ALC板連接節點承載力和抗彎承載力試驗研究

李建國 張永生 劉艷軍

引言

由于蒸壓輕質加氣混凝土（ALC）板的質量輕、剛性強，同時可以進行切割，與混凝土切塊相比，在隔音、防火、結構等性能方面具有優勢，在工期施工和經濟效益方面更具有優勢。ALC板的和傳統的混泥土墻壁相比，重量較輕，質量還很高，同樣的墻壁，ALC墻板卻只是混泥土墻壁厚度的一半，但墻體的強度質量遠遠超過混泥土墻壁。ALC板材在制作過程中，優點有取料方面環保，能耗小，少的污染物排放。生產工藝相對混凝土來說相對先進，施工裝配化程度高，近年來鋼結構工程中應用越來越廣泛。本課題所采用的ALC整體拼裝式大墻板目前應用較少，該大墻板連接節點的受力性能、吊裝階段的受力性能沒有數據參考，為后續的設計和施工帶來了很多困難，需要進行相應的試驗研究工作[2]。

1 實驗目的

為了使ALC整體拼裝式大墻板在實際應用中安全可靠，保證主體結構與ALC板連接節點具有足夠的承載力和ALC板在使用過程中有足夠的抗彎強度，本實驗主要進行節點承載力和板自身抗彎強度的實驗：

（1）測試主體結構與ALC板連接節點的承載力；

（2）測試ALC板的抗彎承載力。

2 T型板承載力試驗

本試驗主要采用T形板材，通過三個實驗板材的三組不同的極限承載力，測試出不同的板材出現裂縫和達到開裂時的極限承載力。本試驗主要利用T形板承載力試驗來測試其承載力大小。

2.1 T形板承載力的試驗試件

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

圖1 T型板承載力試驗試件詳圖

表1 吊裝節點承載力試驗試件材料尺寸及規格

2.2 T形板承載力試驗-加載裝置

本試驗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，以地面兩側的墻體作為反力墻，利用杠桿的工作基本原理，對試件進行緩慢加載直至破壞。實際加載情況如圖2所示。

2.3 T形板承載力試驗-試驗現象

圖2 T形板承載力試驗-加載設備

在隨著油壓千斤頂荷載的不斷增加，首先在ALC板板側發生破壞，在邊緣處出現裂縫現象，受力荷載的不斷加載和增加，板側裂縫發展趨勢為圓弧形裂縫，并且逐漸貫到通板的側面（如圖3所示），試件一承載力達到達到18.2kN，試件二承載力達到11.2kN，試件三承載力達到23.5kN時，三個試件達到極限狀態后板端破裂，此時試驗結束（如圖4所示）。

圖3 T形板承載力試驗-破壞情況Ⅰ

2.4 T形板承載力試驗-試驗結果

對放置水平處的兩個ALC試件板材逐漸加載發生裂縫到開裂破壞，現場試驗人員利用電子拉力試驗機，準確記載兩個試件的試驗數據，測出兩個試件的極限承載力，兩個試件的承載力試驗結果詳見表2。

表2 T形板承載力試驗試驗結果

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，可取單個吊點極限承載力Nu=20.85kN，考慮安全系數2.0，則單個吊點承載力設計值可取：N=Nu/2=10.4kN。

3 ALC板抗彎承載力試驗

3.1 ALC板抗彎承載力試驗-試驗試件

抗彎承載力試件如圖4所示。

圖4 板抗彎承載力試驗試件

表3 試件材料尺寸及規格

3.2 ALC板抗彎承載力試驗

試驗采用油壓千斤頂加載，具體加載方式如圖5所示。

圖5 ALC板抗彎承載力試驗加載情況

3.3 ALC板抗彎承載力試驗-試驗現象

當荷載處于極限荷載以下時，試件保持完好，未出現裂縫等情況；當荷載達到極限荷載后，試件一的加載部位形成豎向的貫通縫，隨后保護層的加氣混凝土與受拉側鋼筋出現分層現象，試件最終發生破壞，試件一破裂，當試件二加載到極限荷載后，保護層加氣混凝土筋與受壓側鋼出現分層現象，試件二最后破裂。

3.4 ALC板抗彎承載力試驗-試驗結果

根據現場ALC板抗彎承載力試驗，當達到極限承載力Mu為24.1kN的極限狀態后，試件一未發生明顯裂縫現象，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的極限狀態后，試件二出現了保護層和混凝土分層現象，破壞形式有所區別。以下是兩個試件的承載力試驗結果詳見表4。

表4 吊裝節點承載力試驗試件材料尺寸及規格

極限承載力Mu平均值=（24.1+30.1）/2=27.1kN。因此，可取單個吊點極限承載力Mu=27.1kN。考慮安全系數2.0，則單個吊點承載力設計值可取：M=Mu/2=13.5kN

4 結論及建議

（1）ALC板與主體結構連接節點的承載力，通過T形板承載力試驗獲得，單點極限承載力Nu=20.85kN，單個吊點承載力設計值可取N=10.4kN。

（2）ALC板抗彎承載力試驗表明，拼裝后整板的抗彎極限承載力Mu=27.1kN，單個吊點承載力設計值可取M=13.5kN。

（3）拼裝后的大墻板與主體結構的連接節點個數應根據風荷載設計值、構件自重等因素，結合構件的抗彎承載力和節點承載力綜合確定。

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

[2]張永生，劉艷軍，等.某單元式ALC整間墻板制作施工技術.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與數值模擬.土木工程學報，2014，12.

[4]邸芃，趙旭，等.ALC節能墻板裂縫成因及控制.施工技術，2015，08.

[5]孫雪濤，王飛，等.ALC墻板在框架剪力墻結構中的應用技術.青島理工大學學報，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能，2017，08.