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竹筋-陶粒混凝土粘结性能及复合墙板抗弯性能的试验研究与理论分析

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 绿色建材

1.1.2 新型墙板

1.1.3 粘结滑移

1.2 国内外的发展与研究现状

1.2.1 竹材在建筑中的应用和研究

1.2.2 陶粒混凝土在建筑中的应用

1.2.3 粘结滑移性能的研究现状

1.2.4 复合墙板的发展与研究

1.3 主要研究内容

1.3.1 各章内容概述

1.3.2 主要研究内容

1.4 本文的理论与应用价值

第2章 竹筋陶粒混凝土粘结滑移试验研究

2.1 引言

2.2 试验设计

2.2.1 试验材料

2.2.2 试件设计

2.2.3 加载装置

2.3 破坏形式与机理

2.4 试验结果

2.5 粘结-滑移特征曲线分析

2.6 有关粘结性能的影响因素探讨

2.6.1 陶粒混凝土强度的影响

2.6.2 筋材种类的影响

2.6.3 粘结长度的影响

2.6.4 筋材边长的影响

2.6.5 重组竹筋表面刻痕间距的影响

2.7 本章小结

第3章 竹筋陶粒混凝土粘结滑移理论分析

3.1 引言

3.2 钢筋与混凝土锚固长度公式

3.2.1 几种典型的粘结滑移基本方程

3.2.2 临界锚固长度

3.3 塑料筋与混凝土锚固长度公式

3.3.1 已有的FRP筋的基本锚固长度公式

3.3.2 国内外FRP筋粘结锚固性能的主要研究成果

3.3.3 FRP筋的锚固长度在美国ACI440标准中的规定

3.4 竹筋与陶粒混凝土的锚固强度影响因素拟合

3.4.1 影响重组竹材和陶粒混凝土粘结性能的主要因素

3.4.2 影响层积竹材和陶粒混凝土粘结性能的主要因素

3.5 重组竹筋与陶粒混凝土的粘结强度与基本锚固长度设计建议

3.6 本章小结

第4章 竹筋陶粒混凝土复合墙板抗弯试验研究

4.1 引言

4.2 试件的制作和处理

4.2.1 试验材料

4.2.2 试件设计

4.2.3 墙板浇筑

4.2.4 数据测量和采集

4.3 加载方案

4.4 加载过程

4.4.1 1#试件

4.4.2 2#试件

4.4.3 3#试件

4.4.4 4#试件

4.4.5 5#试件

4.5 试验数据

4.6 试验结果分析

4.6.1 混凝土荷载-挠度曲线分析

4.6.2 混凝土荷载-应变曲线分析

4.7 本章小结

第5章 竹筋陶粒混凝土复合墙板理论分析

5.1 引言

5.2 弹性薄板的弯曲理论

5.2.1 薄板的概念

5.2.2 基本假设

5.2.3 弹性薄板的控制微分方程

5.3 一组对边铰支矩形板的挠度公式

5.4 等效单层板理论

5.4.1 等效单层板理论概述

5.4.2 复合墙板的抗弯刚度

5.4.3 等效单层板理论验证

5.5 本章小结

第6章 结论与建议

6.1 结论

6.2 问题、建议与展望

参考文献

致谢

发表论文和参与科研情况

学位论文评阅及答辩情况表

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摘要

随着建筑节能、墙体改革等相关政策在我国的推行,住宅产业现代化逐渐受到重视。钢结构住宅因其绿色环保、节能省地、便于工厂化生产和标准化制作、可现场装配等优点,日益受到人们的青睐。目前制约钢结构住宅发展的围护体系尤其是墙板体系,成为亟待解决的问题。竹筋桁架-陶粒混凝土复合墙板符合国家新型建材发展的导向,具有绿色环保、承载力高、保温隔热效果好等优点,具有良好的经济效益、环境效益和社会效益,市场应用前景非常广阔。
   竹筋与陶粒混凝土之间的粘结锚固是二者协同工作的基础,本文通过对23组69个陶粒混凝土试件的拔出试验,研究竹筋与陶粒混凝土的粘结性能,探讨拉拔试件的破坏形式,具体分析筋材类型、陶粒混凝土强度、粘结长度、筋材边长(或直径)、刻痕间距对竹筋陶粒混凝土粘结性能的影响,为进一步计算竹筋与陶粒混凝土的粘结锚固长度、建立两者的粘结-滑移本构关系等提供了试验依据。
   通过拔出试验所得的数据,参照以往学者们推导的钢筋和FRP筋与混凝土的粘结强度和锚固长度公式,给出了竹筋-陶粒混凝土的粘结强度和锚固长度建议公式,为研究竹筋替代钢丝用于复合墙板提供了初步理论依据。
   作为围护结构应用于钢结构住宅的竹筋桁架-陶粒混凝土复合墙板外挂与钢框架梁或柱上,除竖向自重外,墙板主要承受风荷载或地震引起的横向荷载。本文通过对5块竹筋桁架-陶粒混凝土墙板的抗弯试验,对此类新型墙板在横向荷载下的裂缝分布规律和破坏形态等进行了详细的试验研究,检验竹筋网架的连接作用是否能够保证复合墙板两层陶粒混凝土板协同工作,从而验证竹筋作为复合墙板网架材料的可行性。
   为计算复合墙板的抗弯刚度和挠度,提出了等效单层板理论。通过计算发现等效单层板理论可应用于竹筋桁架-陶粒混凝土墙板,计算结果与试验结果吻合较好,为该类国内新型绿色墙板的研究、应用提供了理论依据。试验结果和理论分析结果可供钢结构住宅研究与设计人员参考,对新型墙材的发展意义重大。

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