【摘 要】
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蒸压加气混凝土(简称ALC)是一种轻质绿色建筑材料,其制品既可以配合预制装配式主体结构进行装配化施工,又能满足建筑节能要求,目前主要在墙板和砌块方面大量使用,但在楼、屋面板方面的应用和研究仍较为落后。近年来,随着Q235钢筋的淘汰,ALC板配置高强度钢筋的趋势日益增强。众多的ALC板受弯试验结果表明,配置高强度钢筋ALC板大多发生了受剪破坏,或不能满足正常使用极限状态要求。若按承载力需要配置受弯纵
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蒸压加气混凝土(简称ALC)是一种轻质绿色建筑材料,其制品既可以配合预制装配式主体结构进行装配化施工,又能满足建筑节能要求,目前主要在墙板和砌块方面大量使用,但在楼、屋面板方面的应用和研究仍较为落后。近年来,随着Q235钢筋的淘汰,ALC板配置高强度钢筋的趋势日益增强。众多的ALC板受弯试验结果表明,配置高强度钢筋ALC板大多发生了受剪破坏,或不能满足正常使用极限状态要求。若按承载力需要配置受弯纵筋,则采用高强钢筋必然导致ALC板配筋量减小,造成ALC板的抗裂能力及刚度降低,可能满足不了抗裂和挠度控制要求;若按满足抗裂和挠度控制要求进行配筋,则可能使ALC板发生“强弯弱剪”的状况。因此,研究合理的ALC板受弯纵筋配置(强度和配筋率)对进一步促进ALC板在楼、屋面板方面的应用具有重要的实用意义。本文对4块配置HPB300纵筋的ALC板和2块配置HRB400钢筋的ALC对比板进行了受弯荷载试验,得到其受弯全过程试验数据;结合国内相关试验结果分析了受弯纵筋配置对ALC板受弯承载力、强剪弱弯破坏模式、裂缝及挠度控制的影响,通过试验数据分析和理论推导,明确了ALC抗拉强度指标的取值和抗弯刚度变化规律。经过对系列常用规格ALC板的模拟计算得到受弯承载力、强剪弱弯破坏模式、裂缝及挠度控制对受弯纵筋配置的需求范围。本文的主要研究成果及结论如下:(1)配HPB300纵筋的ALC板在配筋率较小时发生弯曲破坏,在配筋率较高时发生剪切破坏;配高强度纵筋的ALC板以受剪破坏为主;增加纵筋配筋率对板的抗裂能力、抗弯刚度及承载力的提高有明显作用。(2)推导了ALC板的受弯承载力计算公式,其计算值与试验结果较为吻合。通过试验值验证,国内外4个受剪承载力计算公式中,国际RILEM公式与过镇海公式的考虑影响因素较为全面,其中,国际RILEM公式的计算值与试验值最为接近,且偏于安全。(3)ALC板的自应力对其裂缝和挠度控制十分有利。自应力随纵筋配筋率的增加而增大,而与纵筋强度无关;对于常用厚为150/200mm的板材,当截面配筋率为0.1%~1.0%时,板底自压应力大约在0.2MPa~1.1MPa之间;自应力所能承受的开裂弯矩大约占总开裂弯矩的34%~47%,产生的反拱值可以使荷载挠度值降低约20%。在ALC板的抗裂验算和挠度验算时应计入自应力的有利作用。(4)明确ALC板的裂缝控制等级可取二级,以ALC劈拉强度作为抗拉强度指标是合适的。根据ALC板的截面特征和加气混凝土材料的受拉应变特征,得到考虑截面抵抗矩塑性影响系数γ及自应力的开裂弯矩计算公式,经过本文试验数据和国内相关试验数据的验证,其公式值与试验值吻合较好。(5)纵筋配筋率对ALC板的刚度有重要影响;开裂前ALC板的抗弯刚度基本保持不变,开裂后随外荷载的增加和裂缝宽度的增大而持续降低且在加载后期抗弯刚度降低较多;根据ALC板的实测抗弯刚度与弹性刚度的对比,提出了短期刚度公式,所计算的理论挠度曲线与实测挠度曲线在开裂前非常吻合,能较好的反映开裂前的短期刚度。(6)当ALC板厚为150mm时,跨高比≤23板的配筋率下限值由抗裂控制,跨高比>23板的配筋率下限值由挠度控制,建议跨高比不宜超过23;当板厚为200mm时,配筋率下限值一般由受弯承载力控制,其配筋率能满足裂缝和挠度控制要求;建议当纵筋配筋率过高时,可采取增大截面尺寸或减小跨高比的方法来调整配筋率。纵筋强度对破坏模式有显著影响。随纵筋强度提高,满足“强剪弱弯”的配筋率上限值随之降低,采用高强钢筋配筋时,若要避免剪切破坏,则纵筋配筋率难以满足裂缝和挠度控制要求。因此,建议优先采用HPB300钢筋配筋。反之,可以采取提高ALC强度等级、减小板跨高比的方法来实现强剪弱弯目标。
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