复合式夹芯外挂墙板抗冲击性能与温度效应的研究

发布时间：2020-11-19 15:17

　　 在正常使用过程中墙板时常会受到人员、物体的频繁撞击,并且长期工作于室内外温差较大的环境中,在这种冲击荷载或温度作用下构件可能会产生较大的应力和变形甚至会出现裂缝,降低了构件的安全储备严重影响构件的耐久性和整体性,同时引起使用者在感官和心理上的不良感觉。目前关于这方面的研究较少,所以本文以此为出发点,对装配式墙板的冲击效应和温度效应进行研究。本文主要的工作如下:(1)依据相关规范对两种不同跨度的复合式夹芯外挂墙板进行冲击试验。试验研究了相同墙体在不同冲击质量下的动态响应,以及试件跨度对动态响应的影响。通过理论计算验证该墙板的抗冲击性能在正常使用阶段满足混凝土构件抗裂度的要求。(2)运用有限元软件ABAQUS建立墙板的冲击模型,首先验证了模型的有效性,而后分析冲击物的速度、冲击质量、冲击物的刚度和边界条件等因素对墙板冲击效应的影响。结果表明:冲击质量相同时,墙板中心的最大位移和残余位移与冲击能量成正比,冲击质量仅对峰值冲击力的大小有影响冲击力的作用时间不会发生改变。并且在冲击能量为300J的情况下,冲击物质量和峰值位移呈线性关系,当质量达到40kg后,冲击力峰值不再继续增大,但冲击力持续时间仍一直增大。当冲击物的刚度增大冲击力峰值逐渐增大但作用时间减小,位移峰值无影响,残余位移变大,最终储存的变形能增大。边界约束增强墙板的最大位移和冲击响应时间逐渐减小,墙板在振动过程中耗散的变形能量也逐渐降低。(3)利用PTemp软件模拟桁架筋的冷热桥效应,发现采用保温砂浆包裹能有效减小冷热桥范围。对该墙板的热工性能进行理论计算,发现XPS板厚度对传热系数的影响最大,苯板层的最佳厚度为60mm,并运用ABAQUS软件模拟温度场与理论计算结果相吻合验证了模型的有效性。在此基础上进一步分析温度效应,发现墙板上下封边梁处和左右两侧以及四角是薄弱部位,可以通过涂抹弹性涂料以减少裂缝的产生。门窗洞口处会出现应力集中,并建议对该墙板的开洞率控制在16%以内且开洞位置尽量远离构件的边缘。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

发展战略的要求，是建筑墙板构件发展的主流方向。由于复合夹芯外挂墙板在运输和正常使用过程中会经常受到外来物体的偶然冲击，可能会造成墙板产生较大的变形和应力从而降低了试件的质量，影响耐久性、整体性和抗震性能，因此其抵抗冲击荷载的能力在实际工程应用中显得尤为重要。因为结构的外围护构件与梁柱构件之间相互约束，因此当室内外温度环境不一致的时候，墙板会产生一定的温度应力与变形，尤其对于室内外温差较大的地区温度效应的影响更不容忽视严重时甚至会出现温度裂缝，本研究为该种整体式复合墙板的推广应用提供依据，对推动我国钢结构装配式住宅的发展具有重要的理论及工程意义。（a）SP 预应力空心板 （b）加气混凝土外墙板

程中有很大概率会出现小质量低速冲击荷载的作用，由于混凝土材料的抗拉强度很低，所以墙板很有可能因此而产生较大的变形甚至开裂，从而影响墙板的使用寿命，因此同样不容忽视，需要进一步研究该墙板抵抗低速小重量物体多次撞击的性能。首先根据 JC623-1996《钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板》[42]的试验方法进行复合夹芯墙板抗冲击试验，观察在冲击荷载作用下墙板的振动响应和裂缝发展状况；然后通过理论分析该复合夹芯墙板在重物单次撞击下产生的弯矩，并计算开裂荷载。2.5 试验方案2.5.1 试验简介参考《钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板》（JC623-1996）[42]的试验方法，墙板水平搁置，支点距离 2.4m，砂袋重 10kg，首先将落物放置在墙板中心上方 1m高的位置然后释放，这样往复撞击墙板 100 次，评判墙板破坏的标准是是否出现贯通裂缝。根据学校结构实验室的现有条件，借助图示 2.2 中的反力架进行人工释放沙袋模拟自由落体冲击，忽略绳子与滑杆之间的摩擦力。

试验仪器图
【参考文献】

相关期刊论文 前6条

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本文编号：2890156