破坏,其承载力分别为25.6 kN和36.8 kN。有限元分析得到了连接件端部混凝土受力状态和破坏模式,发现锚固钢筋对混凝土破坏模式起重要作用。基于试验和有限元分析结果,提出冲切破坏面确定方法和承载力计算公式,为连接件设计提供参考。

预制混凝土夹心保温墙体棒状不锈钢连接件研发与抗拔性能试验研究

研发了一种适用于预制混凝土夹心保温墙体的棒状不锈钢连接件,该连接件由不锈钢棒、倒锥形十字肋和套环组成,具有锚固性能好、便于安装的特点。通过拔出试验,对其拔出破坏形态与抗拔承载力等进行了较为系统的研究。结果表明:棒状不锈钢连接件的拔出破坏形态为连接件端部混凝土劈裂破坏;破坏时连接件自身应变较小,极限应变为屈服应变的40%;连接件的抗拔承载力为14.8k N,具有较大安全余量。

预制夹芯保温墙体保温连接件研究现状

介绍了预制夹芯保温墙体中保温连接件的相关特性,总结了国内外保温连接件力学性能、保温连接件与混凝土锚固性能影响因素研究现状,参考相关规范并确定保温连接件应用技术要求,对保温连接件研究方向进行了展望。

预制混凝土夹心保温外挂墙体桁架式不锈钢连接件抗拔与抗剪性能试验研究

预制混凝土夹心保温外挂墙体具有承重、保温与装饰一体化的优点,可实现保温体系与主体结构同寿命。桁架式不锈钢连接件是预制混凝土夹心保温外挂墙体常用的一种连接件形式。系统开展了适用于50mm厚保温层预制混凝土夹心保温外挂墙体的桁架式不锈钢连接件的抗拔与抗剪性能试验,结果表明:连接件的抗拔破坏形态为腹杆拉断或锚固端焊点脱开,抗拔承载力试验值为21k N;连接件抗剪破坏形态为受压腹杆屈服,受拉腹杆拉断,单个600mm波段连接件的抗剪承载力试验值为18.7k N;连接件抗拔和抗剪承载力均有较大安全储备。

预制夹心保温墙体高性能拉结件的研发

预制夹心保温墙体中通常采用GFRP(玻纤加固复合材料)拉结件,该材料强度高、耐久性好,且具有较低的传热系数,在保证拉结件承载能力的基础上,可有效防止墙体中出现热桥。根据拉结件的实际受力条件,结合GFRP材料性能参数,合理地设计拉结件构造形式及尺寸,并通过试验验证,从而开发承载力较大的GFRP拉结件。

新型预制混凝土无机保温夹心墙体开发及其热工性能研究

介绍了一种新型预制混凝土无机保温夹心墙体。该墙体由内、外叶钢筋混凝土板、中间无机保温层以及纤维增强塑料(FRP)连接件组成,具有节能效果显著、抗火性能和耐久性能好、生产与施工效率高等特点,可实现结构与保温同寿命。开展了该新型预制混凝土无机保温夹心墙体的热工性能试验研究,研究表明,墙体的传热系数为0.738W/(m2.k),满足JGJ 134—2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的要求。

高层装配式建筑预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板研究

针对预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板的基本组成,开展适用于高层装配式建筑的LC40轻骨料混凝土研制、FRP连接件与轻骨料混凝土的锚固性能以及预制混凝土夹心保温外挂墙板的防水性能和热工性能研究。研究表明:与同强度等级的C40普通混凝土相比,LC40轻骨料混凝土的28d干燥收缩率增大17%,但抗冻性能和抗碳化性能均优于普通混凝土,FRP连接件与LC40轻骨料混凝土的抗拉拔承载力和抗剪承载力分别降低12%和13%,并提出采用面砖反打作为防护层提高预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板的防水性能,开发出适用于高层装配式建筑且满足夏热冬冷地区公共建筑节能要求的预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板。

预制混凝土夹心保温墙板结构性能研究综述

预制混凝土夹心保温墙板具有良好的经济效益和环境效益,作为低能耗绿色环保的预制墙体,可契合当前建筑产业装配化和住宅建筑节能化的发展趋势,将成为“双碳”目标下建筑业控制碳排放量的有效手段。介绍了预制混凝土夹心保温墙板的现有研究,对墙板的构造特征、结构性能和设计方法进行归纳总结。结果表明应将复合度作为衡量墙板结构性能的重要指标并在结构设计中得到体现;应将墙板内连接件性能的退化趋势引入到设计方法中,进而完善结构计算模型;应尽快提出统一设计标准,促进承重式完全复合墙板的发展和应用。

预制混凝土保温外墙板GFRP连接件的拉拔性能研究

GFRP连接件作为连接内外叶钢筋混凝土板和中间保温层的重要部件,是影响墙体结构性能和热工性能的关键因素。利用Abaqus分析软件,采用数值方法,对4种GFRP连接件的拉拔承载力进行了研究,并对比试验结果验证了模型的有效性。之后通过参数化分析研究了混凝土强度等级、连接件锚固深度等因素对GFRP连接件拉拔承载力的影响,数值分析结果表明:GFRP连接件拉拔承载力随着混凝土强度的提高而增大,但当混凝土强度提高到C50时,增长缓慢;最大拉拔承载力随着连接件锚固深度的增加而增大,且随着深度的增加,最大拉拔承载力的增长值越大。最后,结合破坏模式对GFRP连接件拉拔承载力进行了理论分析,结合大多数构件表现出的混凝土劈裂破坏,通过数据回归方法修正了劈裂破坏椎体的形状影响系数β_(h),提高了抗拔承载力公式的精确度。

两边简支的预制混凝土无机保温夹心墙体抗火性能试验研究

开展了一种新型预制混凝土无机保温夹心墙体抗火试验研究,该墙体由内、外叶钢筋混凝土墙,无机保温砂浆夹心层及FRP连接件组成。试验按照ISO 834升温曲线受火60min(炉膛最高温度为945℃),重点对预制混凝土无机保温夹心墙体在火灾下的破坏形态、温度场分布、耐火隔热性等进行研究。研究表明:在受火60min情况下,外叶墙(即下叶墙)中FRP连接件的最高温度为443.5℃,迎火面最高温度649℃,背火面最高温度22.2℃;预制混凝土无机保温夹心墙体满足《建筑构件耐火试验方法》(GB/T 9978.1—2008)规定的墙体承载力、完整性和耐火隔热性要求,同时也达到《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)(2018年版)中规定的非承重外墙耐火极限60min要求。