开缝梁的受弯性能试验研究及其在框架结构中的应用

摘要

目前，在我国全社会总能源消耗中，建筑能耗所占的比例达到了30％以上。持续推进建筑节能是我国的一项基本政策。本文从结构的角度出发，提出了一种新型的自保温结构构件—开缝梁，并进行了开缝（过）梁和普通钢筋混凝土实心（过）梁的受弯性能对比试验，同时将开缝梁应用于框架结构，形成带双梁的框架结构节能体系，对该结构体系的实现进行了论述并对其热工性能进行了研究。
　　 首先，普通钢筋混凝土梁经过改变形成开缝梁，以期得到一种自隔热保温结构构件。开缝梁由内叶梁和外叶梁组成，其缝在梁的中间。通过两点加载研究了9根开缝梁和3根对比实心梁的受弯性能。试验结果显示开缝梁的内、外叶梁在试验荷载作用下协同工作性能良好，且能满足正常使用的要求。开缝和内、外叶梁的宽度比对梁的裂缝宽度、破坏模式和极限荷载影响不明显。配筋率变大将导致梁的裂缝宽度有一定减小而极限荷载有所增加。混凝土强度对裂缝宽度没有明显的影响，但在同样配筋率的情况下，混凝土强度越高，梁的极限承载力越大。
　　 其次，开缝过梁可以在开缝处填充保温材料，基本阻断冷热桥，使过梁达到自保温。本文进行了2根实心过梁和8根开缝过梁的抗弯性能试验，试验结果表明开缝过梁中外叶梁和内叶梁的协同工作性能良好，且其在正常使用极限状态下的实测最大裂缝宽度均小于规范限值，能满足正常使用要求;开缝和宽度比对初裂荷载和破坏模式基本没有影响;开缝导致开缝过梁承载力普遍比实心过梁小，但两者承载力的差值不明显;开缝过梁的热工性能明显优于实心过梁。
　　 最后，将开缝梁应用于框架结构，创新地提出了一种带双梁的框架结构节能体系，并对该体系及其技术原理进行了介绍;用FLUENT软件建立三维稳态传热模型，对梁、柱的热工性能进行了计算分析，结果表明该体系与普通框架结构体系相比节能59％，梁、柱部分的热流量降低了79％，有效消除了梁、柱处的热桥影响，节能保温效果显著;因该体系大幅度减少结构热桥的出现，保证新型墙材的大面积使用，并且无须再做外墙内、外保温，避免了这些技术的诸多弊病，是一种更适合绿色生态节能建筑要求的新的结构体系，为新型节能体系的设计与推广提供了依据。

目录

声明

摘要

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插表索引

第1章 绪论

1．1 关于改善梁的性能方面的研究新进展

1．2 课题的提出及意义

1．3 裂缝宽度计算理论与研究概况

1．3．1 裂缝宽度计算理论

1．3．2 裂缝计算研究概况

1．4 本文的主要内容

第2章 开缝梁的受弯性能试验研究

2．1 引言

2．2 试件设计

2．3 试验内容

2．3．1 加载方式

2．3．2 加载制度

2．3．3 量测内容

2．3．4 量测仪器

2．4 材料试验结果

2．5 平截面假定的验证

2．6 开缝梁的协同工作性能及正常使用极限状态

2．7 试验变量分析

2．7．1 宽度比

2．7．2 配筋率

2．7．3 混凝土强度

2．8 小结

第3章 开缝过梁的受弯及热工性能分析

3．1 引言

3．2 试件设计

3．3 试验内容

3．3．1 加载方式

3．3．2 加载制度

3．3．3 量测内容

3．3．4 量测仪器

3．4 材料试验结果

3．5 试验过程及现象

3．5．1 加载过程及变形特点

3．5．2 裂缝状况

3．5．3 破坏特征

3．5．4 平截面假定的验证

3．6 开缝过梁的协同工作性能及正常使用极限状态

3．6．1 协同工作性能

3．6．2 正常使用极限状态

3．7 开缝和宽度比的影响

3．8 热工性能分析

3．9 小结

第4章 带双梁的框架结构热工性能分析

4．1 引言

4．2 带双梁的框架结构节能体系的实现

4．2．1 技术原理

4．2．2 点状热桥的处理

4．3 梁、柱节能分析

4．3．1 数学模型

4．3．2 基本计算参数

4．3．3 计算结果分析

4．4 小结

结论及展望

参考文献

致谢

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