ALC板連接節(jié)點(diǎn)承載力和抗彎承載力試驗(yàn)研究

李建國 張永生 劉艷軍

引言

由于蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土（ALC）板的質(zhì)量輕、剛性強(qiáng)，同時(shí)可以進(jìn)行切割，與混凝土切塊相比，在隔音、防火、結(jié)構(gòu)等性能方面具有優(yōu)勢，在工期施工和經(jīng)濟(jì)效益方面更具有優(yōu)勢。ALC板的和傳統(tǒng)的混泥土墻壁相比，重量較輕，質(zhì)量還很高，同樣的墻壁，ALC墻板卻只是混泥土墻壁厚度的一半，但墻體的強(qiáng)度質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過混泥土墻壁。ALC板材在制作過程中，優(yōu)點(diǎn)有取料方面環(huán)保，能耗小，少的污染物排放。生產(chǎn)工藝相對混凝土來說相對先進(jìn)，施工裝配化程度高，近年來鋼結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用越來越廣泛。本課題所采用的ALC整體拼裝式大墻板目前應(yīng)用較少，該大墻板連接節(jié)點(diǎn)的受力性能、吊裝階段的受力性能沒有數(shù)據(jù)參考，為后續(xù)的設(shè)計(jì)和施工帶來了很多困難，需要進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)研究工作[2]。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

為了使ALC整體拼裝式大墻板在實(shí)際應(yīng)用中安全可靠，保證主體結(jié)構(gòu)與ALC板連接節(jié)點(diǎn)具有足夠的承載力和ALC板在使用過程中有足夠的抗彎強(qiáng)度，本實(shí)驗(yàn)主要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)承載力和板自身抗彎強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)：

（1）測試主體結(jié)構(gòu)與ALC板連接節(jié)點(diǎn)的承載力；

（2）測試ALC板的抗彎承載力。

2 T型板承載力試驗(yàn)

本試驗(yàn)主要采用T形板材，通過三個(gè)實(shí)驗(yàn)板材的三組不同的極限承載力，測試出不同的板材出現(xiàn)裂縫和達(dá)到開裂時(shí)的極限承載力。本試驗(yàn)主要利用T形板承載力試驗(yàn)來測試其承載力大小。

2.1 T形板承載力的試驗(yàn)試件

本課題試驗(yàn)試件為三個(gè)相同的T形板，主要承載力試驗(yàn)如下所示。試件尺寸及螺栓受力位置如圖1所示。

圖1 T型板承載力試驗(yàn)試件詳圖

表1 吊裝節(jié)點(diǎn)承載力試驗(yàn)試件材料尺寸及規(guī)格

2.2 T形板承載力試驗(yàn)-加載裝置

本試驗(yàn)加載工具主要采用油壓千斤頂加載。試件ALC板材水平放置于地面上，以地面兩側(cè)的墻體作為反力墻，利用杠桿的工作基本原理，對試件進(jìn)行緩慢加載直至破壞。實(shí)際加載情況如圖2所示。

2.3 T形板承載力試驗(yàn)-試驗(yàn)現(xiàn)象

圖2 T形板承載力試驗(yàn)-加載設(shè)備

在隨著油壓千斤頂荷載的不斷增加，首先在ALC板板側(cè)發(fā)生破壞，在邊緣處出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，受力荷載的不斷加載和增加，板側(cè)裂縫發(fā)展趨勢為圓弧形裂縫，并且逐漸貫到通板的側(cè)面（如圖3所示），試件一承載力達(dá)到達(dá)到18.2kN，試件二承載力達(dá)到11.2kN，試件三承載力達(dá)到23.5kN時(shí)，三個(gè)試件達(dá)到極限狀態(tài)后板端破裂，此時(shí)試驗(yàn)結(jié)束（如圖4所示）。

圖3 T形板承載力試驗(yàn)-破壞情況Ⅰ

2.4 T形板承載力試驗(yàn)-試驗(yàn)結(jié)果

對放置水平處的兩個(gè)ALC試件板材逐漸加載發(fā)生裂縫到開裂破壞，現(xiàn)場試驗(yàn)人員利用電子拉力試驗(yàn)機(jī)，準(zhǔn)確記載兩個(gè)試件的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，測出兩個(gè)試件的極限承載力，兩個(gè)試件的承載力試驗(yàn)結(jié)果詳見表2。

表2 T形板承載力試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果

取試件-1和試件-2的極限承載力Nu平均值=（18.2+23.5）/2=20.85kN，因此，可取單個(gè)吊點(diǎn)極限承載力Nu=20.85kN，考慮安全系數(shù)2.0，則單個(gè)吊點(diǎn)承載力設(shè)計(jì)值可取：N=Nu/2=10.4kN。

3 ALC板抗彎承載力試驗(yàn)

3.1 ALC板抗彎承載力試驗(yàn)-試驗(yàn)試件

抗彎承載力試件如圖4所示。

圖4 板抗彎承載力試驗(yàn)試件

表3 試件材料尺寸及規(guī)格

3.2 ALC板抗彎承載力試驗(yàn)

試驗(yàn)采用油壓千斤頂加載，具體加載方式如圖5所示。

圖5 ALC板抗彎承載力試驗(yàn)加載情況

3.3 ALC板抗彎承載力試驗(yàn)-試驗(yàn)現(xiàn)象

當(dāng)荷載處于極限荷載以下時(shí)，試件保持完好，未出現(xiàn)裂縫等情況；當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載后，試件一的加載部位形成豎向的貫通縫，隨后保護(hù)層的加氣混凝土與受拉側(cè)鋼筋出現(xiàn)分層現(xiàn)象，試件最終發(fā)生破壞，試件一破裂，當(dāng)試件二加載到極限荷載后，保護(hù)層加氣混凝土筋與受壓側(cè)鋼出現(xiàn)分層現(xiàn)象，試件二最后破裂。

3.4 ALC板抗彎承載力試驗(yàn)-試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場ALC板抗彎承載力試驗(yàn)，當(dāng)達(dá)到極限承載力Mu為24.1kN的極限狀態(tài)后，試件一未發(fā)生明顯裂縫現(xiàn)象，加載部位造成豎向貫通破壞。而試件二極限承載力Mu為30.1kN的極限狀態(tài)后，試件二出現(xiàn)了保護(hù)層和混凝土分層現(xiàn)象，破壞形式有所區(qū)別。以下是兩個(gè)試件的承載力試驗(yàn)結(jié)果詳見表4。

表4 吊裝節(jié)點(diǎn)承載力試驗(yàn)試件材料尺寸及規(guī)格

極限承載力Mu平均值=（24.1+30.1）/2=27.1kN。因此，可取單個(gè)吊點(diǎn)極限承載力Mu=27.1kN。考慮安全系數(shù)2.0，則單個(gè)吊點(diǎn)承載力設(shè)計(jì)值可取：M=Mu/2=13.5kN

4 結(jié)論及建議

（1）ALC板與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的承載力，通過T形板承載力試驗(yàn)獲得，單點(diǎn)極限承載力Nu=20.85kN，單個(gè)吊點(diǎn)承載力設(shè)計(jì)值可取N=10.4kN。

（2）ALC板抗彎承載力試驗(yàn)表明，拼裝后整板的抗彎極限承載力Mu=27.1kN，單個(gè)吊點(diǎn)承載力設(shè)計(jì)值可取M=13.5kN。

（3）拼裝后的大墻板與主體結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)應(yīng)根據(jù)風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值、構(gòu)件自重等因素，結(jié)合構(gòu)件的抗彎承載力和節(jié)點(diǎn)承載力綜合確定。

[1]蒸壓加氣混凝土板（GB15762-2008）.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[2]張永生，劉艷軍，等.某單元式ALC整間墻板制作施工技術(shù).混凝土與水泥制品，2014，1.

[3]王波，王靜峰，李響，等.填充ALC墻板鋼管混凝土框架抗震試驗(yàn)與數(shù)值模擬.土木工程學(xué)報(bào)，2014，12.

[4]邸芃，趙旭，等.ALC節(jié)能墻板裂縫成因及控制.施工技術(shù)，2015，08.

[5]孫雪濤，王飛，等.ALC墻板在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用技術(shù).青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，10.

[6]呂常勝，張道令，張春濤，等.蒸壓加氣混凝土（ALC）板材墻體開裂問題研究.墻材革新與新建筑節(jié)能，2017，08.