膨石材料作为近年来研发的一种轻质建材,已在实际工程中得到广泛的应用,并取得了良好的经济与社会效益。但是,目前对该种材料及其构件的力学性能试验研究与理论分析明显滞后于工程应用,严重制约了它的进一步推广应用。因此,在膨石材料力学性能试验的基础上,设计了膨石轻板与膨石梁的静力加载试验,研究了膨石构件的受弯与受剪破坏过程与破坏机理,并利用ABAQUS软件进行膨石构件的有限元分析,为其工程应用与设计分析提供试验依据与理论指导。主要研究内容如下:(1)膨石材料力学性能试验:针对400级膨石材料,进行膨石材料试块的立方体抗压强度试验、棱柱体抗压强度试验、静力受压弹性模量试验以及应力-应变曲线测定试验,确定膨石材料力学性能。利用ABAQUS自带的混凝土损伤塑性模型(CDP模型),模拟膨石棱柱体抗压强度试验,验证有限元模拟膨石材料力学性能的准确性与有效性。(2)膨石轻板静力加载试验:对8块不同配筋率、不同做法的膨石轻板进行静力加载试验,研究其在均布荷载下受力性能和破坏形式,分析纵筋配筋率、配箍率、水泥砂浆叠合层以及钢骨架对膨石轻板受力性能的影响,确定改善膨石轻板受剪承载力的方法。(3)膨石梁静力加载试验:为扩大膨石材料应用范围,以及改善构件破坏特征,对6根不同配筋率、不同截面尺寸膨石梁的两点加载试验,研究其纯弯段或弯剪段裂缝出现、开展以及破坏的全过程,以及各自破坏特征、破坏机理。(4)膨石构件有限元模拟分析:基于通用有限元软件ABAQUS的CDP模型对膨石轻板与膨石梁试件进行建模分析。通过模拟结果与试验结果的对比,研究两者的吻合度、分析产生差异的原因、论述模型的准确性与可行性,并指出模型的不足,为膨石轻板工程应用与精细化建模提供依据。(5)膨石轻板工程应用:以某一8度(0.2g)抗震设防的两层轻型薄壁钢框架结构为例,利用ABAQUS分别建立采用膨石轻板与轻骨料混凝土板为楼板的有限元模型,进行地震作用下的弹塑性时程分析,对比研究在地震作用下两模型顶点位移、层间位移、层间位移角、基底剪力以及楼板损伤情况,分析膨石轻板对结构抗震性能的影响。