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。

装配式钢框架-内填轻钢复合墙板结构抗震性能试验研究

为适应多高层装配式住宅结构的发展需求,提出了一种新型装配式钢框架-内填轻钢复合墙板结构体系。对4个足尺钢框架-轻钢复合墙板试件进行了低周往复加载试验研究,分析了填料强度、龙骨规格、墙板开洞等因素对试件破坏模式、滞回性能、抗剪承载力、抗侧刚度、延性及耗能性能的影响,并对钢框架与轻钢复合墙板协同受力机制进行了分析。结果表明:钢框架与内填墙板协同工作性能良好;结构中墙板为剪切型破坏,最终以填料角部受压破坏、骨架与填料间黏结滑移失效、墙面板破坏及螺钉连接失效为主要破坏特征,钢框架未发生明显破坏,并对内填墙板具有良好约束作用;填料强度提高及立柱截面增大可提高结构的抗剪承载力、刚度及耗能性能,但延性降低;开设洞口使得墙板的抗剪承载力、初始刚度以及耗能性能均降低,但延性增大。加载初期,内填墙板承担约85%的水平荷载,加载后期,墙板逐渐退出工作,钢框架承担主要水平荷载和倾覆弯矩。

夹心复合外挂墙板与钢框架点式连接节点的静力性能试验研究

针对夹心复合外挂墙板与钢框架的连接节点,分析下节点可能承受的荷载组合方式,并通过抗拉、抗压、抗剪试验,研究墙板下节点的破坏形态和承载性能。试验结果表明,下节点承载能力主要受垫板和螺栓影响较大。通过与实际工程中相同尺寸墙板节点的极限承载力计算值对比可知,此类墙板节点能满足工程需要。最后,采用软件ABAQUS近一步考察了下节点的受力性能。研究结果可为类似外挂墙板的节点优化提供参考。

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。

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。

聚氨酯硬泡夹芯保温轻墙受力性能的试验研究

聚氨酯硬泡夹芯保温轻墙由2层混凝土轻质墙板作外层和聚氨酯硬泡夹芯层组成,利用硬泡聚氨酯良好的粘结特性,发泡成型与轻质混凝土墙形成一个整体,具有极佳的保温、隔热和防潮效果。设计了30个试件,分别进行聚氨酯硬泡保温材料发泡硬化体积膨胀试验、聚氨酯硬泡保温材料与混凝土之间的粘结性能试验、聚氨酯硬泡保温材料的强度和变形性能试验、聚氨酯硬泡保温轻墙的抗弯承载力试验和轴心受压试验,通过试验揭示了该新型轻质墙板的受力机理和破坏形态,获取了聚氨酯硬泡保温材料的本构关系以及粘结强度等重要参数。

轻钢龙骨-泡沫混凝土复合墙板的抗冲击性能

为了对轻钢龙骨-泡沫混凝土复合墙板的抗冲击性能进行定量表征和破坏形式进行定性描述,评价复合墙板抗冲击性能的优劣,利用质量为2040 g的钢球分别从1.0 m、1.5 m、2.0 m和2.5 m的高度自由落体冲击复合墙板,同时辅以全幅高达2000帧/s的超高速相机拍摄试验过程,研究了不同结构的轻钢龙骨-泡沫混凝土复合墙板的抗冲击性能。结果表明,采用钢丝网、纤维、玻璃纤维网格布三种增强方式可以提升轻钢龙骨-泡沫混凝土复合墙板的抗冲击性能,三种复合墙板分别在冲击高度为2.0 m、2.0 m和2.5 m时出现裂缝,吸能比例的最大值分别为97.80%、96.70%和96.57%,玻璃纤维网格布增强方式的轻钢龙骨-泡沫混凝土复合墙板具有更好的抗冲击性能;轻钢龙骨-泡沫混凝土复合墙板表面不同位置处抗冲击性能具有差异性,非龙骨区域的吸能比例和硅酸钙板吸收能量小于龙骨区域,具有更好的抗冲击性能。

秸秆夹芯复合外挂墙板的制备及抗风承载力研究

利用秸秆纤维、粉煤灰及硅藻土制备了夹芯复合外挂墙板,研究了秸秆纤维长度、粉煤灰和硅藻土协同作用对秸秆水泥基材料力学性能的影响,确定了粉煤灰及硅藻土的预处理方式,通过正交试验确定了粉煤灰、硅藻土取代水泥的最佳取代率及水灰比;利用ANSYS有限元软件对秸秆夹芯复合外挂墙板的抗风承载力进行了数值模拟,分析了不同墙板厚度及钢丝含量对秸秆夹芯外挂墙板抗风承载力的影响。结果表明:随着秸秆纤维掺量的增加,试件抗压强度逐渐下降,其中,秸秆纤维长度为5~10 mm时,秸秆水泥基材料的力学性能最佳;粉煤灰、硅藻土的最佳取代率分别为10%、4%,最佳水灰比为0.48;秸秆夹芯外挂墙板的抗风承载力满足规范要求,增加墙板厚度及改变钢丝布置方式均能提高秸秆夹芯复合外挂墙板的抗风承载力,且改变钢丝布置对抗风承载力的影响显著。

含渣土的EPS轻质混凝土用于复合夹芯墙板芯材的研究

为提高地铁渣土资源化利用率,将其掺入膨胀聚苯乙烯(EPS)轻质混凝土中,并用此混凝土为芯材制备复合夹芯墙板,研究了浆体的流变性,并探讨了硬化EPS混凝土的抗压强度、导热系数及EPS颗粒在浆体中的面分布。结果表明:随着渣土掺量增加,浆体屈服应力增加,流动度降低;浆体塑性黏度随渣土掺量增加大幅度增加,使得EPS颗粒分布更加均匀;EPS混凝土的干密度、抗压强度与导热系数随渣土掺量增加而逐渐降低。当干渣土与水泥质量比为0.8时,EPS混凝土的干密度为857 kg/m^(3),抗压强度为4.16 MPa,导热系数为0.231 W·m^(-1)·K^(-1);采用干渣土与水泥质量比为0.8的EPS混凝土制备复合夹芯墙板(硅钙板作面板),墙板粘结性能良好,面密度为81 kg/m^(2),抗压强度为3.75 MPa,软化系数为0.83,耐火极限大于1 h,其性能满足轻质隔墙条板国家标准要求。

玻璃纤维增强复合材料钢复合筋混凝土夹芯墙板抗弯性能

通过对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)钢复合桁架筋、GFRP钢复合竖筋和GFRP竖筋3种不同连接方式的混凝土夹芯墙板进行四点弯试验,对比分析不同连接方式对构件抗弯性能的影响。结果表明:当GFRP包裹桁架钢筋的层数由2变为6层时,极限承载力提高约9.1%;当GFRP包裹层数均为2层时,GFRP钢复合桁架筋与GFRP钢复合竖筋相比,极限承载力提高约37.5%,且采用桁架筋连接件的墙板整体性能更好,可减少因滑移现象产生的抗弯刚度折减;当连接件直径相同时,GFRP竖筋墙板与钢筋竖向连接件墙板相比,极限承载力提高约8.0%。

混凝土夹芯板受弯性能试验研究

通过混凝土夹芯板受弯全过程的试验研究,分析了夹芯板的变形、裂缝的开展及分布等特点,重点讨论了夹芯板工作过程中部分共同作用的特性。给出了开裂荷载和极限荷载的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

轻钢龙骨夹芯复合外挂墙板抗弯性能参数化数值分析

通过对开洞、不开洞轻钢龙骨夹芯复合外挂墙板在平面外荷载作用下的数值模拟计算分析,对轻钢龙骨夹芯复合外挂墙板的抗弯性能进行研究,分析轻钢龙骨夹芯复合外挂墙板抗弯最大变形处的挠度、构件应力与施加荷载的一一对应关系,对正常使用荷载状态下的结构性能进行评价。在基本分析模型计算基础上,分析了方钢管规格、方钢管布置间距、板材力学性能等参数对墙体抗弯性能的影响,提出了不同建筑高度、风压下适宜的墙板规格。

第五讲 轻质外墙大板的生产工艺

本讲主要介绍常用轻质外墙大板的生产工艺

内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架结构抗震试验研究

为了研究地震作用下预制钢筋网格玻化微珠泡沫混凝土(steel-grid vitrified microsphere foamed concrete,SVMFC)夹芯复合墙板和钢框架的共同受力性能和破坏机理,文章进行了2榀内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架试件的水平低周反复荷载试验,并考虑了开洞对墙板抗震性能的影响;观察了试件的受力全过程和破坏形态,分析了试件柱顶水平荷载-位移关系滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、延性及耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明,内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架试件具有良好的滞回性能、延性及耗能能力;采用钢筋与角钢焊接连接方式可以安全可靠地确保SVMFC夹芯复合墙板与钢框架在地震作用下协同工作;墙板开洞对内嵌夹芯复合墙板钢框架的水平极限承载力和弹性刚度有较大影响,但对结构的延性影响较小。研究成果可为此种预制装配式结构在实际工程中推广和应用提供科学依据。

内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架结构数值分析

为研究地震作用下内嵌预制钢筋网格玻化微珠泡沫混凝土(steel-grid vitrified microsphere foamed concrete,SVMFC)夹芯复合墙板钢框架结构的受力性能和破坏机理,文章建立了内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架结构的数值分析模型,并利用试验结果验证了数值分析模型的准确性。同时开展了钢材屈服强度fy、玻化微珠泡沫混凝土抗压强度fcu、墙板内置钢筋屈服强度、墙面板类型、墙板厚度t和梁柱线刚度比ki等诸多参数的影响分析,评价了各参数对内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:fy、fcu、墙面板类型、t和ki对该结构的水平承载力和弹性刚度影响较大;当墙板开洞尺寸增大时,该结构的水平极限承载力与弹性刚度均会减小。

杨木粉液化树脂泡沫夹芯复合板性能的研究

采用三层胶合板、中密度纤维板和PVC扣板3种贴面材料与杨木粉液化树脂泡沫复合,以保证复合板尺寸稳定性和本体材料的界面性能达到最优,并对复合后的泡沫夹芯板的力学性能及尺寸稳定性,保温、吸声和阻燃性能进行分析。结果表明:3种夹芯复合板中,三层胶合板泡沫夹芯复合板的压缩强度(063 MPa)较好;中密度纤维板泡沫夹芯复合板的弯曲性能和尺寸稳定性最好;PVC扣板泡沫夹芯复合板的阻燃性能最优,吸声性能较好,且中高频区的吸声系数更高,降噪系数也优于其他两种复合板。因此,泡沫夹芯复合板相比传统人造板具有轻质、环保、节能和阻燃等良好的性能,且符合建筑领域应用材料的要求。

轻钢龙骨-铝蜂窝夹层板复合墙板抗弯性能

设计一种将铝蜂窝夹层板作为覆面板的新型轻钢龙骨复合墙板,分别对两种不同厚度(160和240 mm)的轻钢龙骨铝蜂窝夹层板复合墙板进行抗弯试验,对复合墙板在受弯条件下的整体工作性能、破坏特征、屈服承载力等进行研究,并提出复合墙板的力学模型和屈服承载力的理论计算方法。结果表明:复合墙板具有良好的抗弯承载力和延性变形性能,且两种厚度的复合墙板表现出不同的破坏模式。厚度为160 mm的复合墙板发生了纵向龙骨翼缘的拉断破坏,从而导致整个墙板在跨中发生受弯断裂破坏;厚度为240 mm的复合墙板由于纵向龙骨腹板的高厚比较大,发生了腹板局部屈曲破坏,最终导致该墙板的抗弯承载力小于厚度为160 mm的复合墙板的承载力。基于对复合墙板破坏过程的力学分析,建立其力学模型,并进行屈服承载力计算,计算值与试验值吻合较好。

预制夹芯墙中新型复合式连接件热桥效应分析

为了解预制夹芯墙中新型复合式连接件的热桥效应,设计制作了两片带有复合式连接件的预制混凝土夹芯墙,采用热箱-热流计法对其传热过程进行了测试,获得了墙体的内外表面温度、内表面热流密度并计算得到了其传热系数,利用有限元软件ANSYS对试验墙体展开了数值模拟,通过与试验结果对比验证了模型的合理性,此外,有限元分析得到了墙体中温度的分布规律,以及外裹尼龙对热桥效应的影响。结果表明:复合式连接件在预制夹芯墙中形成了热桥,导致墙体传热系数增大约32%;有限元模型可较好地模拟带有复合式连接件的预置夹芯墙的传热过程;复合式连接件使得墙体传热过程呈现多维效应,距离连接件越近,温度变化越剧烈,多维效应越明显;外裹尼龙可减少连接件中热量的传递,减小其热桥效应。

温度作用下复合材料夹芯墙板的冲击试验

研究了以真空导入成型的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)夹层板墙板在不同温度作用下的抗低速冲击性能。根据ASTM D7136M—2005规范的冲击试验和冲击后压缩强度测试,来评价该墙板在不同温度下的低速冲击性能。在30、50、70、90℃下分别测量增强格构腹板墙板的中心点和增强格构腹板型墙板的无腹板处、单向腹板处、纵横向腹板交叉处的冲击接触力和侧压承载力,得到相应冲击力-时间曲线和冲击后侧压荷载-位移曲线。试验结果表明:随着试件温度升高,各冲击作用点的冲击接触力都呈现下降的趋势;以冲击后的压缩强度作为评价GFRP-泡沫复合材料夹层墙板的冲击韧性:随着温度的升高,各冲击作用点的冲击韧性也都呈现下降的趋势;温度对墙板的冲击性能影响较大:无论何种温度下,冲击作用点处的腹板数量增加有助于提高其冲击接触力和冲击韧性。

轻骨料夹芯复合墙板及连接节点力学性能试验研究

设计轻骨料夹芯复合墙板试件及与钢结构的连接节点。通过采用低周反复加载试验,研究其力学和抗震性能,确定其破坏形式,根据试验数据获得了(p-Δ)滞回曲线和骨架曲线,分析耗能和变形性能等。为夹芯复合墙板在轻型钢结构住宅中的应用提供了试验依据。