混凝土-聚苯板复合墙板受力性能试验研究

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混凝土-聚苯板复合墙板(CPC板)具有集承重、保温、围护功能于一体的特点,可同时满足建筑对于结构支撑、降低能耗,以及空间围护的需要。本文研制了一种主要应用于单层和多层建筑的复合墙板,综合考虑保温、承重、防火和施工等各种因素,聚苯板厚度为100 mm,聚苯板两侧混凝土面层厚度均为50 mm,混凝土面层内配置网格尺寸为75 mm×75 mm钢丝网片,钢丝直径为3 mm,采用特制连接件将两侧混凝土面层连成整体,该墙板在建造过程中可工厂预制也可现场现浇。通过8个轴心受压和6个偏心受压墙板试件试验,研究了该复合墙板在竖向荷载作用下的破坏形态及承载力,分析了高厚比与偏心距对墙板破坏机理和承载力的影响。利用有限元分析软件进一步分析了墙板在竖向荷载作用下的应力分布规律和受力机理。通过试验研究和理论分析得到以下主要结论和成果:(1)按380 mm×380 mm间距设置内外混凝土面层连接件,既可固定钢丝网的位置,确保钢筋的混凝土保护层厚度,同时可使得两层混凝土面层及聚苯板形成整体共同受力。(2)墙板在轴心荷载作用下,首先产生竖向裂缝,最终面层混凝土被压碎,钢丝屈曲外凸,试件发生破坏,破坏位置位于试件上下端,个别构件破坏时有混凝土外凸现象。(3)试验表明,取值在7.5~15范围内的高厚比对墙板承载力影响不明显;钢丝网水平钢丝可以有效承担水平拉应力,对阻止墙板竖向裂缝发展具有重要作用。(4)墙板在偏心荷载作用下,在压应力较大一侧首先产生竖向裂缝,对于偏心距较大的试件,另一侧产生水平裂缝,相比轴压试件,开裂荷载普遍较低,最终试件一侧混凝土面层压碎发生破坏;偏心距对偏心受压墙板的承载力影响明显,墙板的承载力随着偏心距的增大逐渐降低。(5)通过参考国内外相关研究并分析本研究的试验结果,对墙板承载力的影响因素进行了总结,推导出墙板轴心受压和偏心受压承载力计算公式。(6)利用有限元软件ABAQUS建立了CPC板模型,对墙板在轴心荷载及偏心荷载作用下的受力性能进行了分析,将有限元分析结果与试验结果进行对比,验证了模型分析的合理性并进一步解释和补充试验结果。
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