混凝土边框率对结构保温一体化墙板热工性能影响的试验研究

为了响应国家“十四五”规划大力发展装配式建筑,提升新建建筑节能水平的号召,助力国家“双碳”目标的实现,研发了一种预制结构保温一体化复合夹心墙板.墙板四周设置实心混凝土边框作为连接件,以实现墙板的全干式连接.边框的存在形成显著的热桥,这在很大程度上决定了墙板的热工性能.确定边框率对墙板热工性能的定量影响,对于墙板的构造设计优化和实际工程应用具有重要指导性作用.因此,本文设计了6组具有不同边框率的墙板试件,采用标定热箱法对试件进行测试,定量地分析边框率对预制墙板热工性能的影响规律.试验结果表明:混凝土边框的存在,不仅延长了墙板热传递达到稳态的时间,还极大降低了墙板的热工性能.边框率为19.94%、30.85%、40.95%、50.26%和61.43%时,墙板热阻值分别降低了79.26%、84.28%、87.48%、89.36%和91.10%.为满足现行建筑节能要求,在实际工程应用中要将墙板边框率控制在20%以内.通过对现有墙板热阻值计算方法和试验结果的对比分析,推荐采用区域法作为带边框墙板热阻值计算方法.

结构-功能一体化异种复合材料壁板优化与验证

基于航空壁板结构承载-电气功能的一体化需求,对适用于智能蒙皮的异种复合材料壁板开展了优化设计与试验验证。通过在高模量碳纤维蒙皮的外侧增加玻璃纤维层,进行了以碳纤维-玻璃纤维-金属结构单元阵列-玻璃纤维复合顺序的壁板承载-电气功能一体化设计。针对异种复合材料结构的铺层优化需要考虑共胶接的分区域及铺层连续性的工艺要求,发展了基于丢层序列的优化方法,并对于加筋壁板的几何外形、筋条数量、筋条几何参数以及筋条与蒙皮的铺层角度进行了优化设计。通过压缩稳定性试验验证了该结构在承载能力和稳定性方面的收益,明晰了其压缩载荷下的屈曲模态及后屈曲失效机理。

冷弯薄壁型钢-结构防火一体板自攻螺钉连接性能试验研究

开展冷弯薄壁型钢-结构防火一体板自攻螺钉连接抗剪性能试验研究,完成35个典型试件单调拉伸及低周往复加载试验,分析结构防火一体板厚度、螺钉直径、螺钉端距及加载角度等因素对其抗剪性能的影响。结果表明:不同加载角度及螺钉端距的试件呈现不同的破坏模式,主要包括板材端部撕裂破坏、板材孔壁承压破坏、板材被拉断破坏等,且破坏时试件的自攻螺钉存在不同程度的倾斜。对于试验端分别采用直径为4.8、5.5 mm螺钉的试件,试件的峰值荷载及延性系数与螺钉直径无明显相关性,弹性刚度随着螺钉直径增大而显著提升;随着螺钉端距由15 mm增大至25 mm,试件的弹性刚度无明显变化,而峰值荷载和延性系数提高了约35%;随着板厚由12 mm增大到20 mm,试件的峰值荷载提高了约40%,弹性刚度提高了约90%,延性系数降低了约30%;与加载角度为0°的试件的特征参数相比,加载角度为45°时,试件弹性刚度提高了约100%,峰值荷载及延性系数无明显差别;加载角度为90°时,试件弹性刚度及峰值荷载无明显差别,延性系数降低了约40%。

一种新型结构与保温一体化复合墙板节点试验

为解决复合墙板节点常见的保温板易燃、易脱落等棘手问题,并使其抗震性能良好。给出了一种新型的结构与保温一体化陶粒混凝土T型复合墙板节点。该复合墙板节点具有夹芯独特构造优势,主要表现在绿色节能,轻质高强,力学性能好,保温系统连接可靠,还能杜绝火灾的发生。通过对T型复合墙板节点进行抗震试验,分别研究了其滞回性能、破坏机理、承载及变形能力、延性、耗能、损伤等。结果表明:一体化复合墙板节点的破坏顺序为腹板-翼缘-节点核心区;薄弱位置主要发生在腹板脚部,混凝土被拉裂或压碎,钢筋被拉长或压弯等;节点核心区受力相对良好,安全储备充足;符合“强节点,弱构件”设计要求和墙板革新发展政策。延性系数大于3,墙板节点安全性能良好。通过损伤指标评估分析,了解了试件各阶段工作状态。

新型轻质结构一体化复合墙板抗弯试验研究

以有无边框龙骨、面板厚度、加载方向、横龙骨数量、有无洞口、跨度和宽度为基本参数,对7组共11个复合墙板足尺试件进行抗弯试验研究并给出了优化建议,得到了各试件的破坏模式及其荷载-位移曲线、变形分布曲线和钢龙骨荷载-应变曲线。结果表明:有无边框龙骨、面板厚度、横龙骨数量、跨度和宽度对试件的极限抗弯承载力影响显著;加载方向不同,试件破坏模式区别较大;试件开洞对其极限承载力有一定影响但仍能满足使用要求;在正常使用极限荷载作用下,试件承载力及变形均可满足使用要求且有较大安全余量。

粮食平房仓“结构-隔热”一体化墙板热工性能研究

为了提高散装粮食平房仓墙体保温隔热性能,提出了一种新型“结构-隔热”一体化墙板(SIW墙板)。通过试验和数值模拟,分析了保温板厚度、连接件等对SIW墙板热工性能的影响,揭示了内、外叶墙板温度、热流密度随时间的变化规律,得到了SIW墙板的传热系数,基于传热系数指标开展了SIW墙板在不同储粮生态区的适用性评价。结果表明:相较于传统平房仓砖砌墙体,保温板厚度为50 mm和80 mm的SIW墙板传热系数分别降低了45.81%和56.13%;GFRP连接件在SIW墙板中的热桥效应不显著,对墙板温度场的影响较小;相较于保温板厚度为50 mm的SIW墙板,80 mm厚的SIW墙板能满足3个储粮生态区对粮食平房仓墙体传热性能的要求。

装配式隔墙系统的优缺点及优化方向分析

在政策的推进下,装配式建筑不断发展。隔墙系统和隔墙管线一体化是装配式建筑设计施工的重要一环。文章对比分析了现有装配式隔墙系统的优缺点,并相应提出了材料优化和工艺改进建议,以期在一定程度上促进隔墙管线一体化及装配式装修施工的发展。

洁净厂房双层金属壁板吊顶施工技术

高科技电子厂房因洁净度需求,为保证洁净室内的密闭性,通常将吊顶设计为双层金属壁板吊顶。双层吊顶之间的区域为静压箱层,静压箱层设计有大量的机电管线,传统的施工工艺中固定机电管线的吊杆需要穿过上层吊顶,生根在结构梁板,导致上层吊顶开孔洞数量大、施工工效低。采用新型酒杯梁铝合金龙骨+六角形螺栓+吊杆的体系,可以将小型机电管线生根于上层吊顶龙骨,减少上层吊顶板的开孔数量,施工工效高。

大型整体壁板加工变形控制技术研究

针对典型大型整体壁板数控加工后变形量高达40mm且无法喷丸校形的问题,采用有限元仿真研究毛坯初始残余应力与零件变形量的相关性,通过改变加工顺序,优化加工过程材料去除策略,有效控制整体壁板的加工变形。结合实际工艺方案,通过合理选择切削参数,即采用小直径刀具径向逐层走刀,切削轨迹由沿宽度方向调整为沿长度方向,减少零件加工变形量。通过实例加工验证了该方法能有效解决大型整体壁板加工变形的问题。

外墙异形曲面PC一体板施工技术

PC一体外墙板是一种新颖幕墙,它集成了结构、保温、隔声、防火、防水、外饰面、内饰面等多种建筑功能,通过前期三维建模和工厂精细化加工制作,达到了设计对外立面大板块、大分格的建筑效果。以九棵树(上海)未来艺术中心项目采用的PC一体板实施为背景,重点介绍了PC一体板的构造、连接点的深化和主体结构优化技术,对关键的技术控制点进行提炼,为其他的类似工程实施提供参考。

建筑外墙保温装饰一体板施工工艺研究

保温装饰一体板是一种结合了保温与装饰功能的新型外保温墙板,该墙板因其轻质高强且具备保温隔热的作用而应用广泛,但由于施工及环境问题,容易出现外保温墙板脱落现象。文章介绍了建筑外墙保温装饰一体板的基本构造,并对其保温装饰一体板的施工工艺进行了阐述,规范了保温装饰一体板的施工工艺流程,改进了施工准备及施工阶段工作内容,强调建筑材料验收与力学试验的重要性,并深入探讨了保温装饰一体板质量控制与竣工验收。结果表明:通过对施工图纸、建筑材料、基层墙体、施工质量以及施工队伍专业水平等相关内容的严格把控,可以确保建筑外墙保温装饰一体板的施工质量,提高外保温墙板的安全性、可靠性以及耐久性。

节能装饰一体化装配式外墙板设计及其拼装技术研究

建筑工业化的主要特征是设计标准化、构件制造工厂化、施工装配化。节能装饰一体化的装配式外墙研制对于装配式混凝土结构体系和钢结构体系都意义重大。研究了一种自带装饰效果的夹芯保温外墙板,并利用CAD及SU对墙体的组合构造及拼装技术进行了模拟优化设计,利用墙板自身构造的特殊性来实现装配式组合墙体的稳定性、节能性及美观性。

围护结构与功能材料一体化外墙板的研究与应用

在预制装配式建筑中,围护部品是最主要的预制构件之一。目前,预制围护部品主要形式是预制混凝土墙板。预制混凝土墙板成本高、重量大、安装难,并不适合用作非承重墙板。近年来,蒸压加气混凝土板(ALC板)外墙逐渐增多。但是ALC板拼缝较多,整体性较差,后续需另行施工保温装饰,施工效率较低。为解决前述两种围护的不足,围护结构与功能材料一体化外墙板将若干块ALC板作为墙板主体,并于其上集成保温、装饰、门窗等功能部件。本文简要介绍了一体化外墙板的组成、构造、安装及工程应用情况。应用效果表明,相较于预制混凝土墙板,一体化外墙板生产成本降低了50%、重量减轻了60%以上;相较于预制混凝土墙板和ALC板,安装效率提升了2~3倍;适合用作非承重墙板。

一种太阳能隔热墙体的实验研究

将太阳能光伏发电方阵、热电热泵与建筑有机结合，构建一种具有环境自适应功能的建筑-光伏-热电一体化（BIPVTE）墙体系统。测试不同倾斜角度、不同太阳辐照度下新型墙体的隔热性。结果表明：新型墙体的隔热性能随太阳辐照度增强而更好；试验期间隔热墙体内表面温度平均低于室内砖墙温度6-8oC，说明该文所建立新型隔热墙体的隔热性能较好。

一体化集成外围护墙板连接节点锚固抗拉性能试验研究

随着国家对装配式建筑及集成化部品部件应用的推动,集成了防火、保温、装饰等多种功能的一体化集成建筑外围护墙板成为未来的应用趋势。通过前期配合比研究与材料试验,研发了一种适用于装配式建筑外围护墙使用的水泥基轻质集成自保温材料,将该材料所制作的外围护墙板与主体结构构件可靠连接,需要开发配套和适用的连接节点。通过设计并加工9种共18个采用不同构造形式的连接锚件试件,试验测试并分析了不同连接构造的锚固抗拉性能,证实了在新型一体化集成外围护墙板中应用点支承式柔性连接节点的可行性。研究提出了在适合新型一体化集成外围护墙使用的连接锚件锚固形式和构造要求,为集成墙板节点的推广应用和设计提供了依据。

穿透裂纹和表面半椭圆裂纹模型的失效评定曲线比较

针对弹塑性材料裂纹管道的J积分计算建立了等效穿透裂纹和表面半椭圆裂纹2种有限元模型。在等效穿透裂纹模型中应用了1/4节点单元,在表面裂纹模型中采用了线弹簧单元。用这2种模型计算J积分,分别对3个实际含裂纹管段建立了失效评定曲线。比较了2种模型的失效评定曲线和R6通用曲线的差别,指出穿透裂纹模型偏于保守,建议在油气管道断裂的工程评定中采用半椭圆表面裂纹模型。

陶土板幕墙施工要点

根据工程实例,针对陶土板幕墙的平整度、垂直度以及装配质量等重难点问题,提出了基于不锈钢龙骨架加工、复查和安装等方面的相应保证措施,立足于设计人员与深化设计两个角度,优化了前期技术准备工作,明确了幕墙结构初步施工图设计要点,依据现场施工特点,将幕墙结构工程划分为内圈、外圈及遮阳板等工程三大部分,采取由下而上的安装方式,确定了由东面开始沿逆时针方向的施工顺序,最后从整体放线、不锈钢龙骨与立柱及陶土面板的安装等方面,明确了陶土板幕墙结构工艺操作流程及施工管控要点。

装配式结构整体式内墙板连接优化与数值分析

文章总结了整体式内墙板的类型、与主体结构的连接构造及特征;针对现有装配式混凝土结构整体式内墙板连接设计与施工存在的突出问题,提出了2种改进的整体式内墙板连接构造方式,从设计和施工2个方面开展优化和改进,给出了此类施工精度控制要点;通过ABAQUS程序建立了带整体式内墙板的装配式剪力墙结构数值分析模型,研究了整体式内墙板采用不同连接构造方式对装配式剪力墙结构整体受力性能的影响,分析了极限承载力、刚度、破坏模式、应力分布规律等。研究结果表明:整体式内墙板的连接构造方式对装配式剪力墙结构的初始刚度和水平极限承载力有较大影响;整体式内墙板与装配式混凝土剪力墙采用合理的梁挂板接筋连接或U型钢卡螺栓连接方式安全可靠,其整体结构均能满足抗震规范的延性要求。研究成果可为整体式内墙板在装配式混凝土结构中推广和应用提供科学依据。

装配式轻钢承重保温一体化墙板受剪性能研究

提出了一种装配式轻钢承重保温一体化墙板,并设计了3种不同构造形式的墙板,通过水平单调加载和低周往复加载试验,对其受剪性能进行了研究。构造合理的新型轻钢承重保温一体化墙板具有较高的抗剪承载力,在竖向和水平荷载作用下表现出良好的延性。经分析使用新型墙板作为低层房屋的承重墙体,可以满足高烈度区抗震要求的水平承载力。

整体装配式轻钢龙骨外墙板的研究

目前装配式建筑外墙板系统还存在保温装饰未一体化、自重大、吊装难、构造复杂、保温隔音效果不佳等等问题。针对装配式建筑的外墙板在实际工程中普遍出现的问题,提出了一种新型的整体装配式轻钢龙骨外墙板。通过软件模拟分析、实验室检测,此外墙板满足各项性能指标要求。此外墙板参照单元式幕墙的安装方式,集保温、隔热、装饰、结构一体化,可整体吊装施工,将进一步提升建筑产业化水平。