蒸壓加氣混凝土墻板連接構(gòu)件設(shè)計(jì)

蒸壓加氣混凝土墻板連接構(gòu)件設(shè)計(jì)

作為一種新型建筑材料，蒸壓屋頂混凝土具有重量輕、保溫隔熱等優(yōu)點(diǎn)，在土木工程中得到了廣泛應(yīng)用。蒸壓加氣混凝土板作為一種非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,由于能顯著減輕結(jié)構(gòu)自重且安裝方便,特別適合用作鋼筋混凝土框架和鋼框架的圍護(hù)構(gòu)件,已越來(lái)越多地應(yīng)用于多層和高層建筑結(jié)構(gòu)上。蒸壓加氣混凝土板用作圍護(hù)材料時(shí),通常使用一些連接構(gòu)件與主框架相連接。為了正確評(píng)價(jià)不同連接構(gòu)件的性能及可靠性,分析影響其性能的因素,并獲得不同連接節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度,為工程應(yīng)用提供有益參考,我們對(duì)4種連接節(jié)點(diǎn)的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。1實(shí)驗(yàn)墻板板厚本實(shí)驗(yàn)分別對(duì)4種連接件進(jìn)行了連接性能研究:鉤頭螺栓(GT),鋼管錨(GG),斜柄連接件(XB),直角鋼件(ZJ)。采用了不同尺寸的實(shí)驗(yàn)墻板,分別為:1590mm×600mm×100mm,1590mm×600mm×125mm,1590mm×600mm×150mm,1590mm×600mm×175mm,1590mm×600mm×200mm,1590mm×600mm×250mm,共38塊板,以考慮不同板厚情況下的連接節(jié)點(diǎn)性能。1.1強(qiáng)度等級(jí)5.34種連接件形式見(jiàn)圖1~圖4。板的密度為850kg/m3,強(qiáng)度等級(jí)為A3.5。配筋情況:板的頂部和底部配有縱向鋼筋和橫向鋼筋,端頭處有豎向拉結(jié)鋼筋,且此處橫向鋼筋加密。1.2荷載和撓度測(cè)量和分析墻板在實(shí)驗(yàn)時(shí)水平放置,板的一端平放在實(shí)驗(yàn)裝置的角鋼上,另一端則由連接件連接在實(shí)驗(yàn)裝置另一端的角鋼上。為了模擬板所承受的均布荷載,設(shè)計(jì)在板凈跨的四分點(diǎn)處施加豎向荷載,該豎向荷載通過(guò)分配梁作用于板上。實(shí)驗(yàn)采用油壓千斤頂,經(jīng)過(guò)拉壓力傳感器連續(xù)加載,加載速率為0.05kN/s~0.1kN/s。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)以加載裝置的自重為第一級(jí)荷載,直至加載到試件破壞。實(shí)驗(yàn)共使用3個(gè)YHD-50型位移傳感器,測(cè)量荷載作用下的節(jié)點(diǎn)和板的撓度,分別沿板面中心線(xiàn)布置在支座處和中點(diǎn)處。其中,支座處的傳感器布置在板的上表面,中點(diǎn)處的則布置在板的下表面。荷載和撓度的數(shù)據(jù)采集用DH3815靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng),并用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),采樣頻率為1Hz。墻板連接節(jié)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)點(diǎn)位置見(jiàn)圖5。2結(jié)果與分析2.1鉤頭螺釘連接部位gt2.1.1節(jié)點(diǎn)區(qū)域荷載變化對(duì)于200mm厚的板材,當(dāng)荷載較小時(shí),板兩端均無(wú)明顯變形。荷載增加后,鉤頭螺栓節(jié)點(diǎn)處的板端撓度慢慢增加,并首先在此端的上表面出現(xiàn)裂縫,螺栓被緩慢拔出一段。荷載繼續(xù)增加,連接節(jié)點(diǎn)端撓度隨之增大,裂縫發(fā)展,大塊的加氣混凝土受壓而破碎、剝落,螺栓進(jìn)一步被拔出。最終,鉤頭螺栓一端撓度猛然變大,端頭下沉,螺栓被拔出5cm左右,節(jié)點(diǎn)區(qū)域加氣混凝土破碎嚴(yán)重,螺栓沿著一個(gè)近似的圓錐面被拔出,節(jié)點(diǎn)破壞,見(jiàn)圖6。對(duì)于150mm厚的板材,除了上述現(xiàn)象外,加載期間在1/4跨處出現(xiàn)斜裂縫,當(dāng)節(jié)點(diǎn)最終破壞時(shí),裂縫幾乎貫穿通高,但導(dǎo)致其喪失承載力的仍然是節(jié)點(diǎn)區(qū)域的受壓破壞,見(jiàn)圖7。2.1.2板厚對(duì)極限承載力的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1,分析可知:(1)鉤頭螺栓連接節(jié)點(diǎn)的極限承載力隨著板厚的增加而增加。因?yàn)椴煌搴袷褂玫穆菟ㄐ吞?hào)不同,板厚增加,則插入的螺栓長(zhǎng)度增加,相應(yīng)的受壓加氣混凝土厚度增加,從而使承載力提高。2.2連接管道連接bb2.2.1s板和螺栓管錨桿典型試驗(yàn)結(jié)果當(dāng)荷載較小時(shí),板兩端均無(wú)明顯變形。加載一段時(shí)間后,S板彎曲,鋼管錨連接件一端撓度發(fā)展,可知里面的鋼管已有彎曲,板側(cè)面出現(xiàn)斜向裂縫。增加荷載,則S板繼續(xù)彎曲,裂縫發(fā)展。最終破壞時(shí),鋼管錨端頭猛然下降,S板和螺栓均有很大彎曲,斜裂縫延伸很長(zhǎng),有時(shí)會(huì)穿過(guò)鋼管孔,見(jiàn)圖8。有一些板最終破壞時(shí),端頭處大塊的加氣混凝土被沿著一個(gè)近似的圓錐面拔出,此時(shí)鋼管有很大彎曲,端頭處的縱橫鋼筋焊接處受拉破壞,未出現(xiàn)明顯的斜向裂縫,見(jiàn)圖9。2.2.2鋼管錨節(jié)點(diǎn)極限承載力實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2,分析可知:(1)鋼管插入位置偏向下的,則一般發(fā)生如圖8的破壞情況,端頭處加氣混凝土沿斜裂縫被整體剝離;插入位置偏向上頂面的,則一般發(fā)生如圖9的圓錐體拔出破壞。(2)鋼管錨連接節(jié)點(diǎn)極限承載力隨著板厚的增加而增加。(3)由圖9可知,鋼管的抗彎剛度及端頭處配筋質(zhì)量影響著鋼管錨節(jié)點(diǎn)的極限承載力。若鋼管的抗彎剛度較大,則不易發(fā)生向上彎曲,端頭處加氣混凝土不易被剝離,節(jié)點(diǎn)承載力提高。若端頭處的縱橫向鋼筋焊接良好,形成牢固的鋼筋網(wǎng),可對(duì)鋼管的彎曲形成約束。反之,若焊接不良,則可能在鋼管彎曲不大時(shí),鋼筋網(wǎng)焊接處就發(fā)生受拉破壞,約束失效,導(dǎo)致在鋼管承載能力未完全發(fā)揮時(shí),就造成節(jié)點(diǎn)的破壞。2.3直角鋼件zj2.3.1空心釘—實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象當(dāng)荷載較小時(shí),板兩端均無(wú)明顯變形。荷載增加后,直角鋼件處的板端出現(xiàn)明顯撓度,并逐漸沿空心釘孔出現(xiàn)裂縫,或發(fā)生釘孔擠壓變形。節(jié)點(diǎn)破壞時(shí),鋼件與角鋼焊接處發(fā)生破壞(鋼件與角鋼面原本垂直,破壞后呈斜角,不再保持直角),板端頭下降很多。此外,不同厚度的板呈現(xiàn)不同的破壞特點(diǎn)。250mm厚的板:節(jié)點(diǎn)破壞時(shí),空心釘彎曲很大,釘孔處的加氣混凝土受擠壓,孔顯著擴(kuò)大,但未出現(xiàn)明顯的斜裂縫。最終的破壞是由于空心釘沿?cái)U(kuò)大的釘孔滑移過(guò)多所致,見(jiàn)圖10。150mm厚的板:節(jié)點(diǎn)破壞時(shí),空心釘彎曲很大,一般在1或2個(gè)釘孔處出現(xiàn)斜裂縫,端頭兩側(cè)均有加氣混凝土沿裂縫方向剝離,屬于剪切破壞。100mm厚的板:節(jié)點(diǎn)破壞時(shí),空心釘彎曲很大,一般是在2或3個(gè)釘孔處出現(xiàn)斜裂縫,端頭兩側(cè)均有加氣混凝土沿裂縫方向剝離,屬于剪切破壞,見(jiàn)圖11。2.3.2節(jié)點(diǎn)內(nèi)部斜裂縫破壞實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3,分析可知:(1)直角鋼件節(jié)點(diǎn)的極限承載力隨著板厚的增加而變大,因?yàn)榘搴癫煌?破壞形式也不同。100mm和150mm厚的板是產(chǎn)生斜裂縫穿過(guò)釘孔,加氣混凝土沿著斜裂縫被剝離破壞,屬于剪切破壞,且板越薄,斜裂縫數(shù)量越多。250mm厚的板是釘孔處加氣混凝土受擠壓而變形破壞,表明后者的承載力大于前者。(2)端頭配筋狀況對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力有影響。板兩側(cè)邊緣處的縱向鋼筋可以阻止空心釘滑移,產(chǎn)生約束作用。如果此處縱向鋼筋保護(hù)層過(guò)厚,致使空心釘和鋼筋接觸部分太短,則約束作用不明顯。同樣,縱向鋼筋必須和橫向鋼筋焊接良好,在端頭處構(gòu)成牢固的鋼筋網(wǎng),以形成有效約束。2.4傾斜連接xb2.4.1第二道裂縫透過(guò)其他釘孔的缺陷當(dāng)荷載逐漸增加,斜柄連接件一端有明顯撓度,第一道斜裂縫產(chǎn)生,并穿過(guò)釘孔,接著產(chǎn)生第二道裂縫穿過(guò)另外的釘孔。最后,2或3道斜裂縫穿過(guò)釘孔(短柄多為2道,中長(zhǎng)柄多為3道)并延伸,空心釘有很大彎曲,連接件所在端頭兩側(cè)有大塊加氣混凝土被剝離、破碎,試件破壞,屬于剪切破壞,見(jiàn)圖12、圖13。2.4.2節(jié)點(diǎn)的極限承載力實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4,分析可知:(1)從200mm厚墻板的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知,同樣厚度的板,短柄連接件比中長(zhǎng)柄連接件節(jié)點(diǎn)的極限承載力高,這是因?yàn)槭褂弥虚L(zhǎng)柄連接件的墻板剪跨比較大,抗剪承載力較低,從而容易在薄弱處出現(xiàn)斜裂縫,發(fā)生剪切破壞。(2)與直角鋼件連接件一樣,板邊緣的配筋狀況對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力有很大影響。(3)斜柄連接件節(jié)點(diǎn)的極限承載力同樣隨著板厚的增加而增加,因?yàn)榘搴裨黾?剪跨比變小,抗剪承載力增加。3節(jié)點(diǎn)板厚的影響各種不同的連接節(jié)點(diǎn)破壞形式各有差異,綜上可得以下結(jié)論:(1)鉤頭螺栓和鋼管錨連接節(jié)點(diǎn)一般是端頭處加氣混凝土受壓或鋼筋網(wǎng)受拉破壞,而斜柄連接件和直角鋼件一般是產(chǎn)生穿過(guò)釘孔的斜裂縫,發(fā)生剪切破壞。但對(duì)于較厚的板,采用直角鋼件連接時(shí),也有可能發(fā)生沿釘孔的擠壓破壞。(2)無(wú)論使用哪種連接構(gòu)件,板厚增加,節(jié)點(diǎn)的