GRC(Glass Fiber Reinforced Cement)由于具有壁薄体轻、造型可设计性强、质感丰富等优点,近年来被广泛应用于建筑外装饰。集装饰、保温、围护等功能于一体的GRC幕墙,也使得GRC有了更为广阔的应用空间。随着GRC材料应用技术深入研究和发展,发现常规做法的GRC单元板体系中,GRC面板仅仅承受垂直于面板的各种荷载,如风荷载、地震荷载、冲击荷载等。传统的GRC与背附钢架的一体性和共同受力性能较差,GRC所承受的各种荷载都传递到了背附钢架之上,很难发挥GRC高性能特点,造成材料利用率较低。针对上述问题,本文提出了一种新型的“八字筋”连接形式和共同受力性能良好的GRC-背附钢架空间围护结构,充分发挥了各种材料的特性,大幅降低了材料用量与成本。主要内容和结论如下:(1)首先对GRC材料、制备过程和满足的设计要求进行研究,建立GRC-背附钢架空间围护结构的力学模型。加入风荷载进行有限元模拟结果表明,该空间组合结构设计可行,GRC与背附钢架共同受力性能良好,能够满足不同工况条件要求。(2)然后,选取4.305m*2.015m和3.800m*1.015m两种尺寸GRC板进行实际荷载模拟试验,GRC-背附钢架围护结构在加载初期由于连接处空隙引起变形曲线有一定的波动,但当空隙消化后,荷载与变形能够保持良好的比例关系;同类平行试件的抗弯刚度略有差异,差异值占平均值6.57%;所提出的空间组合结构的抗弯刚度与构造总厚度、GRC面板厚度、构造连接方式以及金属骨架的布置方式有着密切的关系。试验结果表明:GRC与背附钢架的共同受力性能良好,材料二次组合后其性能得到充分发挥和使用率得到显著提高,可形成稳定“一体化空间围护结构”,有效降低材料使用量。(3)同时,对“一体化空间围护结构”的保温隔热性能和防水构造等性能进行了研究与分析。其中,研究了三种不同冷桥比例15%、12%和10%时的复合围护结构传热系数,得出:当冷桥比例相同时,传热系数随着保温层厚度减小而增大;当保温层厚度相同时,传热系数随着冷桥比例的增大而增加。因此得出保温层厚度和冷桥比例,是影响复合板传热系数的主要因素,在实际工程中需考虑两者的影响。(4)最后,对GRC装配式工艺和应用进行了研究,基于装配式结构的特点,给出了一些常用的构造尺寸与应遵循的相关标准和规范。通过具体工程应用,得出围护结构的装配化施工效率高、质量稳定和安全可靠等特点。同等工况条件下,使用所提出的一体化围护结构材料用量可明显降低,相比常规的背附钢架金属用量从20 kg/m~2~25kg/m~2降低至15kg/m~2左右,降低率达25%~40%,经济效益显著,为以后的GRC发展提供参考价值。