菱镁轻质墙板用于外墙的力学性能研究

摘要

近年来，随着建筑节能技术的推广和国家墙改政策的实施，传统的砖砌墙体已逐渐被新型轻质墙体材料取代。菱镁轻质墙板是近年新兴的建筑墙体材料，具有减轻墙体自重、降低能耗、增加使用面积，便于安装、提高施工效率等优点。其以轻烧氧化镁、氯化镁、硅、钙等复合胶凝材料为主体，通过添加菱镁调和剂等高分子聚合物，掺入工业废渣，制成的轻质高强的墙体材料。由于菱镁轻质墙板表面易开裂、耐冻融较差、抗压强度较低，墙板开裂后其保温隔热性能和抗风性能下降较多。起初主要应用在内隔墙上，而在建筑外墙中使用较少。在墙板内层填充隔热、隔声、吸声无机发泡和纤维材料，其表面开裂得到了改善。高层建筑的控制荷载为风荷载，当菱镁轻质墙板用于高层建筑外墙时，必须对其在风荷载作用下的受力性能进行试验研究。
　　本文通过抗压强度和抗弯强度试验对菱镁轻质墙板的力学性能进行了试验研究，得到抗压强度和其在均布荷载下的抗弯强度，对墙板的承载力和裂缝开展情况作了详细记录。试验结果表明菱镁轻质墙板的力学性能指标已达到国家规范的标准并有较大富余，是一种理想的墙体材料。本文拟采用1∶1足尺现浇混凝土框架，通过施加水平力来模拟风荷载作用，试验过程中考虑了墙板与框架不同的连接方式。通过墙板水平荷载试验测得墙板的开裂荷载和极限荷载。试验结果表明墙板与框架的连接方式对墙板的承载力影响较大，菱镁轻质墙板的强度和位移均满足建筑外墙的使用要求，可以用于一定高度的建筑外墙。同时运用有限元软件ANSYS进行数值模拟，对比分析理论结果与试验结果，发现试验值与模拟值拟合较好。
　　采用ANSYS建立了4个框架结构模型，分别为纯框架结构和带填充墙的框架结构，填充墙体采用菱镁轻质墙板，填充墙满布、在四周布置外围护墙和中间大开间3种不同布置类型的填充墙。通过静力分析、模态分析和时程分析，研究其在重力作用、风荷载作用和地震作用下的受力性能。对比分析纯框架结构和带填充墙的框架结构的模拟数据，研究菱镁轻质墙板对框架结构自振周期、整体结构位移和抗震性能的影响。
　　本文的研究成果可为菱镁轻质墙板用于建筑外墙的设计提供一定的参考依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 轻质墙板的国内外现状与发展状况

1．3 菱镁轻质墙板简介

1．4 本文主要研究的目的与意义

1．5 本文主要研究内容

2 菱镁轻质墙板力学性能试验研究

2．1 抗压强度试验

2．2 抗弯强度试验

2．3 本章小结

3 墙板水平荷载试验研究

3．1 风荷载

3．2 风荷载基本计算方法

3．3 墙板水平荷载试验

3．4 本章小结

4 轻质墙板振动特性有限元分析

4．1 分析软件的选取

4．2 单元类型的选取

4．3 菱镁轻质墙板模型建立

4．4 轻质墙板振动特性有限元分析

4．5 本章小结

5 轻质墙板对框架结构受力性能的影响

5．1 框架填充墙结构的研究现状

5．2 框架结构有限元分析

5．3 框架结构模态分析

5．4 地震作用下结构的弹性时程分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献