蒸压加气混凝土板力学试验及数值模拟研究

发布时间：2017-10-10 14:01

  本文关键词：蒸压加气混凝土板力学试验及数值模拟研究

  更多相关文章： 加气混凝土 外挂板 抗弯试验 屋面板 节点试验 损伤塑性模型

【摘要】：近些年随着我国节能减排政策的实施和住宅产业化的兴起,建筑节能和装配式结构越来越得到广大工程师的关注。目前广泛使用的建筑外墙保温体系一般采用外挂板+聚苯板的外保温形式,此保温类型不但极大地消耗了建筑材料(水泥、沙子、石子),而且容易引起墙体脱落和燃烧等质量事故,因此研发新型工业化装配式围护体系,对改变上述局面具有重大意义。过去的研究主要集中在加气混凝土的物理性能和基本材料性能的研究,而作为围护墙板在高层建筑中承受风荷载及水平地震作用的研究较少,因此本文在试验和数值模拟相结合的基础上对加气混凝土板材的基本力学性能进行了深入研究。为了研究加气混凝土的基本力学性能,进行了45块加气混凝土试件的立方体抗压强度试验,轴心抗压强度试验以及劈裂抗拉强度试验。试验研究表明,平行于发气方向的强度约等于垂直于发气方向的强度的70%~81%左右。端部效应对试件影响较小,使得加气混凝土棱柱体强度与立方体强度的转换系数取0.884。尺寸效应对加气混凝土立方体抗压强度有一定程度的影响,非标准试块与标准试块的抗压强度比值fcu150/fcu100取0.953。加气混凝土的劈裂抗拉强度与其抗压强度具有很好的相关性,换算系数为10.5%。基于42块加气混凝土外挂墙板的四分点加载试验,分析了板材的跨度、配筋和强度等因素对试件的力学性能和破坏形态的影响。研究表明,加气混凝土外挂墙板最终的破坏形态为弯剪破坏,在较大荷载作用下出现了钢筋与加气混凝土的粘结滑移现象。板材配筋面积一致下,钢筋根数较多的试件表现出裂缝相对密集,开裂荷载相对较大。最后根据规范得到了板材的抗剪承载力和开裂荷载,规范计算的理论值具有较大安全储备。通过6块加气混凝土屋面板的抗弯试验,研究了配筋面积和板材强度对加气混凝土屋面板的延性,开裂荷载和极限承载力的影响。试验研究表明,加气混凝土屋面板的破坏形态为弯剪破坏。相比普通混凝土屋面板其开裂时间较慢、承载力能力较低和延性较好。最后对北京地区的一次加气混凝土屋面板质量事故进行分析,由于屋面板后期的随意改造增加荷载,安装吊顶超过了抗剪承载能力,加气混凝土屋面板两端发生明显的剪切破坏。同时由于加气混凝土板材的受拉区保护层脱落,钢筋出现明显的锈蚀现象。传统的连接节点容易形成冷桥或造成板材损伤,所以本文通过20块蒸压加气混凝土板材的节点平面外拉拔试验,分析了板材的配筋和节点垫片尺寸对钩头螺栓节点和新型预埋件节点的承载能力影响。研究表明,钩头螺栓节点的承载力随着垫片半径和板材配筋面积的增加而增大,新型预埋件节点的初始刚度和承载能力都好于钩头螺栓节点。为了研究加气混凝土的非线性性能,基于有限元软件ABAQUS进行了4面不同配筋的加气混凝土板抗弯分析。研究表明,试件的数值模拟值与试验值吻合的比较好,说明选取的材料本构关系和混凝土损伤塑性模型能够很好的模拟加气混凝土板抗弯试验。
【关键词】：加气混凝土 外挂板 抗弯试验 屋面板 节点试验 损伤塑性模型
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.72
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 加气混凝土基本特征10-12
• 1.1.1 加气混凝土的优越性10-11
• 1.1.2 加气混凝土产业特点11-12
• 1.1.3 实际工程中的应用12
• 1.2 国内外研究与发展现状12-16
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.2.3 研究中存在的问题15-16
• 1.3 本文问题的引出16-18
• 1.4 主要研究内容18-19
• 1.5 研究创新及意义19-20
• 第2章 加气混凝土基本力学性能试验研究20-32
• 2.1 概述20
• 2.2 加气混凝土立方体抗压强度试验20-23
• 2.2.1 试验目的20
• 2.2.2 试验方法和步骤20-22
• 2.2.3 试验结果与分析22-23
• 2.3 加气混凝土轴心抗压强度试验23-25
• 2.3.1 试验目的23
• 2.3.2 试验方法和步骤23-24
• 2.3.3 试验结果与分析24-25
• 2.4 加气混凝土劈裂抗拉强度试验25-27
• 2.4.1 试验目的25
• 2.4.2 试验方法和步骤25-27
• 2.4.3 试验结果与分析27
• 2.5 劈裂抗拉强度与立方体抗压强度的关系27-29
• 2.6 立方体抗压强度与轴心抗压强度的关系29
• 2.7 膨胀方向对加气混凝土抗压强度的影响29-30
• 2.8 尺寸效应对加气混凝土抗压强度的影响30-31
• 2.9 本章小结31-32
• 第3章 加气混凝土外挂板抗弯性能试验研究32-70
• 3.1 概述32
• 3.2 试件制作32-34
• 3.3 材料基本力学性能34-36
• 3.3.1 加气混凝土材料性能34-35
• 3.3.2 钢筋材料性能35-36
• 3.4 加气混凝土板抗弯性能试验方案设计36-46
• 3.4.1 加气混凝土板材设计36-41
• 3.4.2 试验装置与测量方案41-45
• 3.4.3 试验加载制度45-46
• 3.5 试验结果与分析46-58
• 3.5.1 跨中截面应变分布46-49
• 3.5.2 试验现象及破坏机理分析49-55
• 3.5.3 试验荷载-位移曲线分析55-58
• 3.6 理论值计算58-68
• 3.6.1 北京地区高层风荷载计算58-60
• 3.6.2 北京地区水平地震作用60-61
• 3.6.3 正截面抗弯承载能力分析61-63
• 3.6.4 斜截面抗剪承载能力分析63-65
• 3.6.5 板材开裂弯矩计算分析65-67
• 3.6.6 截面的延性计算分析67-68
• 3.7 本章小结68-70
• 第4章 加气混凝土屋面板抗弯性能研究与案例分析70-82
• 4.1 概述70-71
• 4.2 试件设计71-72
• 4.3 材料基本力学性能72-73
• 4.4 试验加载装置73-75
• 4.5 结果与分析75-78
• 4.5.1 试验现象分析75-76
• 4.5.2 荷载-位移曲线分析76-77
• 4.5.3 试验结果对比分析77-78
• 4.6 加气混凝土屋面板质量事故分析78-81
• 4.6.1 概况78
• 4.6.2 屋面板质量事故分析78-81
• 4.7 本章小结81-82
• 第5章 加气混凝土外挂板节点试验研究82-94
• 5.1 概述82-83
• 5.2 试验设计83-88
• 5.2.1 材性试验83
• 5.2.2 试件设计83-87
• 5.2.3 试验装置87-88
• 5.3 试验结果及分析88-93
• 5.3.1 试验现象分析88-90
• 5.3.2 荷载-位移曲线分析90-92
• 5.3.3 试验结果对比分析92-93
• 5.4 本章小结93-94
• 第6章 基于ABAQUS的加气混凝土板数值模拟分析94-111
• 6.1 概述94
• 6.2 有限元法94-95
• 6.2.1 有限元法概况94-95
• 6.2.2 有限元软件ABAQUS95
• 6.3 ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型95-100
• 6.3.1 损伤塑性模型概况95-96
• 6.3.2 损伤塑性模型中塑性部分96-97
• 6.3.3 损伤塑性模型中损伤部分97-99
• 6.3.4 损伤塑性模型中损伤因子99-100
• 6.4 加气混凝土板抗弯性能有限元分析100-105
• 6.4.1 建立几何模型100-101
• 6.4.2 定义材料属性101-103
• 6.4.3 施加边界条件及荷载103-104
• 6.4.4 划分网格104-105
• 6.5 有限元结果105-109
• 6.5.1 加气混凝土的应力云图105
• 6.5.2 钢筋的应力云图105-106
• 6.5.3 加气混凝土的变形云图106-107
• 6.5.4 加气混凝土的荷载-位移曲线107-109
• 6.6 本章小结109-111
• 结论与展望111-113
• 参考文献113-118
• 致谢118-119
• 攻读学位期间发表论文目录119-121
• 攻读学位期间发表专利目录121

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张敏;蒋冬青;;我国加气混凝土制品应用现状及其前景[J];四川建材;2006年02期

2 彭军芝;彭小芹;;加气混凝土的结构与性能研究进展[J];材料导报;2011年01期

3 丑纯洁;刘金印;;也谈加气混凝土的发展及应用[J];黑龙江科技信息;2011年07期

4 ;用粉煤灰生产加气混凝土[J];环境保护;1975年02期

5 侯二生,郭万隘,张继能;加气混凝土废料浆的处理方法[J];硅酸盐建筑制品;1981年02期

6 孙国匡,唐弟,赵宇平;加气混凝土及其水化产物碳化的研究[J];硅酸盐学报;1985年04期

7 金洪振,武艳军,张云利,关文平;火烧矸石渣生产加气混凝土的研究[J];煤炭技术;2001年04期

8 陈友治,孙亮技;一种新型粉煤灰加气混凝土生产线[J];粉煤灰;2002年06期

9 陈友治,孙亮枝;新型粉煤灰加气混凝土研究[J];粉煤灰综合利用;2002年06期

10 杨学泳;用劣质粉煤灰生产加气混凝土的新工艺研究[J];粉煤灰综合利用;2004年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵慧鹏;赵燕璞;;加气混凝土砌体墙面开裂产生的原因及处理措施[A];土木建筑学术文库（第7卷）[C];2007年

2 谢才高;;加气混凝土的产品质量保证与节能新工艺初探[A];现代砌体结构——2000年全国砌体结构学术会议论文集[C];2000年

3 陶有生;;进一步发挥加气混凝土制品在建筑节能中的作用[A];新型建筑材料技术与发展——中国硅酸盐学会2003年学术年会新型建筑材料论文集[C];2003年

4 徐志辉;韦江雄;李方贤;高品海;陈阳;余其俊;;陶瓷废料制备加气混凝土的试验研究[A];中国硅酸盐学会水泥分会第四届学术年会论文摘要集[C];2012年

5 郭振东;;加气混凝土砌体外墙渗漏原因及防渗对策[A];第四届工程质量学术交流会论文集[C];2012年

6 肖群芳;蔡鲁宏;;加气混凝土在外墙外保温体系中的应用[A];蒸压加气混凝土砌块砌体结构研究[C];2010年

7 江小平;常鑫;;粉煤灰加气混凝土动力学试验与分析[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2004年

8 陈国银;赵琴;;加气混凝土施工中存在的问题与预防措施[A];土木建筑学术文库（第10卷）[C];2008年

9 府坤荣;;提高加气混凝土行业综合水平的几个值得思考的问题[A];新型建筑材料技术与发展——中国硅酸盐学会2003年学术年会新型建筑材料论文集[C];2003年

10 郑力;陈香利;;加气混凝土施工中存在的问题与预防措施[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2007)[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 常州建材研究设计所 姜勇;发展加气混凝土应重视的问题[N];中国建材报;2005年

2 罗晖;加气混凝土不该受冷落[N];科技日报;2004年

3 西文;中国加气混凝土协会第27次年会在南昌召开[N];中国建材报;2008年

4 姜勇;我国加气混凝土行业的现状与发展趋势[N];中国建材报;2008年

5 中国加气混凝土协会;蓬勃发展的加气混凝土工业[N];中国建材报;2008年

6 汪红蕾;加气混凝土推广缘何受阻？[N];中华建筑报;2004年

7 本报记者 刘志中 田臣;加气混凝土的发展要破解三大难题[N];中华建筑报;2005年

8 中国加气混凝土协会;发展中的加气混凝土工业[N];中国建材报;2011年

9 杨鹏 蒙华 王劲文 杨熙;衡阳加气混凝土重复建设当警惕[N];中国建材报;2012年

10 驻湖南记者杨鹏 通讯员 杨慧君;湖南整治加气混凝土行业乱象[N];中国建材报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 黄照明;硅酸盐水泥超轻高保温加气混凝土承重复合墙板的研究与制备[D];华南理工大学;2016年

2 应姗姗;加气混凝土的纳米碳酸钙改性及高铝质加气混凝土的制备[D];浙江大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 温欣子;以铁尾矿砂为主要原料制备加气混凝土的优化研究[D];河北联合大学;2014年

2 倪辉;轻质蒸压砂加气混凝土墙板在框架结构中受力性能的分析与研究[D];长安大学;2015年

3 彭欢;低导热加气混凝土保温性能与微结构研究[D];东南大学;2015年

4 曹峰;硅酸盐水泥制备加气混凝土的研究[D];重庆大学;2016年

5 姬广祥;碱—镁渣免蒸压加气混凝土的制备与性能研究[D];重庆大学;2016年

6 王善冬;免蒸压加气混凝土制备与性能研究[D];东南大学;2016年

7 陈博珊;蒸压加气混凝土板力学试验及数值模拟研究[D];北京建筑大学;2016年

8 翟翼，

本文编号：1006746