本文選題：保溫承重混凝土　切入點(diǎn)：梁　出處：《太原理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著我國建筑節(jié)能工作的不斷深入,特別是建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系的建立,對建筑材料的熱惰性指數(shù)有了明確的要求,但常見的復(fù)合保溫體系難以保證與建筑同壽命,新型的自保溫體系卻無法作為中高層建筑的承重主體。保溫承重混凝土使用玻化微珠作為輕骨料,強(qiáng)度等級可達(dá)到C40,導(dǎo)熱系數(shù)為(0.25~0.45)W/(m·K),是兼有承重混凝土的力學(xué)性能和保溫材料的隔熱性能的混凝土材料,是近年來科學(xué)研究和工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。保溫承重混凝土密度約為(1800~2200)kg/m3,將其應(yīng)用于梁、柱以及節(jié)點(diǎn)部位,既符合現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),又能在結(jié)構(gòu)受力主體部位充分發(fā)揮其輕質(zhì)高強(qiáng)的力學(xué)優(yōu)勢,同時解決了建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的“冷熱橋”問題。但由于保溫承重混凝土與普通混凝土的組成成分有區(qū)別,保溫承重混凝土梁、柱及節(jié)點(diǎn)的承載力、剛度和內(nèi)力分布不同于普通混凝土,現(xiàn)有的關(guān)于普通混凝土結(jié)構(gòu)的計算理論也無法完全應(yīng)用于保溫承重混凝土,制約了保溫承重混凝土在建筑工程中的應(yīng)用。課題組對保溫承重混凝土進(jìn)行了較為深入的系列研究,推出了高層剪力墻結(jié)構(gòu)試驗(yàn)樓工程,并編制了相應(yīng)的計算標(biāo)準(zhǔn),但課題組以前仍未對梁、柱、節(jié)點(diǎn)進(jìn)行過試驗(yàn)與理論研究,國內(nèi)外也未見該方面的研究。因此,研究保溫承重混凝土梁、柱以及節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能是保溫承重混凝土得到推廣應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是緊迫的任務(wù)。本文結(jié)合試驗(yàn)樓工程,現(xiàn)場制作比例試件,開展了如下幾方面的工作:(1)本文進(jìn)行了20根保溫承重混凝土梁和8根普通混凝土梁的抗彎性能和抗剪性能試驗(yàn),分別研究了不同混凝土材料、截面高度、縱筋配筋率、剪跨比等因素對其正截面和斜截面受力性能的影響。分析結(jié)果表明:保溫承重混凝土受彎梁的受拉邊緣區(qū)裂縫出現(xiàn)晚且擴(kuò)張緩慢,具有良好的彈塑性變形能力,屈服荷載和峰值荷載隨著縱向鋼筋配筋率的提高而增大,保溫承重混凝土梁的延性大于普通混凝土梁;研究了保溫承重混凝土的截面抵抗矩系數(shù)、混凝土的應(yīng)力折減系數(shù)和壓區(qū)應(yīng)力圖形等效系數(shù),建立了保溫承重混凝土梁開裂彎矩和正截面受彎承載力計算公式。保溫承重混凝土受剪梁的延性隨剪跨比的增大而增加,抗剪承載力隨著縱筋配筋率和箍筋配筋率的增大而增加;本文考慮了保溫承重混凝土的軟化系數(shù),利用“拱-桁架”模型得出保溫承重混凝土斜截面受剪承載力計算公式。(2)選取9個保溫承重混凝土柱及3個普通混凝土柱進(jìn)行了靜力承載力試驗(yàn),研究了不同混凝土材料、長細(xì)比和偏心率對其破壞形態(tài)、荷載-變形曲線、側(cè)向變形、鋼筋應(yīng)變及混凝土應(yīng)變等的影響。分析結(jié)果表明:保溫承重混凝土軸心柱的混凝土開裂晚于普通混凝土柱,兩種混凝土柱體的橫向應(yīng)變基本接近,保溫承重混凝土偏心柱的側(cè)向變形更大,抗拉區(qū)裂縫分布范圍較大,抗拉區(qū)鋼筋首先達(dá)到屈服,承載力略低于普通混凝土,普通混凝土柱裂縫寬度增長較快,延性較差;本文引入等效應(yīng)力系數(shù)得到保溫承重混凝土柱截面受壓承載力和開裂荷載的計算方法,討論并提出了保溫承重混凝土柱構(gòu)件承載力和開裂荷載的建議計算公式。(3)通過對7個保溫承重混凝土節(jié)點(diǎn)試件和3個普通混凝土節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行抗震性能試驗(yàn),分析了不同混凝土材料、柱軸壓力、核心區(qū)配箍率對其破壞形態(tài)、裂縫開展模式、滯回曲線、位移延性系數(shù)、剛度退化、粘滯阻尼、鋼筋應(yīng)變及塑性區(qū)轉(zhuǎn)角的影響規(guī)律。研究表明:保溫承重混凝土節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的斜向開裂荷載大于普通混凝土且開裂較晚;軸壓作用下,保溫承重混凝土節(jié)點(diǎn)在加載后期的承載性能有所提升;保溫承重混凝土對節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的箍筋利用更為充分,試件的承載力隨著核心區(qū)配箍率的增加而增大,最佳配箍率約為0.35%;適當(dāng)增大軸壓力可抑制保溫承重混凝土節(jié)點(diǎn)核心區(qū)裂縫的開展以及梁筋的滑移,增加了試件的耗能能力;在試驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合“斜壓桿機(jī)制”與“桁架機(jī)制”,提出保溫承重混凝土節(jié)點(diǎn)受力的三階段模型,分別計算了核心區(qū)混凝土斜壓桿寬度與壓應(yīng)力、軸壓力影響系數(shù)等,得到保溫承重混凝土框架節(jié)點(diǎn)的抗裂承載力與總水平抗剪承載力的計算公式,計算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。(4)在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對保溫承重混凝土受彎梁、受剪梁、壓柱、節(jié)點(diǎn)進(jìn)行非線性分析。根據(jù)試驗(yàn)情況,考慮材料和幾何的非線性,建立保溫承重混凝土的有限元模型,較精確地反映了試件在外力作用下的受力性能,明晰了節(jié)點(diǎn)各部件在受力全過程中的內(nèi)力、變形分布以及損傷發(fā)展情況,將有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析,表明該有限元模型具有較好的精度和可靠性,為保溫承重混凝土構(gòu)件的進(jìn)一步擴(kuò)展研究提供了有效手段。(5)本文研究結(jié)果直接為編制保溫承重混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范提供了一定的依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU528;TU37

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;芬蘭用廢紙制保溫材料[J];廣西節(jié)能;2004年02期

2 園丁;;循環(huán)利用保溫材料[J];污染防治技術(shù);2009年02期

3 ;陶氏使用環(huán)保發(fā)泡劑生產(chǎn)保溫材料[J];工程塑料應(yīng)用;2009年04期

4 郭智臣;;國內(nèi)首創(chuàng)二氧化碳阻燃保溫材料問世[J];化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料;2013年01期

5 ;中空球保溫材料的研制[J];河北陶瓷;1974年02期

6 蘇威;;超輕量保溫材料硅酸鈣[J];無機(jī)鹽工業(yè);1982年09期

7 莫理京;;工業(yè)保溫材料的發(fā)展概況及煉廠工程保溫的幾個問題[J];石油施工技術(shù);1983年01期

8 立岡良夫;施維誠;;新保溫材料及其保溫性能的測定[J];國外紡織技術(shù)(針織、服裝分冊);1984年14期

9 岳鶴齡;;保溫材料的腐蝕對策[J];化工廠設(shè)計;1988年03期

10 ;一種新型保溫材料[J];石油煉制與化工;1989年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 鄭金明;;用于管道工程的幾種新型保溫材料[A];河南省建筑業(yè)行業(yè)優(yōu)秀論文集(2005)[C];2005年

2 歐陽德剛;羅安智;張奇光;周明石;肖坤偉;;保溫材料的經(jīng)濟(jì)選擇[A];絕熱材料的前景與施工[C];2002年

3 楊飛華;;由工業(yè)廢棄物開發(fā)復(fù)合保溫材料的應(yīng)用研究[A];固體廢棄物在城鎮(zhèn)房屋建筑材料的應(yīng)用研究——中國硅酸鹽學(xué)會房建材料分會2006年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

4 吳川林;;新型保溫材料的性能與應(yīng)用[A];2006年保溫材料技術(shù)交流會論文匯編[C];2006年

5 ;2012年全國保溫材料科技信息(網(wǎng))協(xié)會年會暨科技交流會日程安排[A];防腐與絕熱2012第04期(總第22期)[C];2012年

6 張仁堂;董海洲;谷端銀;;新型保溫材料在現(xiàn)代果蔬物流中的應(yīng)用研究[A];第七屆全國食品冷藏鏈大會論文集[C];2010年

7 朱焱;;保冷工程中新型保溫材料的選擇[A];第九屆全國冷水機(jī)組與熱泵技術(shù)學(xué)術(shù)會議論文集[C];1999年

8 王金平;張靖巖;;A級不燃保溫材料及其測試方法[A];2011中國消防協(xié)會科學(xué)技術(shù)年會論文集[C];2011年

9 段宜初;;制備木質(zhì)素酚醛泡沫防火保溫材料走可持續(xù)發(fā)展道路[A];中國絕熱節(jié)能材料協(xié)會第六次會員代表大會暨六屆一次理事會會議資料[C];2012年

10 倪文靜;周長武;;海洋石油平臺常用保溫材料淺析[A];2009年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2009年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 柳霞;俄保溫材料市場發(fā)展活躍[N];遠(yuǎn)東經(jīng)貿(mào)導(dǎo)報;2006年

2 程浩;河北河間保溫材料業(yè)呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭[N];中國有色金屬報;2003年

3 ;廢棄保溫材料循環(huán)利用亟待國家政策扶持[N];人民政協(xié)報;2011年

4 路平;保溫材料行業(yè)發(fā)展之路如何前進(jìn)[N];中國建材報;2013年

5 趙陽;內(nèi)蒙古不按規(guī)定使用保溫材料將面臨重罰[N];中國建材報;2014年

6 本報記者 徐紅;河北保溫材料企業(yè)轉(zhuǎn)型“優(yōu)而強(qiáng)”[N];中國化工報;2013年

7 山石;推廣保溫建材莫急功近利[N];中國化工報;2013年

8 欣然;保溫系統(tǒng)中的“矛”和“盾”[N];中華建筑報;2014年

9 吳明;國外保溫材料在建筑中的應(yīng)用[N];中國建設(shè)報;2001年

10 虞建華;中國首家保溫材料市場開業(yè)[N];中國化工報;2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張玉;保溫承重混凝土梁、柱和節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能研究[D];太原理工大學(xué);2016年

2 黃新杰;不同外界環(huán)境下典型保溫材料PS火蔓延特性規(guī)律研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 侯博智;玻璃空心微珠保溫材料的性能優(yōu)化[D];大連交通大學(xué);2015年

2 葉玉;鋼絲網(wǎng)架EPS板大模內(nèi)置外保溫系統(tǒng)研究[D];長安大學(xué);2015年

3 孟雅;TRC保溫復(fù)合墻體試驗(yàn)與理論研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

4 楊浩文;利用硅藻土制備輕質(zhì)無機(jī)板材的研究[D];大連工業(yè)大學(xué);2013年

5 章天剛;仿石型保溫裝飾一體化板的研制與開發(fā)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

6 霍英濤;保溫砂漿與改性聚苯板保溫系統(tǒng)耐候性試驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2016年

7 章巖;新型涂敷保溫材料及其在既有建筑節(jié)能改造中的應(yīng)用[D];西安建筑科技大學(xué);2006年

8 桑國臣;節(jié)能環(huán)保型保溫材料的研制[D];西安建筑科技大學(xué);2004年

9 寇秀蓉;膠粉聚苯顆粒保溫材料的研究[D];蘇州大學(xué);2008年

10 沈一軍;廢紙纖維保溫材料基本性能試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2013年

，

本文編號：1694418