保温复合墙板试验与理论分析
|
摘要
本文使用非线性有限元软件ANSYS对保温复合墙板的受力性能进行了模拟分析。首先参照对比试验为理论基础，使用ANSYS有限元软件模拟试验，对苯板放置在一侧和中间的两种保温复合墙板模拟了受剪承载力试验和受弯承载力试验，分别采用了水平单向分级加载和三分点加载。得出了荷载－位移曲线、荷载－挠度曲线、位移等值线图、应力等值线图、开裂荷载，极限荷载，并对这些模拟计算结果和试验进行了对比。分析结果表明聚苯乙烯塑料板放到墙体正中比放到一侧，破坏形态、承载能力、变形及裂缝开展稍好，但是并没有很大的变化。只是把聚苯板放到中间位置，保温复合墙板结构体系两侧混凝土等厚，施工更为方便可行，质量更容易得到保证。
其次利用ANSYS对提出的两种新型结构的保温复合墙板施加均布荷载做了模拟对比分析。对比苯板放置在墙体两侧和放置在中间承载能力的大小是否相同。并将两种结构的荷载－挠度曲线、位移等值线图、应力等值线图进行了对比。结果表明苯板放置在两侧承载能力明显提高，裂缝发展较晚。
最后从保温性能和市场价格对聚苯板和传热系数较低的聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯发泡板进行了对比分析。并对免拆模的保温复合墙板的热工性能进行了理论分析计算。总结出这种免拆摸的保温复合墙板能满足使用要求，并且节能效果很好。
以上研究结果可为保温复合墙体的工程应用和进一步分析提供参考。
This paper analyses mechanical properties of insulation composite wallboard by nonlinearfinite element software ANSYS.
Firstly, referencing contrast test as the theoretical basis, simulating shear strength test andflexural capacity test of two kinds of insulation composite wallboard by ANSYS finite elementsoftware. One situation is that benzene board is placed on side，the other situation is that benzeneboard is placed in the middle. The experiment adopts the horizontal unidirectional gradingloading and three locations loading. Through the test, we can get load-displacement curve,displacement and stress equivalent graphs, cracking loads and ultimate load. Simulation resultsand test were compared. Analysis results show that failure shape, bearing capacity, thedeformation and crack development for polystyrene plastic board in the middle is slightly betterthan on the side, but not big change. Considering placing the polyphony board in middle position,that makes concrete thickness on both sides of the insulation wallboard structure system is thesame. Thereby, its construction is more convenient, feasible, and easier to get quality guarantee.
Secondly, this paper simulats analysis on a proposed two kinds of new thermal insulationcomposite wallboard by ANSYS. And ontrasted analysising carrying capacity size of benzeneboard placed on both sides and placed in the middle. And load force-displacement curve graph,stress and displacement equivalence equivalent graphs of two kinds of structures are compared.Results show that bearing capacity of benzene board placed in both sides was improvedobviously, crack development later.
Finally this paper makes a comparative analysis on the insulating performance and the marketprice of polyphony board and heat transfer coefficient lower polyurethane foam plastics,polystyrene foamed board.And having analyzed theory calculation on the thermal performanceof insulation composite wallboard with exemption dismantle. Results show that the insulationcomposite wallboard with exemption dismantle can meet application requirements, and energysaving effect is very good.
The research results provide a reference for engineering application and further analysis ofinsulation composite wall structure.
其次利用ANSYS对提出的两种新型结构的保温复合墙板施加均布荷载做了模拟对比分析。对比苯板放置在墙体两侧和放置在中间承载能力的大小是否相同。并将两种结构的荷载－挠度曲线、位移等值线图、应力等值线图进行了对比。结果表明苯板放置在两侧承载能力明显提高，裂缝发展较晚。
最后从保温性能和市场价格对聚苯板和传热系数较低的聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯发泡板进行了对比分析。并对免拆模的保温复合墙板的热工性能进行了理论分析计算。总结出这种免拆摸的保温复合墙板能满足使用要求，并且节能效果很好。
以上研究结果可为保温复合墙体的工程应用和进一步分析提供参考。
This paper analyses mechanical properties of insulation composite wallboard by nonlinearfinite element software ANSYS.
Firstly, referencing contrast test as the theoretical basis, simulating shear strength test andflexural capacity test of two kinds of insulation composite wallboard by ANSYS finite elementsoftware. One situation is that benzene board is placed on side，the other situation is that benzeneboard is placed in the middle. The experiment adopts the horizontal unidirectional gradingloading and three locations loading. Through the test, we can get load-displacement curve,displacement and stress equivalent graphs, cracking loads and ultimate load. Simulation resultsand test were compared. Analysis results show that failure shape, bearing capacity, thedeformation and crack development for polystyrene plastic board in the middle is slightly betterthan on the side, but not big change. Considering placing the polyphony board in middle position,that makes concrete thickness on both sides of the insulation wallboard structure system is thesame. Thereby, its construction is more convenient, feasible, and easier to get quality guarantee.
Secondly, this paper simulats analysis on a proposed two kinds of new thermal insulationcomposite wallboard by ANSYS. And ontrasted analysising carrying capacity size of benzeneboard placed on both sides and placed in the middle. And load force-displacement curve graph,stress and displacement equivalence equivalent graphs of two kinds of structures are compared.Results show that bearing capacity of benzene board placed in both sides was improvedobviously, crack development later.
Finally this paper makes a comparative analysis on the insulating performance and the marketprice of polyphony board and heat transfer coefficient lower polyurethane foam plastics,polystyrene foamed board.And having analyzed theory calculation on the thermal performanceof insulation composite wallboard with exemption dismantle. Results show that the insulationcomposite wallboard with exemption dismantle can meet application requirements, and energysaving effect is very good.
The research results provide a reference for engineering application and further analysis ofinsulation composite wall structure.
引文
[1]王慧慧.浅谈我国建筑节能现状及对策研究[Ｎ] .现代经济信息：186~187，189.
[2]赵彦民，任璐.建筑节能研究现状及展望[J].粉煤灰综合利用，2010，4：48~50.
[3]孙丽，付中英，岳德山等.我国墙体改革的现状及发展趋势[J] .
[4]李镇强.西欧预制装配混凝土建筑结构技术发展概况[J] .建筑结构，1997.8.
[5]宗加瑞.国内几种外墙保温材料和外墙保温形式对比[Ｎ] .科技咨询，2007，26：76.
[6]吴雅芬，杨滨康.钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板的应用[J] .基建优化，1999，(4).
[7] Lai Ming.Development of Housing Industry Modernization in China[Ｎ] .重庆建筑大学学报，2001，23(3)：1～5.
[8]陈福广.新型墙体材料手册[J].中国建材出版社，2001.
[9]金分树，孔人英.新型墙体材料[J].安徽科技出版社，1999.
[10]秦华虎.新型建筑材料施工手册[J].中国建筑工业出版社.
[11]杨洪渭.斜插钢筋对CL墙板受力性能[D] .河北工业大学：8~17.
[12]李升才，江见鲸等.复合剪力墙板弯曲开裂强度计算方法的探讨[J] .工业建筑，2001，(7).
[13]DB13 (J) 43--2006《CL结构设计规程》.河北省建设厅，2006.
[14]邢海荣，李涛，王昊.轻质墙板应用技术分析与发展趋势[J] .低温建筑技术，2001. 2：71-72.
[15]王秀芬.CS板轴心受压承载力的试验研究[D] .天津大学，1997年.
[16]孙建辉.钢丝网架水泥砂浆夹芯复合板抗剪强度的研究[D] .天津大学，1997.
[17]David C.Salmon,Amin Einea，Maher K.Tadros.Todd D.Culp,Full Scale Testing Of Precast ConcreteSandwich Panels，ACI Structural Journal，1997．94（4）：354～362.
[18]本格尼?S?塔拉纳特．《高层建筑钢筋混凝土组合结构设计》[J] .中国建筑工业出版社，1999年.
[19]Amin，Salmon David C，Fogarasi Gyula J.State-of the-Art of Precast Concrete Sandwich Panels，PCIJournal，Nov-Dec 1991，36(6)：78～92.
[20]Einea Amin，Salmon David C，Fogarasi Gyula J.A New Structurally and Thermally Efficient Precastsandwich Panel System，PCI Journal，1994，39(4)：90～101.
[21]Salmon David C，Einea Amin，Tadros Maher K.Full scale testing of precast concrete sandwich panels，ACI Structural Journal,Jul-Aug 1997，94(4)：354～362.
[22]Salmon David C，Einea Amin.Partially composite sandwich panel deflections，Journal of StructuralEngineering，Apr 1995，121(4) :778～783.
[23]Low Say-Gunn，Tadros Maher K，Einea Amin.Seismic behavior of a six-story precast concrete officebuilding，PCI Journal,Nov-Dec 1996，41(6)：56～77.
[24]GB50010-2002，《混凝土结构设计规范》[S] .北京：中国建筑工业出版社，2002.
[25]中华人民共和国国家标准，钢筋焊接网混凝土结构技术规程[M].中国建筑工业出版社，2003.
[26]过镇海.《钢筋混凝土原理》[M].北京清华大学出版社，1999.
[27]中华人民共和国国家标准，冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程[M].中国建筑工业出版社，2003.
[28]戎贤，渠运国，李雨润，景萌.不同配筋型式轻骨料混凝土剪力墙抗震性能试验研究[Ｎ] .自然灾害学报，2007，16 (3) :118~123
[29]张云国,吴志敏,张小云,丁一宁.自密实轻骨料混凝土的工作性能[N].建筑材料学报,2009:116~120
[30]江见鲸.钢筋混凝土结构非线性有限元分析[M].陕西科学技术出版社,1994年.
[31]ANSYS理论分析手册[M].ANSYS公司内部出版物.
[32]俞剑勇.混凝土夹芯板结构非线性有限元分析研究[D].天津大学,2004年.
[33]陆新征,江见鲸.用ANSYSSolid65单元分析混凝土组合构件复杂应力[M].建筑结构,2003,33(6):22-24.
[34]W.F.Chen土.木工程材料的本构方程(第二卷塑性与建模)(余天庆等译)[M].华中科技大学出版社,2001.
[35]吕西林,金国芳,吴晓涵.钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用[M].同济大学出版社,1997.
[36]董哲仁.钢筋混凝土非线性有限元法原理与应用[M].中国铁道出版社,1993.
[37]徐有邻.聚苯模板混凝土墙结构与应用[J].建设科技:68~69.
[38]宋立,许宏武,黄树华.新型钢丝网架复合墙板的研制[J].新型墙体材料与施工,2003,(4).
[39]宋立,许宏武,黄树华.新型钢丝网架复合墙板的研制[J].新型墙体材料与施工,2003,4:4～35.
[40]国务院办公厅转发了八部委局《关于推进住宅产业现代化,提高住宅质量若干建议的通知》,[国办发(1999)72号文].
[41]建设部、国家建材局联合颁布《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》,[建住房[1999]295号文].
[42]王朋举.轻骨料免拆墙模复合剪力墙结构体系的施工技术研究及技术经济分析[M].太原理工大学:1~2.
[43]曹勇鹏,顾洪潮,赵芝君.轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙结构体系施工工艺[J].科技咨询,2009,08:48.
[44]李洪毅,徐亚柯,王振兴,谭凤超,黄征,范乔.现浇保温免拆模板混凝土墙体施工技术[J].施工技术,2008,9:98~99.
[45]李静,刘琛.现浇混凝土复合EPS钢丝网架外保温系统在剪力墙结构中的应用[J].河南建材,2009,3:33.
[46]国家住宅与居住环境中心.健康住宅建设技术要点[J].中国建筑工业出版社,2004年.
[47]国家住宅与居住环境中心.健康住宅建设应用技术[J].中国建筑工业出版社,2004年.
[48]谢浩,张伦琳.试论建筑节能设计问题[N]经济日报,2003.04.04.
[49]建设部办公厅关于印发《建设部建筑节能“九五”计划和2010年规划》的通知,[建办科(1995)80号].
[50]国家经贸委、国家计委联合印发《关于发展新型建材的若干意见》的通知,[国经贸产业(2000)962号].
[51]张传经,吴雨,肖文静.两种钢丝网架聚苯板外墙外保温系统热工性能研究[J].建筑节能,2009(2):55~57.
[52]慕苏庆.保温砌模现浇混凝土网格剪力墙建筑试点工程的施工[J].建设科技:85~88.
[53]王厚华,庄燕燕,吴伟伟,吴宏伟.几种复合墙体构造的热工性能数值分析[N].重庆大学学报,2010,33(5):126~132.
[2]赵彦民，任璐.建筑节能研究现状及展望[J].粉煤灰综合利用，2010，4：48~50.
[3]孙丽，付中英，岳德山等.我国墙体改革的现状及发展趋势[J] .
[4]李镇强.西欧预制装配混凝土建筑结构技术发展概况[J] .建筑结构，1997.8.
[5]宗加瑞.国内几种外墙保温材料和外墙保温形式对比[Ｎ] .科技咨询，2007，26：76.
[6]吴雅芬，杨滨康.钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板的应用[J] .基建优化，1999，(4).
[7] Lai Ming.Development of Housing Industry Modernization in China[Ｎ] .重庆建筑大学学报，2001，23(3)：1～5.
[8]陈福广.新型墙体材料手册[J].中国建材出版社，2001.
[9]金分树，孔人英.新型墙体材料[J].安徽科技出版社，1999.
[10]秦华虎.新型建筑材料施工手册[J].中国建筑工业出版社.
[11]杨洪渭.斜插钢筋对CL墙板受力性能[D] .河北工业大学：8~17.
[12]李升才，江见鲸等.复合剪力墙板弯曲开裂强度计算方法的探讨[J] .工业建筑，2001，(7).
[13]DB13 (J) 43--2006《CL结构设计规程》.河北省建设厅，2006.
[14]邢海荣，李涛，王昊.轻质墙板应用技术分析与发展趋势[J] .低温建筑技术，2001. 2：71-72.
[15]王秀芬.CS板轴心受压承载力的试验研究[D] .天津大学，1997年.
[16]孙建辉.钢丝网架水泥砂浆夹芯复合板抗剪强度的研究[D] .天津大学，1997.
[17]David C.Salmon,Amin Einea，Maher K.Tadros.Todd D.Culp,Full Scale Testing Of Precast ConcreteSandwich Panels，ACI Structural Journal，1997．94（4）：354～362.
[18]本格尼?S?塔拉纳特．《高层建筑钢筋混凝土组合结构设计》[J] .中国建筑工业出版社，1999年.
[19]Amin，Salmon David C，Fogarasi Gyula J.State-of the-Art of Precast Concrete Sandwich Panels，PCIJournal，Nov-Dec 1991，36(6)：78～92.
[20]Einea Amin，Salmon David C，Fogarasi Gyula J.A New Structurally and Thermally Efficient Precastsandwich Panel System，PCI Journal，1994，39(4)：90～101.
[21]Salmon David C，Einea Amin，Tadros Maher K.Full scale testing of precast concrete sandwich panels，ACI Structural Journal,Jul-Aug 1997，94(4)：354～362.
[22]Salmon David C，Einea Amin.Partially composite sandwich panel deflections，Journal of StructuralEngineering，Apr 1995，121(4) :778～783.
[23]Low Say-Gunn，Tadros Maher K，Einea Amin.Seismic behavior of a six-story precast concrete officebuilding，PCI Journal,Nov-Dec 1996，41(6)：56～77.
[24]GB50010-2002，《混凝土结构设计规范》[S] .北京：中国建筑工业出版社，2002.
[25]中华人民共和国国家标准，钢筋焊接网混凝土结构技术规程[M].中国建筑工业出版社，2003.
[26]过镇海.《钢筋混凝土原理》[M].北京清华大学出版社，1999.
[27]中华人民共和国国家标准，冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程[M].中国建筑工业出版社，2003.
[28]戎贤，渠运国，李雨润，景萌.不同配筋型式轻骨料混凝土剪力墙抗震性能试验研究[Ｎ] .自然灾害学报，2007，16 (3) :118~123
[29]张云国,吴志敏,张小云,丁一宁.自密实轻骨料混凝土的工作性能[N].建筑材料学报,2009:116~120
[30]江见鲸.钢筋混凝土结构非线性有限元分析[M].陕西科学技术出版社,1994年.
[31]ANSYS理论分析手册[M].ANSYS公司内部出版物.
[32]俞剑勇.混凝土夹芯板结构非线性有限元分析研究[D].天津大学,2004年.
[33]陆新征,江见鲸.用ANSYSSolid65单元分析混凝土组合构件复杂应力[M].建筑结构,2003,33(6):22-24.
[34]W.F.Chen土.木工程材料的本构方程(第二卷塑性与建模)(余天庆等译)[M].华中科技大学出版社,2001.
[35]吕西林,金国芳,吴晓涵.钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用[M].同济大学出版社,1997.
[36]董哲仁.钢筋混凝土非线性有限元法原理与应用[M].中国铁道出版社,1993.
[37]徐有邻.聚苯模板混凝土墙结构与应用[J].建设科技:68~69.
[38]宋立,许宏武,黄树华.新型钢丝网架复合墙板的研制[J].新型墙体材料与施工,2003,(4).
[39]宋立,许宏武,黄树华.新型钢丝网架复合墙板的研制[J].新型墙体材料与施工,2003,4:4～35.
[40]国务院办公厅转发了八部委局《关于推进住宅产业现代化,提高住宅质量若干建议的通知》,[国办发(1999)72号文].
[41]建设部、国家建材局联合颁布《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》,[建住房[1999]295号文].
[42]王朋举.轻骨料免拆墙模复合剪力墙结构体系的施工技术研究及技术经济分析[M].太原理工大学:1~2.
[43]曹勇鹏,顾洪潮,赵芝君.轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙结构体系施工工艺[J].科技咨询,2009,08:48.
[44]李洪毅,徐亚柯,王振兴,谭凤超,黄征,范乔.现浇保温免拆模板混凝土墙体施工技术[J].施工技术,2008,9:98~99.
[45]李静,刘琛.现浇混凝土复合EPS钢丝网架外保温系统在剪力墙结构中的应用[J].河南建材,2009,3:33.
[46]国家住宅与居住环境中心.健康住宅建设技术要点[J].中国建筑工业出版社,2004年.
[47]国家住宅与居住环境中心.健康住宅建设应用技术[J].中国建筑工业出版社,2004年.
[48]谢浩,张伦琳.试论建筑节能设计问题[N]经济日报,2003.04.04.
[49]建设部办公厅关于印发《建设部建筑节能“九五”计划和2010年规划》的通知,[建办科(1995)80号].
[50]国家经贸委、国家计委联合印发《关于发展新型建材的若干意见》的通知,[国经贸产业(2000)962号].
[51]张传经,吴雨,肖文静.两种钢丝网架聚苯板外墙外保温系统热工性能研究[J].建筑节能,2009(2):55~57.
[52]慕苏庆.保温砌模现浇混凝土网格剪力墙建筑试点工程的施工[J].建设科技:85~88.
[53]王厚华,庄燕燕,吴伟伟,吴宏伟.几种复合墙体构造的热工性能数值分析[N].重庆大学学报,2010,33(5):126~132.