装配式钢结构建筑泡沫陶瓷外墙挂板力学性能试验研究

发布时间：2020-03-20 01:17

【摘要】：泡沫陶瓷作为一种新型外墙保温材料,以其良好的热工性能和耐久性受到企业和研究机构的关注。本文以400型泡沫陶瓷保温板为基材,通过试验对泡沫陶瓷材料基本力学性能进行了研究。对泡沫陶瓷进行配筋和构造设计,制成泡沫陶瓷外墙挂板,通过静力加载试验研究其面外抗弯性能,通过振动台试验研究其在不同烈度地震作用下的抗震性能,为泡沫陶瓷外墙保温材料的实际应用提供试验依据。主要内容如下:(1)进行了400型泡沫陶瓷材料的基本力学性能试验研究,研究结果表明:泡沫陶瓷的立方体抗压强度为4.87MPa,满足泡沫陶瓷材料不小于3.5MPa的技术要求。泡沫陶瓷弹性模量为5.0GPa,其材料应力-应变曲线分两个阶段,破坏前处于弹性阶段,应力-应变曲线近似为直线,达峰值应力后,应力迅速下降。试件峰值应力对应的压应变和材料的极限压应变较为接近,试验平均值为1133με,仅为混凝土的1/2。(2)完成了泡沫陶瓷外墙板四点加载的面外受弯试验,试验研究发现,按CB8构造设计的外挂墙板,能够满足在北京地区90m高度处作为围护墙体的使用要求,且具有较高的安全储备。泡沫陶瓷墙板破坏时,其整体性良好。试件开裂荷载与极限荷载有较大差距,破坏时试件挠度明显,属于延性破坏。通过配置双层钢筋网片、设置外围钢板、铺设网格布并进行抗裂砂浆抹面处理,改善了材料本身的“一开裂即贯通”的特性,证明了墙板构造的合理性。(3)进行了钢结构框架泡沫陶瓷外墙挂板模拟地震振动台试验。研究了该墙板在8度常遇、8度基本烈度、8度罕遇及8度极罕遇地震作用下的抗震性能。对结构自振特性、加速度反应、位移反应及应变情况进行分析研究。试验发现,墙板在8度罕遇和8度极罕遇地震作用下才开始出现裂缝,损伤较小,连接节点仅出现轻微松动,验证了按CB8构造设计的外墙挂板及连接节点在8度地震下的安全性和可靠性,且该外墙挂板满足非结构构件抗震设防要求。
【图文】：

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据邋２０１８邋年世界能源统计图鉴（ＢＰ邋Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ邋Ｒｅｖｉｅｗ邋ｏｆ邋Ｗｏｒｌｄ邋Ｅｎｅｒｇｙ邋２０１８）的最逡逑新数据显示，虽然能源结构不断改善，但石油、天然气、煤炭三大传统能源依然逡逑在世界一次能源消费占比９０％以上（见图１－１）。截至２０１７年底，全球探明石油储量逡逑下降５亿桶（－０．０３％）至１．６９７万亿桶，按照２０１７年产量水平，可满足世界５０．２年逡逑的产量；全球天然气探明储量为１９３．５万亿ｍ３，轻微增加了邋０．４万亿ｍ３（０．２％）。逡逑按照２０１７年产量水平，可满足世界５２．６年的产量；而目前，全世界探明煤炭储量逡逑仅可满足世界１３４年的产量。由此可见，全球化石能源的枯竭是不可避免的且逡逑是可以预见的。逡逑（占比）５０逦逦＾逦逡逑逦￣逡逑３０逡逑２0邋一邋一逦逦逦逦逦逦逡逑１０逡逑0逡逑６７邋７０邋７３邋７６邋７９邋８２邋８５邋８８邋９１逦９４邋９７邋００邋０３邋０６邋０９邋１２逦１５逦１８邋（年份）逡逑—石油一煤炭一天然气一水电一核能一可再生能源逡逑来源：《ＢＰ邋Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ邋Ｒｅｖｉｅｗ邋ｏｆ邋Ｗｏｒｌｄ邋Ｅｎｅｒｇｙ邋２０１８》（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｂｐ．ｃｏｍ／）逡逑图１－１世界一次能源消费占比（单位：％）逡逑Ｆｉｇ邋１－１邋Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｗｏｒｌｄ邋ｐｒｉｍａｒｙ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ逡逑全球能源消耗的快速增长，引发人们对于能源枯竭与环境问题的担忧。现有逡逑能源消耗研究表明

复合外墙,钢结构

应慎用使用。因此，开发出一种能够工厂生产的大尺寸板材，并且在强度上有所逡逑提高的新材料，对现有单一材料板材是很好的补充。逡逑现在工程应用中，效果最佳的为复合墙体外墙系统，如下图１－２所示。砌体墙逡逑体可以选择各类加气混凝土砌块、混凝土小型空心砌块、煤矸石砌块及石膏砌块逡逑等。外挂板材采用具有保温隔热、装饰、防水及耐候等功能的板材，如北京北新逡逑集团研发的金邦板，可以阻断砌块的冷热桥。这种外挂板材的造价较高，，但由于逡逑用量不大，而且荷载较小，节点成本不会很高。逡逑外挂保温墙板Ｒ｜逦，－ＬＪ嵌砌砌块墙体逡逑Ｋ逦Ｉ邋Ｉ邋．邋＾混凝土楼板逡逑■逡逑默连】丨１１逡逑￣ｒ」．．ｉ邋１逦＿嵌砌砌块墙体逡逑＆逦Ｉ丨，逡逑图１－２典型钢结构复合外墙逡逑Ｆｉｇ邋１－２邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｅｘｔｅｒｎａｌ邋ｗａｌｌ邋ｉｎ邋ｓｔｅｅｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑外墙外保温外墙优势逐渐凸显出来［２７］。外墙外保温的外墙做法能消除冷热桥，逡逑其保温效果良好，更节能；其保温效果更完美；对室内面积占用较少，更能满足逡逑用户的需求；便于装修
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.9

【参考文献】