云南地區(qū)硅酸鈣復(fù)合墻板的吊掛試驗(yàn)研究

沈建薇

（云南開(kāi)放大學(xué)）

【摘要】針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)新型圍護(hù)體系中硅酸鈣復(fù)合墻板連接技術(shù)，通過(guò)大量的專(zhuān)項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果，研究了硅酸鈣復(fù)合墻板在鋼結(jié)構(gòu)建筑中的吊掛能力，提出維護(hù)體系與主體結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造措施，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)體系的設(shè)計(jì)及施工有一定的指導(dǎo)和工程應(yīng)用意義。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu) 硅酸鈣復(fù)合墻板 吊掛

一、引言

為節(jié)約土地和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)部頒布了建設(shè)節(jié)能省地型住宅體系的政策，國(guó)內(nèi)工程建設(shè)中全面禁止或限制使用黏土磚。墻體材料革新是保護(hù)土地資源、節(jié)約能源、資源綜合利用、改善環(huán)境的重要措施，也是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。隨著鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的發(fā)展，與其配套的新型墻體正不斷更新。這些墻體材料正向大型化、標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化、多功能化的方向發(fā)展，生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)不斷更新，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加趨于合理。云南地區(qū)是我國(guó)地震高發(fā)區(qū)，隨著具有較好抗震效果的鋼結(jié)構(gòu)建筑的逐年增多，鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻體材料的選擇、應(yīng)用及其工程問(wèn)題已經(jīng)成為工程界廣泛關(guān)注的問(wèn)題。

硅酸鈣復(fù)合墻板內(nèi)墻體系是由阻燃型笨乙烯顆粒、水泥、膨脹型珍珠巖和多種輕集料組成的內(nèi)部芯材與5mm厚的雙層硅酸鈣復(fù)合成墻板，通過(guò)插入鋼筋連接、U型卡槽連接、角鋼/Z型卡/膨脹螺栓/鉤頭螺栓連接等連接方式進(jìn)行連接組合。

針對(duì)硅酸鈣新型復(fù)合墻板的材性進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)：力學(xué)性能、防火、隔聲、凍融、防水等試驗(yàn)。在滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求的情況下，還具有比一般砌體材料優(yōu)秀的特點(diǎn)：輕質(zhì)，通常情況下兩個(gè)人就可以抬起一塊2440mm×120mm的板材；占用建筑面積較少，墻體的厚度有90mm及120mm兩種型號(hào)，比一般砌體材料能節(jié)省4%-6%的住房使用面積；節(jié)能環(huán)保，保溫效果明顯，施工的建筑垃圾可以回廠重復(fù)加工使用；同時(shí)在施工中，采用較為便捷的干式施工方式代替了傳統(tǒng)的砌體墻體施工。身為綠色環(huán)保建筑材料的硅酸鈣復(fù)合墻板以其優(yōu)越的性能指標(biāo)在鋼結(jié)構(gòu)建筑中發(fā)揮著越來(lái)越重的作用。作為圍護(hù)墻體材料，研究它的吊掛力能否滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)定的最低要求（標(biāo)準(zhǔn)掛件承載力為1000N），且明確墻體吊掛力的儲(chǔ)備能力，在投產(chǎn)使用之后能否滿(mǎn)足墻板上重物的吊掛要求是必需的。

二、試驗(yàn)方案

在對(duì)硅酸鈣復(fù)合墻板進(jìn)行吊掛試驗(yàn)之前對(duì)它先做了性能試驗(yàn)，結(jié)果如下：

1.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

吊掛試驗(yàn)的目的主要是為了驗(yàn)證墻板的吊掛能力能否滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)定的最低要求（標(biāo)準(zhǔn)掛件承載力為1000N），并進(jìn)一步加載吊掛件，明確墻體吊掛力的儲(chǔ)備能力，最高吊掛力為2000N。在投產(chǎn)使用之后能滿(mǎn)足墻板上重物的吊掛要求。

掛件安裝的受力性能測(cè)試

2.試驗(yàn)材料：①掛件：共三種，分別為標(biāo)準(zhǔn)掛鉤、普通掛鉤（直徑為8mm）、膨脹螺栓（M12）。②木塊。③重物（鐵塊）：共兩種規(guī)格，50kg（4個(gè)）、10kg（10個(gè)）。④繩子 。⑤尺子。

3.試驗(yàn)內(nèi)容

（1）標(biāo)準(zhǔn)掛鉤吊掛試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)掛鉤吊掛試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)試件是根據(jù)規(guī)范《玻璃纖維增強(qiáng)水泥輕質(zhì)多孔隔墻條板》GB/T 19631-2005制作的，其規(guī)格如圖2所示。其實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D3所示。

（2）普通掛鉤吊掛試驗(yàn)及膨脹螺栓吊掛力試驗(yàn)

普通掛鉤吊掛試驗(yàn)采用直徑為8mm規(guī)格的，其試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D4所示；膨脹螺栓吊掛力試驗(yàn)采用的膨脹螺栓規(guī)格為M12，其試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D5所示。

4.試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇3種掛件，普通掛鉤吊掛2個(gè)、膨脹螺栓吊掛1個(gè)、標(biāo)準(zhǔn)掛件吊掛2個(gè)，分布在各個(gè)墻板上，分別用三種連接方式將掛件固定在墻上。

1） 在墻板上開(kāi)100mm×100mm的方形截面孔，深度為80mm。然后用100mm×100mm×80mm的木塊塞進(jìn)墻板里，將吊掛件固定在木塊上。

2） 先在墻板上鉆孔，里邊填水泥漿料，然后用膨脹螺栓打進(jìn)墻板，再安裝掛件，做吊掛力試驗(yàn)。

3） 在墻板上開(kāi)100mm×100mm的方形截面孔，深度為80mm。在孔洞里灌水泥砂漿，將掛鉤預(yù)埋到砂漿里。

5.試驗(yàn)加載

鐵塊配重：第一級(jí)加載50kg靜置5分鐘，觀察裂縫變化情況，并記錄下來(lái)；第二級(jí)加載到100kg，靜置24h，觀察裂縫變化情況，并記錄下來(lái)；第三級(jí)加載到破壞，每級(jí)加載10kg，靜置5分鐘，觀察墻板變化情況，直至破壞。

三.試驗(yàn)現(xiàn)象

（1）標(biāo)準(zhǔn)掛件1號(hào)。第一級(jí)加載50kg靜置5分鐘，掛件完好；第二級(jí)加載100kg靜置24h，掛件完好；第三級(jí)加載至198.9kg靜置5分鐘，掛件完好。如圖：

（2）標(biāo)準(zhǔn)掛件2號(hào)

第一級(jí)加載49.6kg靜置5分鐘，掛件完好；第二級(jí)加載98.6kg靜置24h，掛件完好；第三級(jí)加載至147.9kg靜置5分鐘，掛件完好；加載至197.3kg靜置5分鐘，掛件破壞。如圖：

（3）普通掛鉤1號(hào)

第一級(jí)加載49.6kg靜置5分鐘，掛件完好；加載至59.5 kg靜置5分鐘，掛件輕微傾斜；加載至69.3 kg，靜置5分鐘，膨脹鉤變形較大，被拉彎，填孔水泥漿無(wú)裂紋。如圖：

（4）普通掛鉤2號(hào)

第一級(jí)加載49.6 kg靜置5分鐘，掛件完好；第二級(jí)加載至99.6 kg靜置1分鐘時(shí)，填孔水泥狀態(tài)良好，吊鉤被拉彎，不能正常使用，發(fā)生破壞（主要原因是掛鉤太細(xì)）。如圖：

（5）膨脹螺栓

第一級(jí)加載49.6 kg靜置5分鐘，螺栓完好；第二級(jí)加載至99.6kg靜置24 h，螺栓完好；第三級(jí)加載至148.9kg靜置5分鐘，螺栓完好。如圖：

四.試驗(yàn)分析

本次吊掛力實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行了三組共5個(gè)試驗(yàn)。其中標(biāo)準(zhǔn)掛件試驗(yàn)兩個(gè)，普通掛鉤試驗(yàn)兩個(gè)，膨脹螺栓試驗(yàn)一個(gè)。

根據(jù)規(guī)范《玻璃纖維增強(qiáng)水泥輕質(zhì)多孔隔墻條板》GB/T 19631-2005只有兩級(jí)加載。分別為第一級(jí)加載50kg靜置5分鐘，觀察裂縫變化情況；第二級(jí)加載到100kg，靜置24h，觀察裂縫變化情況來(lái)；為了找出吊掛件的極限承載力，進(jìn)行了第三級(jí)加載，每次加載10kg，靜置5分鐘，觀察墻板變化情況，直至破壞。

（1）標(biāo)準(zhǔn)掛件吊掛試驗(yàn)。在加載到100kg，24h后試件完好。繼續(xù)加載的過(guò)程中，第一個(gè)加載到198.9Kg時(shí)試件、墻體都完好，第二個(gè)試件在加載到197.3kg的時(shí)候，試件完好，但墻體破壞，能達(dá)到規(guī)范（100kg）要求。

（2）普通掛鉤吊掛試驗(yàn)。第一個(gè)試件在加載到，59.5kg時(shí)，構(gòu)件有輕微傾斜，輕體完好。到加載到69.3kg時(shí)，掛鉤變形較大，被拉彎，填孔水泥漿無(wú)裂紋。第二個(gè)試件在加載到99.6kg重物吊掛1分鐘時(shí)，填孔水泥狀態(tài)良好，吊鉤被拉彎，不能正常使用。從試驗(yàn)現(xiàn)象分析其原因是，墻體能達(dá)到強(qiáng)度要求，掛鉤被拉彎喪失承載能力。

（3）膨脹螺栓吊掛力試驗(yàn)。在加載到100kg，24h后試件完好。極限承載力實(shí)驗(yàn)階段，加載到148.9kg時(shí)，試件完好，墻體完好，能達(dá)到規(guī)范（100kg）要求。

五.試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)三組共5個(gè)實(shí)驗(yàn)。其中標(biāo)準(zhǔn)掛件實(shí)驗(yàn)兩個(gè)，普通掛鉤實(shí)驗(yàn)兩個(gè)，膨脹螺栓一個(gè)。可以得出以下結(jié)論：⑴墻體吊掛承載力能滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)定最小吊掛力1000N的要求。⑵掛件在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮其自身的承載力。普通掛鉤吊掛件在墻體強(qiáng)度滿(mǎn)足要求的情況下，掛鉤被拉彎，不能正常使用。應(yīng)采用強(qiáng)度更高的材料做掛鉤，或加強(qiáng)掛鉤的直徑。⑶標(biāo)準(zhǔn)掛鉤吊掛實(shí)驗(yàn)，其中一試件在200kg吊掛力時(shí)產(chǎn)生破壞。其破壞是在開(kāi)槽預(yù)埋部分是橫裝板的兩個(gè)板縫之間，沒(méi)有形成一個(gè)整體，承載能力比開(kāi)槽全在板中的吊掛件有一定的削弱。建議板上開(kāi)槽位置不宜穿過(guò)板間縫。

硅酸鈣復(fù)合墻板的吊掛試驗(yàn)作為裝配式鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)體系的專(zhuān)項(xiàng)研究試驗(yàn)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)復(fù)合墻板的設(shè)計(jì)和安裝工藝起著重要的指導(dǎo)作用。

六.對(duì)比

與傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)比較：

（1）硅酸鈣復(fù)合墻板釘掛力強(qiáng)、可直接粘貼瓷片、墻紙等：墻板可在任意部位釘釘、鉆孔、打膨脹螺栓，并能緊固且可吊掛重物，單點(diǎn)吊掛力可達(dá)1000N，直接打釘或上膨脹螺栓進(jìn)行吊掛重物，如空調(diào)機(jī)、吊柜等，單點(diǎn)吊掛力在45Kg以上；墻板的面板表面平整，不需要再抹灰批蕩，能直接粘貼大理石、瓷片、木飾板、鋁塑板等裝飾材料。一般砌體尤其是空心砌體，不能任意釘掛，給后面的裝飾工作帶來(lái)麻煩和困難。

（2）硅酸鈣復(fù)合墻板施工效率高：安裝施工工藝簡(jiǎn)單，普通工人短時(shí)間培訓(xùn)就會(huì)安裝，施工工具簡(jiǎn)單，無(wú)特殊要求。墻板可以任意切割調(diào)整寬度、長(zhǎng)度。施工時(shí)運(yùn)輸簡(jiǎn)潔、堆放衛(wèi)生、無(wú)須批蕩、干作業(yè)、無(wú)余泥、損耗低等。材料運(yùn)輸重量是原砌體的1/6重量。一般砌體建筑垃圾較多，施工現(xiàn)場(chǎng)臟、亂、差，而且水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸壓力大。