蒸压加气混凝土和保温装饰一体板的抗风性能分析

本文是建筑学论文，通过选用合理的墙板厚度、墙板强度、墙板长度和墙板连接方式，能够满足蒸压加气混凝土作为装配式围护结构和使用功能的同时，使蒸压加气混凝土具有良好的抗风性能，对于蒸压加气混凝土在高层建筑特别是超高层建筑中的应用和推广具有重要的意义。保温装饰一体板也叫节能保温装饰一体板，是由胶层、保温装饰板、锚固件和密封材料等组成，保温装饰一体板不仅可以适用于新建建筑的外墙保温装饰，也可以适用于旧建筑的节能装饰改造；还可以适用于北方寒冷地区的建筑和南方炎热地区的建筑。保温装饰一体板具有稳定性好、完美替代幕墙、施工简便工期缩短和整体装配效果丰富等特点，保温装饰一体板能够克服传统保温材料的缺点。保温装饰一体板作为保温装饰材料使用有具备较好的抗风性能，对保温装饰一体板的推广和使用具有重要意义。通过对国内外的研究现状分析可知,国内外对复合墙板和装配式墙板的抗风性能研究比较多，但对蒸压加气混凝土和保温装饰一体板的抗风性能的研究却是一片空白，因此研究蒸压加气混凝土保温装饰一体板的抗风性能，验证其墙板的是否可用是必须进行的。保温装饰一体板是随着国家不断发展装配式建筑和绿色环保建筑而生产的一种新型外墙保温装饰一体板，该板材是通过胶粘组合的办法将保温材料与市面的装饰材料组合在一起，使保温装饰一体板能够同时拥有建筑围护结构的保温与装饰两大功能。

1绪论

在新时代发展时期，我国经济已经转向为高质量发展阶段，而建筑业的发展必须跟随新时代发展的变化，建筑业的发展慢慢逐步实现产业化升级，从发展产值方向向注重质量方向转变，从劳动密集方向向劳动稀疏方向转变，从施工速度方向向施工质量转变。因此，今后建筑业的发展方向，应该立足于提高施工质量和施工效率，在工程中不仅要提高施工质量，而且还要提高施工效率，减少施工材料浪费和施工环境污染，减少建筑业对劳动力的依赖，推进装配式建筑的发展基础原则要结合当地的发展共同推进装配式建筑健康协调发展。在20世纪50年代我国装配式建筑开始发展，最初是从施工技术开始研究的，慢慢发展逐渐形成了一系列的建筑体系，到了20世纪80年代由于人民居住需求量的快速增加，导致装配式建筑的应用在当时得到了快速发展。到20世纪末，由于对建筑抗震的深入探究不够深入，从而使现浇混凝土建筑体系逐渐取代了装配式建筑，造成装配式建筑的发展处于低潮状态。但近些年来随着装配式建筑的技术研究逐渐的发展和完善、劳动力成本大力提升以及对绿色和环保建筑的呼声日益高涨，我国又重新迎来了装配式建筑发展的黄金阶段。蒸压加气混凝土属于一种新型的环保建筑材料，蒸压加气混凝土板根据它的生产过程使它具有良好的耐火、隔音、隔热、保温等性能。本课题的主要研究内容如下：（1）保温装饰一体板抗风性能试验：进行外覆保温装饰一体板的ALC墙体风压试验，保温装饰一体板与蒸压加气混凝土采用粘锚、干挂两种连接方式，（2）蒸压加气混凝土板的抗风性能试验：进行ALC墙体抗风性能试验，在风压试验箱内施加负风压，实测构件的侧向变形、应变

2试验方案

2.1概述

本章节介绍了试验的设计与制作，详细的介绍了试件尺寸大小和试件的安装方法以及选用的装饰一体板的类型和安装方式。介绍了试验选择的装置和试验选择的加载方法，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）计算了湛江地区的不同高度的风荷载大小，再针对装饰一体板的不同安装方法设计加载不同的加载制度。还介绍了试验的位移计和应变片的布置，分别采集在各级荷载作用下位移计和应变片数据。为响应国家关于装配式建筑的发展的号召，推广新型材料的使用研究了带保温装饰一体板的蒸压加气混凝土墙板在水平均布荷载下的抗风性能。本次试验共设计制作了2个试件（试件编号1、2），如图2-1所示，2个试件均为单层刚接框架，外墙内嵌试件。ALC墙板与钢框架之间采用内置锚外墙连接形式。2个墙体试件外侧采用保温装饰一体板，分别采用干挂和粘锚式连接，墙体内侧裸露。该试验拟对墙体的应力应变分布、开裂情况以及墙体保温装饰一体板的受力状态进行分析。本章节撰写了试验方案，详细的介绍了试件的安装方法以及选用的装饰一体板的类型和安装方式。蒸压加气混凝土板的抗风性能分析：运用ABAQUS有限元软件建立ALC墙体抗风性能分析模型，分析蒸压加气混凝土板的厚度、长度、配筋率和材料强度等参数对ALC墙体抗风性能的影响规律，验证ALC墙体抗风承载力计算方法。

2.2试件的设计与制作

介绍了试验选择的装置，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）计算了湛江地区的风荷载大小，针对不同安装方法的装饰一体板进行不同的加载制度。还介绍了位移计和混凝土应变片的布置，分别采集在各级荷载作用下位移计和应变片数据，为试验分析提供试验数据。本章通过有限元ABAQUS分析软件建立了蒸压加气混凝土墙板的模型，研究了墙板长度L、墙板厚度h、墙板配筋率ρ以及墙板强度级别对墙板的受弯承载力、墙板的开裂弯矩以及墙板刚度的影响。对比分析了规范公式得到的理论值与有限元结果。通过本章的研究可以得到以下结论：（1）当墙板的厚度h从150mm增加到300mm时，墙板的受弯承载力提高了250%；当墙板的长度L从2400mm增加到6000mm时，墙板的受弯承载力几乎不变；当墙板的配筋率ρ从0.2%增加到0.4%时，墙板的受弯承载力提高了32%；当墙板的强度级别从A3.5增加到A7.5时，墙板的受弯承载力也提高了20%。（2）当墙板的厚度h从150mm增加到300mm时，墙板的开裂弯矩也提高了246.9%；当墙板的长度L从2400mm增加到6000mm时，墙板的开裂弯矩几乎不变；当配筋率ρ从0.2%增加到0.4%时，墙板的开裂弯矩提高了33.8%；当墙板的强度级别从A3.5增加到A7.5时，墙板的开裂弯矩提高了102%。（3）当墙板的厚度h从150mm增加到300mm时，墙板的刚度也提高了698.9%；当墙板的长度L从2400mm增加到6000mm时，墙板的刚度几乎不变；当配筋率ρ从0.2%增加到0.4%时，墙板的开裂刚度几乎不变；当墙板的强度级别从A3.5增加到5.0或A7.5时，墙板的刚度提高了19.1%。

ALC墙板与典型工程应用

3蒸压加气混凝土板抗风性能有限元模型............................................................20

3.1概述..............................................................................................................20

3.2有限元模型的建立......................................................................................20

3.3有限元模型验证..........................................................................................24

4蒸压加气混凝土板参数分析................................................................................28

4.1概述..............................................................................................................28

4.2墙板厚度的参数分析..................................................................................28

4.3墙板长度的参数分析..................................................................................30

4.4墙板配筋率的参数分析..............................................................................31

4.5墙板强度级别的参数分析..........................................................................34

4.6蒸压加气混凝土板理论计算与对比..........................................................35

5保温装饰一体板的ALC墙体抗风试验..............................................................45

5.1概述..............................................................................................................45

5.2粘锚法保温装饰一体板的ALC墙体抗风试验加载制度........................45

5保温装饰一体板的ALC墙体抗风试验

5.1概述

蒸压加气混凝土板和保温装饰一体板是一种新型板材，属于建筑外围护结构。本章对粘锚法连接和干挂法连接的保温装饰一体板的ALC墙体进行了风吸力试验，通过在风压试验箱内施加负风压，研究在风吸力作用下两种连接方式的保温装饰一体板的ALC墙体是否出现开裂、锚固件是否拔出等现象，实测装饰一体板的ALC墙体应变变化和位移变化，确定保温装饰一体板的ALC墙体的抗风性能。经过三级加载后粘锚法保温装饰一体板的ALC墙体在风吸力的作用下，保温装饰一体板没有发生保温装饰一体板被拉出和保温装饰一体板与锚栓一起从基层拔出等现象。图5-3为三级荷载加载后保温装饰一体板的ALC墙体。粘锚法保温装饰一体板的ALC墙体详细试验加载制度见本文2.4，加载位移图为位移数据包络图。图5-7墙板四分之三高度处位移图图5-8墙板四分之一高度处位移图通过对图5-4墙板左侧第二块板的位移图和对图5-5墙板右侧第二块板的位移图整块板上中下对比可以发现：（1）从图5-4和图5-5可以发现，墙板四分之三高度处的位移小于墙板半高处和墙板四分之一高度处的位移，发生这种情况可能是由两个原因造成的：（i）负压箱的吸风口在负压箱的下方，墙板受到的风吸力不均匀，墙板上部受到的风吸力可能没有墙板下部受到的风吸力大；（ii）整个墙板是挂在负压箱上面，支座在负压箱的上部，当墙板受到风吸力的作用，墙板以支座为转动轴，可能有一个转动的趋势。（2）从图5-4和图5-5可以发现，墙板左侧第二、右侧第二块板半高处、四分之一高度处位移的前半段和后半段有差距，有可能是由于墙板的框架与负压箱之间的橡胶垫产生了压缩变形而造成的。

保温装饰一体板

5.2粘锚法保温装饰一体板的ALC墙体抗风试验加载制度

总的来说，对于墙板左侧第二块板，半高处位移最大，四分之三和四分之一高度处的位移几乎相同；对于墙板右侧第二块板，四分之一高度处位移最大，半高处和四分之三高度处的位移相差不大；对于墙板半高处，左侧第二块板的位移最大，其次是右侧第二块板，右侧第一块板的位移最小。对于墙板第二排和第三排半高处板缝应变，整体上应变趋势都与峰值压力-次数曲线相同基本一致，都有明显的先增大后减小的趋势，墙板第三排半高处的板缝应变大于墙板第二排半高处的板缝应变，可能是由于风压试验箱的吸风口在试验箱的下部，造成下部的风吸力要大于上部的风吸力。而墙板第二排和第三排板缝半高处的应变趋势和大小大致相同，而且在同一荷载下的应变最大。对于墙板竖列板缝处的应变，整体上的的应变趋势都基本一致，从三列板缝处应变来看，墙板第二列和第三列板缝处的应变最大，大致上都是下部的应变大于上部的应变。本章针对粘锚法和干挂法两种连接方法的ALC保温装饰一体板分别进行了三级加载风吸力抗风试验，根据加载的数据，绘制得到了峰值压力-次数曲线、位移-次数曲线和应变-次数曲线，根据三级加载后的位移-次数曲线和应变-次数曲线，可以分析得到以下结论：（1）粘锚法ALC保温装饰一体板，没有发生蒸压加气混凝土和保温装饰一体板的开裂脱落现象，表明此种墙体的抗风性能能够满足5kPa的风荷载要求，具有很好的安全可靠度。（2）干挂法ALC保温装饰一体板，没有发生温装饰一体板的开裂脱落现象，但一体板的板缝处却出现了多处不平、凸起现象，表明此种墙体的抗风性能能够满足5.5kPa的风荷载要求，具有很好的安全可靠度。

6结论与展望

蒸压加气混凝土作为一种新型装配式围护结构，随着国家对装配式建筑的大力发展和推广，蒸压加气混凝土的应用会越来越广泛。蒸压加气混凝土具有重量轻、保温性能好、耐火性能好、重量轻、安装方便、加工性强、绿色环保等特点。结论如下：（1）当墙板的厚度h从150mm增加到300mm时，墙板的受弯承载力提高了250%；当墙板的长度L从2400mm增加到6000mm时，墙板的受弯承载力几乎不变；当墙板的配筋率ρ从0.2%增加到0.4%时，墙板的受弯承载力提高了32%；当墙板的强度级别从A3.5增加到A7.5时，墙板的受弯承载力也提高了20%。（2）当墙板的厚度h从150mm增加到300mm时，墙板的开裂弯矩也提高了246.9%；当墙板的长度L从2400mm增加到6000mm时，墙板的开裂弯矩几乎不变；当配筋率ρ从0.2%增加到0.4%时，墙板的开裂弯矩提高了33.8%；当墙板的强度级别从A3.5增加到A7.5时，墙板的开裂弯矩提高了102%。通过在风压试验箱内施加负风压，实测不同风压作用后装饰一体板是否出现开裂、锚固件是否拔出等，实测装饰一体板的应变变化，确定装饰一体板的抗风性能,
参考文献（略）