本文關(guān)鍵詞：蒸壓加氣混凝土板力學(xué)試驗及數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 加氣混凝土 外掛板 抗彎試驗 屋面板 節(jié)點(diǎn)試驗 損傷塑性模型

【摘要】：近些年隨著我國節(jié)能減排政策的實施和住宅產(chǎn)業(yè)化的興起,建筑節(jié)能和裝配式結(jié)構(gòu)越來越得到廣大工程師的關(guān)注。目前廣泛使用的建筑外墻保溫體系一般采用外掛板+聚苯板的外保溫形式,此保溫類型不但極大地消耗了建筑材料(水泥、沙子、石子),而且容易引起墻體脫落和燃燒等質(zhì)量事故,因此研發(fā)新型工業(yè)化裝配式圍護(hù)體系,對改變上述局面具有重大意義。過去的研究主要集中在加氣混凝土的物理性能和基本材料性能的研究,而作為圍護(hù)墻板在高層建筑中承受風(fēng)荷載及水平地震作用的研究較少,因此本文在試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的基礎(chǔ)上對加氣混凝土板材的基本力學(xué)性能進(jìn)行了深入研究。為了研究加氣混凝土的基本力學(xué)性能,進(jìn)行了45塊加氣混凝土試件的立方體抗壓強(qiáng)度試驗,軸心抗壓強(qiáng)度試驗以及劈裂抗拉強(qiáng)度試驗。試驗研究表明,平行于發(fā)氣方向的強(qiáng)度約等于垂直于發(fā)氣方向的強(qiáng)度的70%~81%左右。端部效應(yīng)對試件影響較小,使得加氣混凝土棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換系數(shù)取0.884。尺寸效應(yīng)對加氣混凝土立方體抗壓強(qiáng)度有一定程度的影響,非標(biāo)準(zhǔn)試塊與標(biāo)準(zhǔn)試塊的抗壓強(qiáng)度比值fcu150/fcu100取0.953。加氣混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度與其抗壓強(qiáng)度具有很好的相關(guān)性,換算系數(shù)為10.5%�；�42塊加氣混凝土外掛墻板的四分點(diǎn)加載試驗,分析了板材的跨度、配筋和強(qiáng)度等因素對試件的力學(xué)性能和破壞形態(tài)的影響。研究表明,加氣混凝土外掛墻板最終的破壞形態(tài)為彎剪破壞,在較大荷載作用下出現(xiàn)了鋼筋與加氣混凝土的粘結(jié)滑移現(xiàn)象。板材配筋面積一致下,鋼筋根數(shù)較多的試件表現(xiàn)出裂縫相對密集,開裂荷載相對較大。最后根據(jù)規(guī)范得到了板材的抗剪承載力和開裂荷載,規(guī)范計算的理論值具有較大安全儲備。通過6塊加氣混凝土屋面板的抗彎試驗,研究了配筋面積和板材強(qiáng)度對加氣混凝土屋面板的延性,開裂荷載和極限承載力的影響。試驗研究表明,加氣混凝土屋面板的破壞形態(tài)為彎剪破壞。相比普通混凝土屋面板其開裂時間較慢、承載力能力較低和延性較好。最后對北京地區(qū)的一次加氣混凝土屋面板質(zhì)量事故進(jìn)行分析,由于屋面板后期的隨意改造增加荷載,安裝吊頂超過了抗剪承載能力,加氣混凝土屋面板兩端發(fā)生明顯的剪切破壞。同時由于加氣混凝土板材的受拉區(qū)保護(hù)層脫落,鋼筋出現(xiàn)明顯的銹蝕現(xiàn)象。傳統(tǒng)的連接節(jié)點(diǎn)容易形成冷橋或造成板材損傷,所以本文通過20塊蒸壓加氣混凝土板材的節(jié)點(diǎn)平面外拉拔試驗,分析了板材的配筋和節(jié)點(diǎn)墊片尺寸對鉤頭螺栓節(jié)點(diǎn)和新型預(yù)埋件節(jié)點(diǎn)的承載能力影響。研究表明,鉤頭螺栓節(jié)點(diǎn)的承載力隨著墊片半徑和板材配筋面積的增加而增大,新型預(yù)埋件節(jié)點(diǎn)的初始剛度和承載能力都好于鉤頭螺栓節(jié)點(diǎn)。為了研究加氣混凝土的非線性性能,基于有限元軟件ABAQUS進(jìn)行了4面不同配筋的加氣混凝土板抗彎分析。研究表明,試件的數(shù)值模擬值與試驗值吻合的比較好,說明選取的材料本構(gòu)關(guān)系和混凝土損傷塑性模型能夠很好的模擬加氣混凝土板抗彎試驗。
【關(guān)鍵詞】：加氣混凝土 外掛板 抗彎試驗 屋面板 節(jié)點(diǎn)試驗 損傷塑性模型
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU528.72
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 加氣混凝土基本特征10-12
• 1.1.1 加氣混凝土的優(yōu)越性10-11
• 1.1.2 加氣混凝土產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)11-12
• 1.1.3 實際工程中的應(yīng)用12
• 1.2 國內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 研究中存在的問題15-16
• 1.3 本文問題的引出16-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容18-19
• 1.5 研究創(chuàng)新及意義19-20
• 第2章 加氣混凝土基本力學(xué)性能試驗研究20-32
• 2.1 概述20
• 2.2 加氣混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗20-23
• 2.2.1 試驗?zāi)康?/span>20
• 2.2.2 試驗方法和步驟20-22
• 2.2.3 試驗結(jié)果與分析22-23
• 2.3 加氣混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試驗23-25
• 2.3.1 試驗?zāi)康?/span>23
• 2.3.2 試驗方法和步驟23-24
• 2.3.3 試驗結(jié)果與分析24-25
• 2.4 加氣混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度試驗25-27
• 2.4.1 試驗?zāi)康?/span>25
• 2.4.2 試驗方法和步驟25-27
• 2.4.3 試驗結(jié)果與分析27
• 2.5 劈裂抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系27-29
• 2.6 立方體抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度的關(guān)系29
• 2.7 膨脹方向?qū)託饣炷量箟簭?qiáng)度的影響29-30
• 2.8 尺寸效應(yīng)對加氣混凝土抗壓強(qiáng)度的影響30-31
• 2.9 本章小結(jié)31-32
• 第3章 加氣混凝土外掛板抗彎性能試驗研究32-70
• 3.1 概述32
• 3.2 試件制作32-34
• 3.3 材料基本力學(xué)性能34-36
• 3.3.1 加氣混凝土材料性能34-35
• 3.3.2 鋼筋材料性能35-36
• 3.4 加氣混凝土板抗彎性能試驗方案設(shè)計36-46
• 3.4.1 加氣混凝土板材設(shè)計36-41
• 3.4.2 試驗裝置與測量方案41-45
• 3.4.3 試驗加載制度45-46
• 3.5 試驗結(jié)果與分析46-58
• 3.5.1 跨中截面應(yīng)變分布46-49
• 3.5.2 試驗現(xiàn)象及破壞機(jī)理分析49-55
• 3.5.3 試驗荷載-位移曲線分析55-58
• 3.6 理論值計算58-68
• 3.6.1 北京地區(qū)高層風(fēng)荷載計算58-60
• 3.6.2 北京地區(qū)水平地震作用60-61
• 3.6.3 正截面抗彎承載能力分析61-63
• 3.6.4 斜截面抗剪承載能力分析63-65
• 3.6.5 板材開裂彎矩計算分析65-67
• 3.6.6 截面的延性計算分析67-68
• 3.7 本章小結(jié)68-70
• 第4章 加氣混凝土屋面板抗彎性能研究與案例分析70-82
• 4.1 概述70-71
• 4.2 試件設(shè)計71-72
• 4.3 材料基本力學(xué)性能72-73
• 4.4 試驗加載裝置73-75
• 4.5 結(jié)果與分析75-78
• 4.5.1 試驗現(xiàn)象分析75-76
• 4.5.2 荷載-位移曲線分析76-77
• 4.5.3 試驗結(jié)果對比分析77-78
• 4.6 加氣混凝土屋面板質(zhì)量事故分析78-81
• 4.6.1 概況78
• 4.6.2 屋面板質(zhì)量事故分析78-81
• 4.7 本章小結(jié)81-82
• 第5章 加氣混凝土外掛板節(jié)點(diǎn)試驗研究82-94
• 5.1 概述82-83
• 5.2 試驗設(shè)計83-88
• 5.2.1 材性試驗83
• 5.2.2 試件設(shè)計83-87
• 5.2.3 試驗裝置87-88
• 5.3 試驗結(jié)果及分析88-93
• 5.3.1 試驗現(xiàn)象分析88-90
• 5.3.2 荷載-位移曲線分析90-92
• 5.3.3 試驗結(jié)果對比分析92-93
• 5.4 本章小結(jié)93-94
• 第6章 基于ABAQUS的加氣混凝土板數(shù)值模擬分析94-111
• 6.1 概述94
• 6.2 有限元法94-95
• 6.2.1 有限元法概況94-95
• 6.2.2 有限元軟件ABAQUS95
• 6.3 ABAQUS中的混凝土損傷塑性模型95-100
• 6.3.1 損傷塑性模型概況95-96
• 6.3.2 損傷塑性模型中塑性部分96-97
• 6.3.3 損傷塑性模型中損傷部分97-99
• 6.3.4 損傷塑性模型中損傷因子99-100
• 6.4 加氣混凝土板抗彎性能有限元分析100-105
• 6.4.1 建立幾何模型100-101
• 6.4.2 定義材料屬性101-103
• 6.4.3 施加邊界條件及荷載103-104
• 6.4.4 劃分網(wǎng)格104-105
• 6.5 有限元結(jié)果105-109
• 6.5.1 加氣混凝土的應(yīng)力云圖105
• 6.5.2 鋼筋的應(yīng)力云圖105-106
• 6.5.3 加氣混凝土的變形云圖106-107
• 6.5.4 加氣混凝土的荷載-位移曲線107-109
• 6.6 本章小結(jié)109-111
• 結(jié)論與展望111-113
• 參考文獻(xiàn)113-118
• 致謝118-119
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄119-121
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表專利目錄121

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