预制陶粒混凝土夹心外墙板抗弯性能研究

作     者：康超峰 

作者单位：新疆农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈英杰

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：陶粒混凝土夹心外墙板 不锈钢连接件 抗弯性能 受力分析 

摘      要：随着国家对装配式建筑的大力推进以及对建筑节能的倡导,预制混凝土结构的应用越来越多。其中,由于预制混凝土夹心墙板不仅能够实现围护与保温结构的一体化,还能够与结构有相同的使用寿命,因此在建筑领域中得到了广泛的应用。由于陶粒混凝土具有轻质、节能、耐久等优点,本文以预制陶粒混凝土夹心外墙板为研究对象,利用理论分析、试验研究和有限元模拟的方法对预制陶粒混凝土夹心外墙板的抗弯性能进行研究,主要的研究工作以及取得的成果如下:(1)通过单因素控制变量试验法进行陶粒混凝土配合比设计,研究陶粒的预湿时间、陶粒的最大粒径、粉煤灰掺量、矿粉掺量以及粉煤灰与矿粉的复掺比例对陶粒混凝土性能的影响。试验结果表明:增加陶粒的预湿时间可以增加陶粒混凝土的坍落度与抗压强度,预湿时间为24h最佳。增大陶粒的最大粒径会减小陶粒混凝土的坍落度和抗压强度,将最大粒径控制为10mm性能最优。在陶粒混凝土中单掺粉煤灰或矿粉会增大陶粒混凝土的坍落度但减小抗压强度;陶粒混凝土的抗压强度会随着粉煤灰与矿粉复掺比例的增加先增大后减小,复掺比例为7.5%:7.5%最佳。(2)通过对四块陶粒混凝土夹心外墙板进行静力加载试验,研究不同内叶板厚度、保温板厚度和板式连接件长度下夹心外墙板的抗弯性能。试验结果表明:四块预制陶粒混凝土夹心外墙板的破坏形态均为适筋混凝土受弯构件延性破坏;减小内叶板的厚度会使陶粒混凝土夹心外墙板的整体刚度与延性降低,开裂荷载与极限承载能力也随之下降;减小保温层的厚度对夹心墙板的开裂荷载和极限承载能力均无明显影响;增加板式连接件的长度可以使夹心墙板的极限承载力有小幅度提升。(3)利用ABAQUS软件对预制陶粒混凝土夹心外墙板进行有限元模拟,先验证了有限元模型的准确性,进一步分析针式连接件布置间距、板式连接件的布置间距和加载方向对夹心墙板承载力和变形的影响。结果表明:减小针式连接件的布置间距时,可以增加夹心墙板的极限承载力,并且减小板宽方向上的间距比减小板长方向上的间距对极限承载力的提高更明显;减小板式连接件板长方向的布置间距,夹心墙板的极限承载力先增大后减小;夹心墙板采用反加载(内叶板在上方、外叶板在下方)时,其开裂荷载较大,极限承载力更大。(4)对预制陶粒混凝土夹心外墙板进行理论分析,对夹心墙板和不锈钢连接件在脱模、起吊及正常使用工况的不同荷载组合下的设计方法以及夹心墙板与主体结构的连接方式提出建议。