新型泡沫混凝土轻质墙板外挂节点力学性能试验研究

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发布时间：2021-09-03

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新型泡沫混凝土轻质墙板外挂节点
力学性能试验研究
谷倩，周殉，舒松，李博
(武汉理工大学土木工程与建筑学院，430070)
摘要：外挂墙板在建筑结构中广泛应用，新型泡沫混凝土外挂墙板与框架的连接节点对这种结构的安全性及
可靠度有重要的影响。为研究该连接节点的受力机理及破坏模式．对两种配合比的泡沫混凝土分别预埋两种不同形
式的节点．对其进行节点抗弯试验以及节点抗剪试验研究．系统对比不同形式的连接节点以及不同配合比的泡沫混
凝土墙板对节点承载力的影响，分析墙板在荷载作用下的裂缝开展情况以及荷载一位移曲线。试验结果表明：双面
钢板节点有良好的承载力、节点破坏后于墙板本身破坏，能实现墙板与框架安全有效的连接；在预埋双面钢板节点
情况下．无陶粒配合比的泡沫混凝土与预埋节点的协同工作性能优于陶粒配合比的泡沫混凝土。
关键词：泡沫混凝土：外挂墙板：节点预埋件：承载力
Abstract：External precast wall panels are widely used in building structure，the connection node between the new
foam concrete external precast wall panels and framework have an important impact on the safety and reliability．To study
the force mechanisms and failure modes of connections node，different foam concrete with mix proportion are used by two
different embedded forms of connection node，the investigation for bending and shearing test of connections is carried out．
Compared with different form s of node and different mix proportion of foam concrete wall panel by system，which have effects
on capacity of node，as well as cracks development of wall panels under loading and the load—disp1acement curve are
analyzed．The results show that，duplex steel node has good capacity，node destroy itself after the damage of wall panels，
safe and effective connection between wall panels and frame can be achieved；under the situation of embedded duplex
steel node，the work perform ance of foam concrete with non-ceramic mix proportion and embedded node is better than
foam concrete with ceramic mix proportion．
Key words：Foam concrete；External precast wall panel；Embedded node；Capacity
中图分类号：TU525．9 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2015)11—70—05
0 前言
泡沫混凝土墙板为一种新型轻质混凝土板材．
与目前我国产业化住宅预制部件中常用的轻质混
凝土材料相比，其材料配合比设计和制备工艺具有
一定的创新性。其具有质量轻、产品尺寸精准、隔热
性能好、装配式连接、安装方便快捷等诸多优点，成
为混凝土框架结构现浇外挂体系特别是住宅建筑
的首选围护构件，正在越来越多地广泛应用于厂
房、办公楼、住宅等各类现浇外挂结构体系的建筑
上。墙板与框架的连接节点是带墙板框架结构设计
的关键因素，以保证墙板在地震中不破坏。文献指
出，墙板的破坏主要集中在与框架连接的预埋件
处。连接件的可靠性是确保墙板与框架协同工作的
重要前提【。国内学者研究表明，节点连接方式的
强度、刚度对结构整体性能有影响L5_7J。为研究新型
泡沫混凝土外挂墙板连接节点的受力机理及破坏
模式．本试验在项目前期试验的基础上，对不同配
一70一
合比的泡沫混凝土墙板中不同节点在荷载作用下
的受弯性能以及受剪切性能进行试验研究。本试验
的研究结果可为该板材应用于产业化住宅工程等
项目提供依据，为今后编制标准图集以及规范提供
参考。
1 新型泡沫混凝土外挂墙板节点抗弯试验
试验所用的泡沫混凝土板的尺寸为2900mmx
1000mmx220mm，其高度是根据某小区层高确定，板
厚220mm是测量泡沫混凝土轻质墙板的传热系数
和热惰性指标所需，并且满足JGJ 134—2O1O《夏热
冬冷地区居住建筑节能设计标准》和DB 42／T
559-2009《武汉城市圈低能耗居住建筑节能设计
标准》对围护结构不同朝向外墙热工性能限值要
求。泡沫混凝土板两端锚固有节点，节点既作与主
体现浇混凝土结构连接，亦作吊装用。
1．1 试件概况
本研究进行了两种配合比试验(普通新型泡沫
谷倩，周殉，舒松，等新型泡沫混凝土轻质墙板外挂节点力学性能试验研究
混凝土与陶粒新型泡沫混凝土，分别为配合比1和
2)，陶粒采用全淤泥陶粒。泡沫混凝土中陶粒和发
泡水泥浆的高孔隙率大大降低了墙板的自重．同时
提高了混凝土外挂板的自保温性能。陶粒泡沫混凝
土的体积密度一般为800～1000kg／m ，比普通混凝土
密度小25％～4O％，比强度高，抗冻性能和干燥收缩
率大大优于普通泡沫混凝土砌块，无碱骨料反应等
耐久性问题。作为外挂自保温墙板，其保温性能好，
设计灵活，施工便捷，安装速度快。综合工程造价
低。具有良好的经济效果和技术前景。
本次试验共进行了两种形式的预埋节点的研
究(单面锚板节点与双锚板节点)，单锚板节点是钢
板预留螺栓孑L。在孔上焊接钢套管，套管里面刻有
螺纹。双锚板节点与单钢板节点不同之处在于套管
另一面也焊接有无预留螺栓孔洞的钢板。墙板预埋
节点如图1(a)、(b)、(C)所示。
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(a)墙板与现浇框架连接示意图
10x180~120
(b)P1节点示意图
1O×180~120
(c)P2节点不葸图
图1 墙板预埋节点示意图(单位：mm)
1．2 试验装置
本节点抗弯以及节点抗剪试验旨在验证混凝
土结构外挂发泡混凝土轻质墙板与混凝土主体结
构框架的连接性能。本试验假设节点与混凝土框架
主体结构的连接不会发生破坏，破坏之处必发生在
发泡混凝土板上。因而，节点与混凝土框架主体结
构之间的连接用钢构件模拟．由此设计了一种连接
件，将连接件用螺栓连接在特制的钢构件上．钢构
件有较大的刚度，以模拟主体结构与连接件的连接
状况。详见如图2加载示意图所示。
图2 节点抗弯试验加载装置不恿图
泡沫混凝土墙板一端用螺栓连接件与模拟主
体结构的钢构件相连接，另一端采用滑动铰滚轴与
反力架连接。该连接形式与主体结构连接的部分可
以当作铰支座来看，另一端可以当作滑动铰支座。
l-3 加载方式及数据采集
为了模拟板上承受围护结构风压所带来的均
布荷载，设计在板净跨的三分点处施加垂直荷载，
通过分配钢梁作用在板上。抗剪试验模拟板在横向
作用下，节点所受到的剪切力，默认构件在地震作
用下。作用点为该板的几何中心处，因而在板平面
内跨中部进行集中力加载。试验采用液压式千斤顶
(0～100kN)连续施加荷载，加载速率控制在0．05～
0．1kN／s，试验开始时以板的自重作为第一级荷载，
然后再逐渐加载到试件节点破坏。试验过程中所施
加的荷载采用力传感器记录到计算机中。
节点受弯性能试验，跨中布置机电百分表，测
量跨中位移，并与力传感器读数绘制荷载位移曲
线。钢构件支座处布设百分表测量支座位移情况，
每一级荷载加载完毕后进行读数。最后根据电脑绘
制的荷载一位移曲线的基础上，扣除支座位移影响，
得出真实的荷载一位移曲线。
1．4 试验结果及分析
根据试验结果以及测得的荷载一位移曲线得出
各试件节点受弯性能数据如表1所示。该表格给出
了节点的极限承载力、试件跨中挠度、破坏形态、斜
裂缝出现荷载以及最大裂缝宽度等数据。