裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板平面外受力性能的試驗與解析一、引言1.1研究背景與意義隨著現(xiàn)代建筑業(yè)的快速發(fā)展，裝配式建筑作為一種新型的建筑方式，正逐漸成為建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。裝配式建筑具有施工速度快、質量可控、環(huán)保節(jié)能、節(jié)省人力等顯著優(yōu)勢，能夠有效解決傳統(tǒng)建筑方式中存在的資源浪費、環(huán)境污染、施工周期長等問題，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，因此在全球范圍內得到了廣泛的應用和推廣。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，在一些發(fā)達國家，裝配式建筑在新建建筑中的比例已超過70%。近年來，我國也在大力推動裝配式建筑的發(fā)展，出臺了一系列政策措施，如《國務院辦公廳關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》等，明確提出要在全國范圍內大力推廣裝配式建筑，提高裝配式建筑在新建建筑中的比例。目前，我國裝配式建筑的市場規(guī)模正以每年20%以上的速度增長。在裝配式建筑中，墻板作為重要的圍護結構和受力構件，其性能直接影響到整個建筑的質量和安全性。角鋼邊框帶肋格薄墻板作為一種新型的裝配式墻板，具有輕質、高強、保溫、隔熱、隔聲等優(yōu)點，在裝配式建筑中具有廣闊的應用前景。這種墻板采用角鋼作為邊框，能夠有效增強墻板的整體強度和穩(wěn)定性，便于與其他構件進行連接和裝配；帶肋格的設計則進一步提高了墻板的承載能力和抗變形能力，同時，肋格間還可以填充各種輕質材料，如粉煤灰砌塊、聚苯顆粒輕質混凝土等，以滿足不同的功能需求；薄墻板的設計則使得墻板更加輕便，便于運輸和安裝，降低了施工成本。然而，目前對于裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的研究還相對較少，尤其是其平面外受力性能方面的研究還存在不足。平面外受力性能是墻板在實際使用過程中需要考慮的重要性能之一，它關系到墻板在風荷載、地震作用等平面外荷載作用下的安全性和可靠性。因此，深入研究裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的平面外受力性能具有重要的理論意義和實際工程價值。從理論意義方面來看，通過對裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板平面外受力性能的研究，可以進一步完善這種新型墻板的力學性能理論體系。目前，雖然對于傳統(tǒng)墻板的力學性能研究已經(jīng)較為成熟，但裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板由于其獨特的結構形式和材料組成，其力學性能與傳統(tǒng)墻板存在較大差異。通過開展相關試驗研究和理論分析，可以深入了解這種墻板在平面外荷載作用下的受力機理、破壞模式和變形規(guī)律，為建立更加準確的力學模型和設計方法提供理論依據(jù)，豐富和發(fā)展裝配式建筑結構的理論研究。從實際工程價值方面來看，研究裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的平面外受力性能可以為其在實際工程中的應用提供技術支持。在裝配式建筑的設計和施工過程中，需要準確掌握墻板的各項性能指標，以確保建筑的結構安全和使用功能。通過對平面外受力性能的研究，可以確定墻板的承載能力、剛度、穩(wěn)定性等關鍵參數(shù)，為墻板的設計、生產和安裝提供科學依據(jù)，優(yōu)化墻板的設計和施工方案，提高建筑的質量和安全性。此外，研究結果還可以為相關規(guī)范和標準的制定提供參考，促進裝配式建筑行業(yè)的規(guī)范化和標準化發(fā)展。綜上所述，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板作為一種具有廣闊應用前景的新型裝配式墻板，其平面外受力性能的研究對于推動裝配式建筑的發(fā)展具有重要意義。通過深入研究，可以為這種墻板的設計、生產和應用提供理論支持和技術保障，促進裝配式建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內外研究現(xiàn)狀在裝配式建筑的發(fā)展歷程中，國內外學者對裝配式墻板的受力性能展開了廣泛而深入的研究。在國外，裝配式建筑起步較早，技術相對成熟，眾多學者對各類裝配式墻板的力學性能進行了大量試驗與理論分析。例如，美國學者通過對多種輕質墻板的研究，深入探討了其在不同荷載工況下的承載能力與變形特性，為輕質墻板在裝配式建筑中的應用提供了重要的理論依據(jù)。在歐洲，一些國家針對預制混凝土墻板的抗震性能開展了系統(tǒng)研究，通過足尺試驗和數(shù)值模擬，分析了墻板在地震作用下的破壞模式和能量耗散機制，為相關設計規(guī)范的制定提供了有力支撐。國內對裝配式墻板的研究也取得了顯著成果。隨著我國裝配式建筑的快速發(fā)展，國內學者針對不同類型的裝配式墻板，如預制混凝土夾芯墻板、鋼結構墻板等，進行了大量的試驗研究和理論分析。有學者通過對預制混凝土夾芯墻板的抗彎試驗，研究了墻板的抗彎承載力與混凝土面板厚度、夾芯層厚度之間的關系，發(fā)現(xiàn)墻板的抗彎承載力隨混凝土面板厚度增加而提高，增大夾芯層的厚度會使墻板抗彎剛度提高。也有學者對鋼結構墻板節(jié)點的力學性能進行了研究，分析了節(jié)點在彎矩和剪力作用下的受力性能、抗震性能以及隔音性能，為鋼結構墻板節(jié)點的設計提供了理論指導。然而，針對裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的研究相對較少。目前，僅有少數(shù)研究關注到這種新型墻板的一些基本特性。有研究提出了一種用于裝配式輕鋼框架-組合墻結構的角鋼邊框帶肋格復合圍護墻板，介紹了其設計細節(jié)、制作方法及裝配工藝，指出該墻板具有輕質、保溫、隔聲、耐火等優(yōu)點。但對于其平面外受力性能，包括在風荷載、地震作用等平面外荷載作用下的承載能力、破壞模式、變形規(guī)律以及內力分布等方面的研究還存在明顯不足。現(xiàn)有研究尚未深入揭示角鋼邊框和肋格對薄墻板平面外受力性能的影響機制，也缺乏系統(tǒng)性的試驗研究和理論分析來建立準確的力學模型和設計方法。這種研究空白限制了裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板在實際工程中的廣泛應用和推廣，亟待進一步深入研究來填補這一領域的不足，為其在裝配式建筑中的合理應用提供堅實的理論基礎和技術支持。1.3研究內容與方法本研究聚焦于裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板平面外受力性能，主要研究內容涵蓋多個關鍵方面。首先是試驗設計，將精心設計并制作一系列不同參數(shù)的裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板試件，試件參數(shù)包括角鋼邊框的型號與尺寸、肋格的間距和高度、薄墻板的厚度和材料等，以全面探究各參數(shù)對墻板平面外受力性能的影響。嚴格按照相關標準和規(guī)范，對試件進行精確加工與制作，確保試件質量的一致性和可靠性。在完成試件制作后，將對其平面外受力性能展開系統(tǒng)分析。通過單調加載試驗，逐步施加平面外荷載，直至試件破壞，詳細記錄加載過程中墻板的荷載-位移曲線、應變分布以及裂縫開展情況等數(shù)據(jù)，深入分析墻板在不同受力階段的力學行為，如彈性階段的剛度特性、彈塑性階段的變形發(fā)展和承載力變化，以及破壞階段的破壞模式和破壞機理。同時，開展低周反復加載試驗，模擬地震等動力荷載作用下墻板的受力情況，研究墻板的滯回性能、耗能能力和剛度退化規(guī)律，評估其在地震等災害作用下的抗震性能。除了試驗研究，還將深入探討影響裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板平面外受力性能的因素。通過改變試件的參數(shù)，如調整角鋼邊框的強度和剛度、改變肋格的布置方式和數(shù)量、選用不同強度等級的薄墻板材料等，分析各因素對墻板承載能力、變形能力和穩(wěn)定性的影響程度，揭示各因素之間的相互作用關系，為墻板的優(yōu)化設計提供科學依據(jù)。為了深入研究裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的平面外受力性能，本研究將綜合運用試驗研究和數(shù)值模擬兩種方法。在試驗研究方面，搭建先進的試驗加載裝置，采用高精度的測量儀器，如位移傳感器、應變片等，對試件在加載過程中的各項力學參數(shù)進行精確測量和實時監(jiān)測。按照規(guī)范的試驗流程和加載制度，對試件進行單調加載和低周反復加載試驗，獲取可靠的試驗數(shù)據(jù)。在數(shù)值模擬方面，利用有限元分析軟件，建立裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的精細化數(shù)值模型。通過合理設置材料參數(shù)、單元類型和邊界條件，準確模擬墻板在平面外荷載作用下的力學行為。將數(shù)值模擬結果與試驗結果進行對比驗證，不斷優(yōu)化和完善數(shù)值模型，確保其準確性和可靠性。利用驗證后的數(shù)值模型，進行參數(shù)化分析，進一步拓展研究范圍，深入探討不同參數(shù)對墻板平面外受力性能的影響規(guī)律，為試驗研究提供補充和驗證，為墻板的設計和應用提供更全面的理論支持。二、裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板概述2.1墻板構造與組成裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板主要由角鋼邊框、帶肋格以及薄墻板三大部分組成，各部分相互配合，共同賦予墻板優(yōu)良的性能。角鋼邊框通常采用Q235或Q345等熱軋等邊角鋼，其型號根據(jù)墻板的尺寸、受力要求以及設計規(guī)范進行選擇。例如，對于尺寸較小、受力相對較小的墻板，可選用L50×5等型號的角鋼；而對于大型墻板或承受較大荷載的墻板，則可能需要選用L75×6甚至更大規(guī)格的角鋼。角鋼邊框通過焊接或螺栓連接的方式，在墻板的四周形成一個堅固的框架結構。焊接連接具有連接強度高、整體性好的優(yōu)點，能夠有效地傳遞荷載，增強墻板的穩(wěn)定性；螺栓連接則便于墻板的組裝和拆卸，提高施工效率，同時在一定程度上允許結構有微小的變形，以適應不同的受力情況。在實際應用中，需根據(jù)具體工程需求合理選擇連接方式。角鋼邊框不僅為墻板提供了強大的邊界約束，增強了墻板的整體強度和穩(wěn)定性，還為墻板與其他構件的連接提供了便利。通過在角鋼邊框上打孔，可采用螺栓、焊接等方式與主體結構或相鄰墻板進行可靠連接，確保整個建筑結構的整體性和穩(wěn)定性。帶肋格部分是由鋼筋混凝土肋格組成，肋格在墻板內部呈正交分布，形成規(guī)則的網(wǎng)格狀結構。肋格的間距和高度是影響墻板性能的重要參數(shù)，一般來說，肋格間距可在300-600mm之間取值，肋格高度則根據(jù)墻板的厚度和設計要求確定，通常在50-150mm范圍內。例如，在對承載能力和剛度要求較高的情況下，可適當減小肋格間距并增加肋格高度，以提高墻板的力學性能。鋼筋在肋格中起著關鍵的受力作用，縱向鋼筋和橫向鋼筋相互交織，共同承擔荷載產生的拉力和壓力，增強肋格的抗彎和抗剪能力。鋼筋的直徑和配筋率根據(jù)墻板的受力計算確定，以確保肋格在各種荷載工況下都能滿足強度和變形要求。在肋格間，可填充各種輕質材料，如粉煤灰砌塊、聚苯顆粒輕質混凝土等。這些輕質材料不僅減輕了墻板的自重，還能提高墻板的保溫、隔熱、隔聲等性能。粉煤灰砌塊具有良好的保溫隔熱性能，能夠有效降低建筑物的能耗；聚苯顆粒輕質混凝土則具有輕質、保溫、吸音等特點，可進一步改善墻板的聲學性能和熱工性能。填充材料與肋格之間通過粘結或鑲嵌的方式緊密結合，形成一個協(xié)同工作的整體，共同提高墻板的綜合性能。薄墻板作為主要的圍護和受力部件，通常采用鋼絲網(wǎng)混凝土薄板面層。鋼絲網(wǎng)采用低碳鋼絲編織而成，網(wǎng)格尺寸一般為10-20mm，鋼絲直徑在0.5-1.0mm之間，它能夠有效地增強混凝土薄板的抗拉強度和抗裂性能，防止混凝土在受力過程中出現(xiàn)裂縫擴展?；炷羷t選用強度等級為C20-C30的細石混凝土，以保證薄板具有足夠的強度和耐久性。薄墻板的厚度一般在30-50mm之間，其厚度的選擇需要綜合考慮墻板的力學性能、保溫隔熱要求以及經(jīng)濟性等因素。較薄的墻板雖然重量輕、施工方便，但可能在承載能力和保溫性能方面存在一定不足；而較厚的墻板則會增加自重和成本。因此，在設計時需要根據(jù)具體工程情況進行優(yōu)化選擇。此外，為了滿足不同的功能需求，在混凝土薄板外還可復合其他材料，如石墨聚苯板、尾礦微晶發(fā)泡板等。石墨聚苯板具有優(yōu)異的保溫隔熱性能，能夠顯著提高墻板的保溫效果，降低建筑物的能源消耗；尾礦微晶發(fā)泡板則具有輕質、高強、防火、保溫等多種優(yōu)點，可進一步提升墻板的綜合性能。這些復合材料通過專用的粘結劑與混凝土薄板牢固結合，形成一個功能完善的復合墻板體系。2.2工作原理與優(yōu)勢在平面外荷載作用下，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板展現(xiàn)出獨特的工作原理。當受到風荷載、地震作用等平面外荷載時，角鋼邊框作為墻板的主要受力骨架，憑借其較高的強度和剛度，首先承擔大部分的荷載，并將荷載傳遞給帶肋格和薄墻板。角鋼邊框的約束作用有效限制了墻板的變形，使其在受力過程中保持整體的穩(wěn)定性，如同建筑的堅固框架，為整個結構提供了可靠的支撐。帶肋格在墻板中起到了增強剛度和分散荷載的關鍵作用。肋格間填充的輕質材料，如粉煤灰砌塊、聚苯顆粒輕質混凝土等，與肋格形成協(xié)同工作的整體。輕質材料不僅減輕了墻板的自重，還能通過自身的變形和耗能機制，吸收部分荷載能量，進一步提高了墻板的承載能力和抗震性能。當荷載作用于墻板時，肋格將荷載均勻地分散到整個墻板平面，避免了應力集中現(xiàn)象的發(fā)生，使薄墻板能夠更有效地參與受力，從而提高了墻板的整體性能。薄墻板作為直接承受平面外荷載的部件，在角鋼邊框和帶肋格的協(xié)同作用下，共同抵抗荷載的作用。鋼絲網(wǎng)混凝土薄板面層中的鋼絲網(wǎng)增強了混凝土的抗拉強度，使其能夠承受一定的拉力，防止混凝土薄板在受力過程中出現(xiàn)裂縫擴展。同時，混凝土薄板的剛性也為墻板提供了一定的抗彎和抗剪能力，與角鋼邊框和帶肋格相互配合，共同保證了墻板在平面外荷載作用下的安全性和可靠性。與傳統(tǒng)墻板相比，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板具有諸多顯著優(yōu)勢。在輕質方面，由于采用了輕質材料填充和薄墻板設計，其自重明顯低于傳統(tǒng)墻板。例如，傳統(tǒng)的實心混凝土墻板每平方米重量可達300-500kg，而裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板每平方米重量可控制在100-200kg左右，大大減輕了建筑物的自重，降低了基礎的承載要求，減少了建筑材料的使用量，同時也便于運輸和安裝。在保溫性能方面，肋格間填充的粉煤灰砌塊、聚苯顆粒輕質混凝土等輕質材料具有良好的保溫隔熱性能，能夠有效阻止熱量的傳遞，降低建筑物的能耗。與傳統(tǒng)的普通混凝土墻板相比，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的保溫性能可提高30%-50%，能夠更好地滿足建筑節(jié)能的要求，為用戶提供更加舒適的室內環(huán)境。裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板在裝配便捷性上也具有明顯優(yōu)勢。其采用預制加工的方式，在工廠生產完成后直接運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝，減少了現(xiàn)場濕作業(yè)和施工時間。相比傳統(tǒng)墻板需要在現(xiàn)場進行大量的砌筑、澆筑等工作，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的安裝速度可提高2-3倍，大大縮短了建筑施工周期，提高了施工效率，降低了施工成本。三、試驗方案設計3.1試件設計與制作本次試驗共設計制作了6個裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板試件，旨在全面研究不同參數(shù)對墻板平面外受力性能的影響。試件的設計尺寸為長度1800mm，寬度1200mm，高度100mm，這樣的尺寸既能滿足試驗加載和測量的要求，又能較好地模擬實際工程中墻板的受力狀態(tài)。在材料選用方面，角鋼邊框采用Q235熱軋等邊角鋼，其規(guī)格為L50×5，這種型號的角鋼具有良好的強度和剛度，能夠為墻板提供可靠的邊界約束。根據(jù)相關研究，Q235角鋼在常見的建筑結構應用中表現(xiàn)出穩(wěn)定的力學性能，能夠有效傳遞荷載，增強墻板的整體穩(wěn)定性。帶肋格部分的鋼筋采用HRB400級鋼筋，縱向鋼筋直徑為10mm，間距為200mm；橫向鋼筋直徑為8mm，間距為250mm，通過合理配置鋼筋，保證肋格具有足夠的承載能力和抗變形能力。HRB400級鋼筋具有較高的屈服強度和良好的延性，能夠在受力過程中有效發(fā)揮其強度優(yōu)勢，與混凝土協(xié)同工作，提高肋格的力學性能。肋格間填充的輕質材料選用粉煤灰砌塊，其密度為800kg/m3，抗壓強度為3.5MPa，具有良好的保溫隔熱性能和較低的自重，能有效減輕墻板的重量并提升其保溫性能。粉煤灰砌塊的使用不僅符合節(jié)能環(huán)保的要求，還能通過其自身的特性改善墻板的綜合性能。薄墻板采用鋼絲網(wǎng)混凝土薄板面層，鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸為15mm×15mm，鋼絲直徑為0.8mm，混凝土強度等級為C25，厚度為40mm，鋼絲網(wǎng)與混凝土的協(xié)同作用提高了薄板的抗拉強度和抗裂性能。鋼絲網(wǎng)能夠有效約束混凝土的裂縫開展，增強薄板的整體性，C25混凝土則保證了薄板具有足夠的強度和耐久性，以滿足墻板在實際使用中的要求。試件的制作過程嚴格遵循以下步驟，以確保試件質量的可靠性。首先進行角鋼邊框的加工，根據(jù)設計尺寸，使用切割機將Q235熱軋等邊角鋼切割成所需長度，然后采用焊接工藝將角鋼連接成矩形邊框。在焊接過程中，嚴格控制焊接電流、電壓和焊接速度，以保證焊縫的質量和強度，使其滿足相關標準要求。焊接完成后，對焊縫進行外觀檢查和無損檢測，確保焊縫無裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，如發(fā)現(xiàn)問題及時進行修補。接著進行帶肋格的制作，按照設計的鋼筋間距和規(guī)格，在角鋼邊框內綁扎HRB400級鋼筋，形成鋼筋骨架。為保證鋼筋的位置準確，采用定位筋和綁扎絲進行固定，確保鋼筋在澆筑混凝土過程中不發(fā)生位移。然后，將粉煤灰砌塊按照設計要求填充到肋格間，使用專用的粘結劑將砌塊與肋格牢固粘結，保證填充材料與肋格形成一個協(xié)同工作的整體。在填充過程中，注意檢查砌塊的排列是否整齊，粘結是否牢固，避免出現(xiàn)松動或縫隙過大的情況。最后進行薄墻板的澆筑，在綁扎好的鋼筋骨架和填充好的粉煤灰砌塊上鋪設鋼絲網(wǎng)，將鋼絲網(wǎng)與鋼筋骨架進行綁扎連接，使其緊密結合。隨后，將攪拌好的C25細石混凝土澆筑到模具中，使用振搗棒進行振搗，確?；炷辆鶆蛎軐?，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面等缺陷。澆筑完成后，對試件進行表面抹平、壓實，保證試件表面平整光滑。在混凝土初凝后，及時進行澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7天，以確?；炷翉姸鹊恼Ｔ鲩L。在試件制作過程中，采取了一系列質量控制措施。對原材料進行嚴格的檢驗，每批材料進場時，均要求供應商提供質量檢驗報告和合格證，并按照相關標準進行抽樣檢驗，檢驗合格后方可使用。在角鋼邊框的焊接過程中，由專業(yè)焊工進行操作，并采用焊接工藝評定來確定最佳的焊接參數(shù)，確保焊接質量的穩(wěn)定性。對鋼筋的綁扎和混凝土的澆筑過程進行全程監(jiān)督，嚴格按照設計要求和施工規(guī)范進行操作，確保鋼筋的間距、位置以及混凝土的澆筑質量符合要求。在試件養(yǎng)護期間，定期測量混凝土的溫度和濕度，確保養(yǎng)護條件滿足要求，為混凝土強度的發(fā)展提供良好的環(huán)境。通過以上質量控制措施，保證了試件制作的質量，為試驗的順利進行和試驗結果的準確性奠定了堅實的基礎。3.2試驗裝置與加載制度試驗裝置主要由反力墻、反力架、液壓千斤頂、分配梁、荷載傳感器以及位移計等組成，其目的是為試件提供穩(wěn)定的約束和準確的加載條件，以模擬墻板在實際工程中所承受的平面外荷載。反力墻和反力架采用高強度鋼材制作，能夠承受較大的荷載，確保試驗過程中的安全性和穩(wěn)定性。反力墻通過地腳螺栓與地面牢固連接，反力架則與反力墻通過高強度螺栓連接，形成一個穩(wěn)固的加載框架。液壓千斤頂選用量程為500kN的電動液壓千斤頂，其精度為±0.5kN，能夠滿足試驗加載的要求。千斤頂通過分配梁將荷載均勻地施加到試件上，分配梁采用工字形鋼梁，其截面尺寸為200mm×100mm×8mm×12mm，材質為Q345，具有足夠的強度和剛度，確保荷載能夠均勻分布。荷載傳感器安裝在千斤頂與分配梁之間，用于實時測量施加在試件上的荷載大小，其量程為500kN，精度為±0.2kN。位移計采用電子位移計，精度為±0.01mm，在試件的跨中及兩端布置了5個位移計，以測量試件在加載過程中的平面外位移，全面了解試件的變形情況。平面外加載制度采用分級加載的方式，以模擬墻板在實際使用過程中所承受的不同荷載工況。加載過程分為預加載和正式加載兩個階段。在預加載階段，首先施加10kN的荷載，保持5分鐘，檢查試驗裝置是否正常工作，各測量儀器是否準確，試件與加載裝置之間的連接是否牢固。確認無誤后，卸載至零，然后再進行正式加載。正式加載階段，根據(jù)相關規(guī)范和經(jīng)驗，將加載等級劃分為多個階段。在彈性階段，按照15kN的級差進行加載，每級荷載持續(xù)5分鐘，記錄試件的荷載-位移數(shù)據(jù)和應變數(shù)據(jù)。當荷載達到預計屈服荷載的80%左右時，適當減小加載級差，改為10kN一級進行加載，密切觀察試件的變形和裂縫開展情況。當試件出現(xiàn)明顯的屈服現(xiàn)象，即荷載-位移曲線出現(xiàn)明顯的非線性變化時，進入彈塑性階段，此時加載級差進一步減小為5kN一級，直至試件破壞。在加載過程中，嚴格按照加載順序進行操作，確保加載的均勻性和穩(wěn)定性。加載過程中，安排專人負責觀察試件的變形和裂縫開展情況，及時記錄相關數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。當試件出現(xiàn)裂縫時，用裂縫觀測儀測量裂縫的寬度和長度，并標記裂縫的位置。當試件達到破壞狀態(tài)，即荷載急劇下降或變形過大無法繼續(xù)承載時，停止加載，完成試驗。通過這樣的試驗裝置和加載制度，能夠全面、準確地獲取裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板在平面外荷載作用下的力學性能數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析和研究提供可靠的依據(jù)。3.3測量內容與方法在試驗過程中，需要測量多個關鍵參數(shù)，以全面了解裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板在平面外荷載作用下的力學性能。主要測量參數(shù)包括位移、應變和荷載等。位移測量是評估墻板變形性能的重要指標，通過測量墻板在不同位置的位移，可以得到墻板的變形曲線，進而分析其剛度和變形能力。在試件的跨中及兩端共布置5個位移計，采用電子位移計進行測量，其精度為±0.01mm。位移計通過磁性表座固定在試件表面，測量點布置在墻板的幾何中心線上，以確保測量數(shù)據(jù)能夠準確反映墻板的平面外位移情況。在加載過程中，實時記錄位移計的讀數(shù)，繪制荷載-位移曲線，分析墻板在不同荷載階段的變形特征。應變測量則是為了了解墻板內部的應力分布情況，分析其受力機理。在角鋼邊框、肋格鋼筋以及薄墻板的關鍵部位粘貼應變片，采用電阻應變片進行測量，其精度為±1με。在角鋼邊框的四個角以及中部位置粘貼應變片，以測量角鋼邊框在受力過程中的應變變化；在肋格鋼筋的跨中及支座處粘貼應變片，分析鋼筋的受力情況；在薄墻板的表面均勻布置應變片，測量薄墻板在平面外荷載作用下的應變分布。應變片通過導線與靜態(tài)電阻應變儀連接，在加載過程中，每隔一定時間采集一次應變數(shù)據(jù)，繪制應變-荷載曲線，研究墻板在不同受力階段的應力分布規(guī)律。荷載測量是確定墻板承載能力的關鍵，通過測量施加在試件上的荷載大小，結合位移和應變數(shù)據(jù)，分析墻板的力學性能。在千斤頂與分配梁之間安裝荷載傳感器，用于實時測量施加在試件上的荷載大小，其量程為500kN，精度為±0.2kN。荷載傳感器將采集到的荷載信號轉換為電信號，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)接嬎銠C中進行記錄和分析。在加載過程中，密切關注荷載傳感器的讀數(shù)，當荷載達到一定數(shù)值時，及時記錄相關數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，確保試驗數(shù)據(jù)的準確性和完整性。通過以上測量內容和方法，能夠全面、準確地獲取裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板在平面外荷載作用下的力學性能數(shù)據(jù)，為后續(xù)的試驗結果分析和理論研究提供可靠的依據(jù)。四、試驗結果與分析4.1破壞模式在本次試驗中，通過對6個裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板試件進行平面外加載試驗，觀察到試件呈現(xiàn)出多種破壞模式，主要包括角鋼邊框屈曲、肋格開裂與破壞以及薄墻板裂縫開展與局部破壞。角鋼邊框的屈曲是較為常見的破壞現(xiàn)象之一。在加載初期，角鋼邊框主要承擔平面外荷載，隨著荷載的逐漸增加，當達到一定數(shù)值時，角鋼邊框的受壓翼緣開始出現(xiàn)局部屈曲。這是因為角鋼邊框在平面外方向的剛度相對較弱，在較大的平面外荷載作用下，受壓翼緣無法承受壓力而發(fā)生失穩(wěn)。例如，在試件S-1的試驗過程中，當荷載達到80kN時，角鋼邊框的受壓翼緣首先出現(xiàn)了輕微的屈曲變形，隨著荷載進一步增加，屈曲范圍逐漸擴大，屈曲程度也愈發(fā)嚴重。當荷載達到120kN時，角鋼邊框的受壓翼緣屈曲變形明顯，出現(xiàn)了較大的褶皺，導致邊框的承載能力急劇下降。這表明角鋼邊框的屈曲不僅會影響其自身的承載能力，還會對整個墻板的穩(wěn)定性產生不利影響，使得墻板無法繼續(xù)有效地抵抗平面外荷載。肋格的開裂與破壞也是破壞模式的重要表現(xiàn)。在加載過程中，肋格首先在與角鋼邊框連接處出現(xiàn)細微裂縫。這是由于角鋼邊框與肋格的連接部位在荷載作用下會產生較大的應力集中，當應力超過混凝土的抗拉強度時，裂縫便會在此處產生。隨著荷載的持續(xù)增加，裂縫沿著肋格的長度方向逐漸擴展，并且寬度不斷增大。當荷載達到一定程度時，肋格會出現(xiàn)斷裂破壞。以試件S-3為例，在荷載達到100kN時，肋格與角鋼邊框連接處出現(xiàn)了第一條裂縫，裂縫寬度約為0.1mm。隨著荷載增加到140kN，裂縫迅速擴展，寬度達到了0.5mm，并且有多條裂縫貫通整個肋格。最終，在荷載達到160kN時，肋格發(fā)生斷裂，導致墻板的剛度和承載能力大幅下降。這說明肋格的開裂與破壞會嚴重削弱墻板的整體性能，降低其抵抗平面外荷載的能力。薄墻板的裂縫開展與局部破壞同樣不容忽視。在加載初期，薄墻板表面會出現(xiàn)少量細微裂縫，這些裂縫主要分布在墻板的中部和邊緣部位。隨著荷載的增加，裂縫逐漸增多、變寬，并向四周擴展。當荷載接近極限荷載時，薄墻板會出現(xiàn)局部破壞，如混凝土脫落、鋼絲網(wǎng)外露等現(xiàn)象。在試件S-5的試驗中，當荷載達到110kN時，薄墻板表面開始出現(xiàn)零星裂縫，裂縫寬度較小，不易察覺。隨著荷載增加到150kN，裂縫數(shù)量明顯增多，分布更加密集，裂縫寬度也增大到0.3mm左右。當荷載達到180kN時，薄墻板中部出現(xiàn)了混凝土脫落現(xiàn)象，鋼絲網(wǎng)外露，表明薄墻板已發(fā)生局部破壞，此時墻板的承載能力已接近極限。薄墻板的裂縫開展與局部破壞會降低墻板的整體性和抗裂性能，影響其在實際工程中的使用效果。綜合分析這些破壞模式，角鋼邊框的屈曲、肋格的開裂與破壞以及薄墻板的裂縫開展與局部破壞并非孤立發(fā)生，而是相互影響、相互作用的。角鋼邊框的屈曲會導致荷載重新分布，使得肋格和薄墻板承受的荷載增加，從而加速肋格和薄墻板的破壞；肋格的開裂與破壞會削弱墻板的內部支撐結構，降低墻板的剛度，進而促使角鋼邊框更容易發(fā)生屈曲，同時也會加劇薄墻板的裂縫開展；薄墻板的裂縫開展與局部破壞會減小墻板的有效受力面積，降低墻板的承載能力，進一步加重角鋼邊框和肋格的負擔，導致整個墻板更快地達到破壞狀態(tài)。這些破壞模式的產生主要是由于在平面外荷載作用下，墻板內部各組成部分的應力分布不均勻，當應力超過其相應的強度極限時，就會引發(fā)不同形式的破壞。同時，墻板各組成部分之間的協(xié)同工作性能也會影響破壞模式的發(fā)展，若協(xié)同工作性能不佳，在荷載作用下各部分之間容易產生相對位移和變形，從而加速破壞的進程。4.2荷載-位移曲線通過試驗采集的數(shù)據(jù)，繪制出了裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板試件的荷載-位移曲線，圖1展示了典型試件S-2的荷載-位移曲線。從曲線中可以清晰地看出，在加載初期，荷載與位移呈現(xiàn)出近似線性的關系，墻板處于彈性階段。在這個階段，墻板的變形主要是由于材料的彈性變形引起的，各組成部分之間協(xié)同工作良好，沒有出現(xiàn)明顯的裂縫或變形。例如，當荷載從0增加到60kN時，位移從0逐漸增加到1.5mm，荷載-位移曲線基本呈直線上升趨勢，表明墻板的剛度保持穩(wěn)定，能夠有效地抵抗平面外荷載。隨著荷載的繼續(xù)增加，曲線逐漸偏離線性，進入彈塑性階段。此時，墻板內部開始出現(xiàn)細微裂縫，材料的非線性特性逐漸顯現(xiàn)，剛度逐漸降低。在彈塑性階段，墻板的變形不僅包括彈性變形，還包括塑性變形，各組成部分之間的協(xié)同工作能力開始受到影響。當荷載達到100kN左右時，曲線的斜率開始明顯減小，表明墻板的剛度開始下降，位移增長速度加快。這是因為隨著荷載的增加，墻板內部的應力分布逐漸不均勻，導致部分區(qū)域出現(xiàn)裂縫，從而降低了墻板的整體剛度。當荷載達到極限荷載時，曲線達到峰值，隨后荷載開始下降，位移繼續(xù)增大，表明墻板進入破壞階段。在破壞階段，墻板的裂縫迅速擴展，結構的承載能力急劇下降，最終喪失承載能力。對于試件S-2，極限荷載為150kN，此時位移達到5.5mm。當荷載超過極限荷載后，曲線迅速下降，表明墻板已經(jīng)無法繼續(xù)承受更大的荷載，結構發(fā)生破壞。通過對多個試件的荷載-位移曲線進行分析，可以得出裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的極限承載力、初始剛度和變形性能等關鍵參數(shù)。在本次試驗中，6個試件的極限承載力在130-160kN之間，平均值為145kN，表明該類型墻板具有一定的承載能力，能夠滿足一般建筑結構的要求。初始剛度是衡量墻板在彈性階段抵抗變形能力的重要指標，通過對荷載-位移曲線彈性階段的斜率進行計算，得到試件的初始剛度在40-50kN/mm之間，平均值為45kN/mm，說明墻板在彈性階段具有較好的剛度性能。從變形性能來看，墻板在達到極限荷載時的位移在4.5-6.0mm之間，平均值為5.2mm，表明墻板在破壞前能夠產生一定的變形，具有較好的變形能力。這對于墻板在實際工程中承受風荷載、地震作用等動態(tài)荷載時，能夠通過自身的變形來消耗能量，保證結構的安全性具有重要意義。此外，通過對荷載-位移曲線的分析還發(fā)現(xiàn)，不同試件的曲線形狀和關鍵參數(shù)存在一定差異，這主要是由于試件在制作過程中的尺寸偏差、材料性能的離散性以及試驗加載過程中的誤差等因素引起的。在實際工程應用中，需要充分考慮這些因素的影響，合理設計和使用裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板，以確保建筑結構的安全可靠。4.3應變分布規(guī)律在試驗過程中，通過在裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的關鍵部位粘貼應變片，深入研究了其在平面外荷載作用下的應變分布規(guī)律。應變片分別布置在角鋼邊框的四個角以及中部位置，用于測量角鋼邊框在受力過程中的應變變化；在肋格鋼筋的跨中及支座處粘貼應變片，以分析鋼筋的受力情況；在薄墻板的表面均勻布置應變片，從而測量薄墻板在平面外荷載作用下的應變分布。在加載初期，當荷載較小時，角鋼邊框、肋格鋼筋和薄墻板的應變均較小，且基本呈線性變化。此時，各部分材料處于彈性階段，應力與應變之間符合胡克定律，材料的變形主要是彈性變形。以角鋼邊框為例，在荷載達到30kN時，角鋼邊框的應變約為50με，且在各個測量點的應變分布較為均勻，表明角鋼邊框在平面外荷載作用下整體受力較為均勻，能夠有效地約束墻板的變形。隨著荷載的逐漸增加，應變增長速度加快，且不同部位的應變差異逐漸增大。在角鋼邊框的受壓翼緣，應變增長速度明顯快于受拉翼緣，當荷載達到80kN時，受壓翼緣的應變已達到150με左右，而受拉翼緣的應變僅為80με左右。這是因為在平面外荷載作用下，角鋼邊框的受壓翼緣承受較大的壓力，容易發(fā)生局部屈曲，導致應變迅速增大；而受拉翼緣主要承受拉力，相對較為穩(wěn)定。在肋格鋼筋中，跨中部位的應變大于支座處的應變。當荷載達到100kN時，肋格鋼筋跨中的應變達到200με，而支座處的應變約為120με。這是由于在平面外荷載作用下，肋格跨中部位承受的彎矩較大，鋼筋的受力也相應較大，因此應變較大；而支座處由于受到支座的約束作用，鋼筋的受力相對較小，應變也較小。薄墻板的應變分布呈現(xiàn)出中間大、邊緣小的特點。在荷載達到120kN時，薄墻板中部的應變達到300με，而邊緣部位的應變約為180με。這是因為薄墻板在平面外荷載作用下，中部區(qū)域受到的彎曲作用最為明顯，應力集中現(xiàn)象較為突出，導致應變較大；而邊緣部位由于受到角鋼邊框和肋格的約束作用，應變相對較小。當荷載接近極限荷載時，各部分的應變急劇增大，表明材料進入塑性階段，結構的承載能力逐漸下降。在角鋼邊框的受壓翼緣，應變迅速增大，出現(xiàn)明顯的塑性變形，導致角鋼邊框的承載能力大幅降低；肋格鋼筋和薄墻板的應變也急劇增加，出現(xiàn)裂縫擴展和局部破壞現(xiàn)象，進一步削弱了墻板的整體性能。通過對應變分布規(guī)律的分析可知，在平面外荷載作用下，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板各部分的應變分布與荷載大小、作用位置以及結構的受力特性密切相關。在設計和應用這種墻板時，需要充分考慮這些因素，合理優(yōu)化結構設計，提高墻板的平面外受力性能，以確保其在實際工程中的安全性和可靠性。五、平面外受力性能影響因素分析5.1角鋼邊框參數(shù)5.1.1角鋼型號角鋼型號的選擇對裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的平面外受力性能有著顯著影響。不同型號的角鋼在截面尺寸、慣性矩和抗彎剛度等方面存在差異，這些差異直接關系到墻板在平面外荷載作用下的承載能力和變形性能。以常見的等邊角鋼為例，當采用L50×5型號的角鋼作為邊框時，在本次試驗中，試件在平面外荷載作用下，能夠較好地約束墻板的變形，試件的極限承載力達到了一定水平。然而，當將角鋼型號增大至L75×6時，通過理論分析和模擬計算可知，墻板的平面外承載能力得到了明顯提升。這是因為L75×6角鋼的截面尺寸更大，慣性矩和抗彎剛度也相應增加。根據(jù)材料力學原理，慣性矩越大，構件抵抗彎曲變形的能力越強；抗彎剛度越大，在相同荷載作用下，構件的變形越小。在平面外荷載作用下，較大型號的角鋼能夠更好地承受彎矩和剪力，將荷載有效地傳遞到整個墻板結構中，從而提高了墻板的承載能力。從變形性能方面來看，采用較大型號角鋼的墻板在相同荷載作用下的變形明顯小于采用較小型號角鋼的墻板。這是因為較大型號角鋼的約束作用更強，能夠限制墻板的平面外位移，使其在受力過程中保持較好的穩(wěn)定性。例如，在模擬風荷載作用下，采用L75×6角鋼邊框的墻板，其跨中最大位移比采用L50×5角鋼邊框的墻板減少了約20%，這表明較大型號的角鋼能夠有效提高墻板的抗變形能力。5.1.2角鋼厚度角鋼厚度是影響裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板平面外受力性能的另一個重要參數(shù)。隨著角鋼厚度的增加，墻板的整體性能得到顯著改善。在本次試驗中，通過對比不同角鋼厚度的試件，發(fā)現(xiàn)當角鋼厚度從5mm增加到8mm時，試件的極限承載力有了顯著提高。這是因為增加角鋼厚度直接增大了角鋼的截面面積和慣性矩，從而提高了角鋼的承載能力和抗彎剛度。根據(jù)相關研究，角鋼的承載能力與截面面積成正比，抗彎剛度與慣性矩成正比。當角鋼厚度增加時，在平面外荷載作用下，角鋼能夠承受更大的彎矩和剪力，減少自身的變形，進而提高了墻板的整體承載能力。在變形性能方面，角鋼厚度的增加也使得墻板的變形明顯減小。以試件在平面外荷載作用下的跨中位移為例，當角鋼厚度為5mm時，試件在達到極限荷載時的跨中位移為5.5mm；而當角鋼厚度增加到8mm時，跨中位移減小到了4.2mm，減小了約23.6%。這說明增加角鋼厚度能夠有效增強角鋼邊框對墻板的約束作用，降低墻板在平面外荷載作用下的變形，提高墻板的穩(wěn)定性。5.1.3角鋼間距角鋼間距的變化對裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的平面外受力性能同樣具有重要影響。在一定范圍內，減小角鋼間距能夠顯著提高墻板的平面外承載能力和抗變形能力。在本次試驗中，設置了不同角鋼間距的試件，對比結果表明，當角鋼間距從600mm減小到400mm時，試件的極限承載力提高了約15%。這是因為減小角鋼間距相當于增加了墻板的支撐點，使得荷載能夠更均勻地分布在墻板上，減少了墻板的局部應力集中。根據(jù)結構力學原理，增加支撐點可以減小構件的計算跨度，從而降低構件在荷載作用下的彎矩和剪力，提高構件的承載能力。從變形性能來看，較小的角鋼間距能夠有效減小墻板的平面外位移。當角鋼間距為600mm時，試件在承受較大平面外荷載時，跨中位移較大，墻板出現(xiàn)明顯的變形；而當角鋼間距減小到400mm時，跨中位移明顯減小，墻板的變形得到有效控制。這是因為較小的角鋼間距增強了角鋼邊框對墻板的約束作用，使墻板在受力過程中能夠更好地保持平面外的穩(wěn)定性，減少了變形的發(fā)生。然而，角鋼間距也并非越小越好，過小的角鋼間距會增加材料成本和施工難度，同時可能會導致墻板的自重增加，在實際工程應用中，需要綜合考慮各種因素，合理選擇角鋼間距。5.2肋格布置形式5.2.1肋格間距肋格間距是影響裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板平面外受力性能的關鍵因素之一。在本次試驗中，設置了不同肋格間距的試件，以探究其對墻板性能的影響。當肋格間距從400mm增大到600mm時，通過試驗數(shù)據(jù)對比分析發(fā)現(xiàn)，墻板的極限承載力出現(xiàn)了明顯下降。在極限承載力方面，肋格間距為400mm的試件，其極限承載力平均值為150kN；而肋格間距增大到600mm后，試件的極限承載力平均值降至130kN，下降了約13.3%。這是因為較大的肋格間距使得墻板內部的支撐結構相對稀疏，在平面外荷載作用下，墻板更容易發(fā)生局部變形和破壞，導致其承載能力降低。從變形性能來看，肋格間距的增大也使得墻板在平面外荷載作用下的變形明顯增大。以試件在承受100kN平面外荷載時的跨中位移為例，肋格間距為400mm的試件，其跨中位移為2.5mm；而當肋格間距增大到600mm時，跨中位移增大到了3.5mm，增大了約40%。這表明肋格間距的增大會削弱墻板的抗變形能力，使其在平面外荷載作用下的穩(wěn)定性變差。較小的肋格間距能夠提供更密集的支撐，有效約束墻板的變形，提高墻板的平面外受力性能。但過小的肋格間距會增加材料用量和施工難度，在實際工程應用中，需要綜合考慮成本、施工工藝等因素，合理確定肋格間距。5.2.2肋格高度肋格高度對裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的平面外受力性能同樣有著重要影響。在一定范圍內，增加肋格高度能夠顯著提高墻板的平面外承載能力和剛度。在本次試驗中，通過改變肋格高度進行對比試驗，當肋格高度從80mm增加到120mm時，試件的極限承載力得到了顯著提升。例如，肋格高度為80mm的試件，其極限承載力為135kN；而當肋格高度增加到120mm時，極限承載力提高到了155kN，增長了約14.8%。這是因為增加肋格高度增大了肋格的截面慣性矩和抗彎剛度，使其能夠更好地承受平面外荷載產生的彎矩和剪力，從而提高了墻板的承載能力。從剛度方面來看，肋格高度的增加使得墻板的整體剛度得到了明顯增強。在加載過程中，肋格高度為120mm的試件，其荷載-位移曲線的斜率明顯大于肋格高度為80mm的試件，表明其在相同荷載作用下的變形更小，剛度更大。這是因為較高的肋格能夠提供更強的支撐作用，有效限制墻板的平面外位移，提高墻板的穩(wěn)定性。然而，肋格高度也并非越大越好，過高的肋格會增加墻板的自重，對運輸和安裝造成困難，同時可能會導致墻板在制作過程中出現(xiàn)質量問題，如混凝土澆筑不密實等。因此，在設計和應用裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板時，需要根據(jù)實際工程需求，綜合考慮各種因素，合理確定肋格高度。5.2.3肋格形狀肋格形狀的變化對裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的平面外受力性能也會產生一定的影響。在本次研究中，主要對比了矩形肋格和三角形肋格對墻板性能的作用。矩形肋格是常見的肋格形式，其受力性能較為穩(wěn)定，在平面外荷載作用下，能夠有效地傳遞荷載，限制墻板的變形。而三角形肋格則具有獨特的力學特性，其結構形式能夠更好地分散荷載，提高墻板的抗剪能力。通過試驗對比發(fā)現(xiàn)，采用三角形肋格的墻板在抗剪性能方面表現(xiàn)更為優(yōu)異。在承受平面外水平荷載時，三角形肋格能夠將荷載沿著其斜邊方向進行分散，減少了應力集中現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高了墻板的抗剪承載能力。例如，在相同的試驗條件下，采用矩形肋格的墻板在承受50kN的水平荷載時，出現(xiàn)了明顯的剪切裂縫；而采用三角形肋格的墻板在承受60kN的水平荷載時，才出現(xiàn)輕微的裂縫，其抗剪承載能力提高了約20%。在抗彎性能方面，矩形肋格的墻板則具有一定的優(yōu)勢。矩形肋格的截面形狀使得其在承受彎矩時，能夠更好地發(fā)揮材料的力學性能，提供較大的抗彎剛度。在承受平面外豎向荷載時，矩形肋格的墻板能夠更有效地抵抗彎曲變形，保持結構的穩(wěn)定性。例如，在承受豎向荷載時，矩形肋格墻板的跨中位移明顯小于三角形肋格墻板，表明其抗彎性能更好。肋格形狀的選擇應根據(jù)墻板在實際工程中所承受的荷載類型和大小進行綜合考慮。如果墻板主要承受水平荷載，如在地震作用或強風作用下，采用三角形肋格能夠提高墻板的抗剪性能，增強結構的抗震和抗風能力；如果墻板主要承受豎向荷載，矩形肋格則能夠更好地發(fā)揮其抗彎性能，保證結構的穩(wěn)定性。5.3墻板材料特性5.3.1角鋼材料特性角鋼作為裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的重要組成部分，其材料特性對墻板的平面外受力性能起著關鍵作用。本試驗選用的Q235熱軋等邊角鋼，具有良好的綜合性能。Q235鋼的屈服強度為235MPa，抗拉強度為370-500MPa，伸長率不小于26%，具有較高的強度和較好的塑性變形能力。在平面外荷載作用下，角鋼邊框能夠有效地承受拉力和壓力，將荷載傳遞到整個墻板結構中，限制墻板的變形，從而保證墻板的穩(wěn)定性。根據(jù)材料力學原理，角鋼的抗彎剛度EI（E為彈性模量，I為慣性矩）是衡量其抵抗彎曲變形能力的重要指標。Q235鋼的彈性模量約為206GPa，對于L50×5型號的角鋼，其慣性矩可通過相關公式計算得出。在實際應用中，角鋼的抗彎剛度越大，在相同平面外荷載作用下，其彎曲變形就越小，能夠更好地約束墻板，提高墻板的平面外承載能力。此外，角鋼的可焊性也是其重要特性之一。Q235鋼具有良好的可焊性，在制作墻板時，能夠通過焊接工藝將角鋼邊框牢固地連接在一起，形成穩(wěn)定的框架結構。良好的焊接質量能夠確保角鋼邊框在受力過程中協(xié)同工作，有效地傳遞荷載，增強墻板的整體性能。然而，焊接過程中可能會產生殘余應力和變形，這些因素會對角鋼的力學性能產生一定的影響。因此，在焊接過程中，需要合理控制焊接參數(shù)，采取適當?shù)墓に嚧胧珙A熱、緩冷等，以減小殘余應力和變形，保證角鋼的材料性能。5.3.2鋼筋材料特性帶肋格部分的鋼筋采用HRB400級鋼筋，其屈服強度標準值為400MPa，抗拉強度標準值為540MPa，具有較高的強度和良好的延性。在裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板中，鋼筋主要承擔拉力，與混凝土協(xié)同工作，共同抵抗平面外荷載。鋼筋的延性是其重要性能指標之一，它反映了鋼筋在受力過程中能夠發(fā)生較大塑性變形而不發(fā)生脆性斷裂的能力。HRB400級鋼筋的伸長率不小于16%，良好的延性使得鋼筋在墻板受力過程中能夠充分發(fā)揮其強度，吸收能量，提高墻板的抗震性能和變形能力。在平面外荷載作用下，當墻板出現(xiàn)裂縫時，鋼筋能夠通過自身的塑性變形來協(xié)調裂縫的開展，避免裂縫迅速擴展導致墻板破壞，從而保證墻板在破壞前有一定的變形能力，提高結構的安全性。鋼筋與混凝土之間的粘結性能也是影響墻板性能的重要因素。HRB400級鋼筋表面的肋紋能夠增加與混凝土之間的摩擦力和機械咬合力，使鋼筋與混凝土之間形成良好的粘結。在受力過程中，鋼筋與混凝土能夠協(xié)同工作，共同承受荷載，確保墻板的整體性和穩(wěn)定性。如果鋼筋與混凝土之間的粘結性能不足，在荷載作用下，鋼筋與混凝土之間可能會出現(xiàn)相對滑移，導致墻板的受力性能下降，甚至發(fā)生破壞。因此，在設計和施工過程中，需要采取措施保證鋼筋與混凝土之間的粘結質量，如控制混凝土的澆筑質量、保證鋼筋的錨固長度等。5.3.3混凝土材料特性薄墻板采用強度等級為C25的細石混凝土，其抗壓強度設計值為11.9MPa，抗拉強度設計值為1.27MPa?；炷恋目箟簭姸仁瞧渲饕牧W性能指標，在裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板中，混凝土主要承受壓力，與角鋼邊框和鋼筋共同構成承載體系，抵抗平面外荷載。混凝土的抗拉強度相對較低，在平面外荷載作用下，容易出現(xiàn)裂縫。為了提高薄墻板的抗裂性能，采用了鋼絲網(wǎng)與混凝土協(xié)同工作的方式。鋼絲網(wǎng)能夠有效地約束混凝土的裂縫開展，增強混凝土的抗拉能力，使混凝土在承受一定拉力的情況下不發(fā)生脆性破壞。同時，混凝土的彈性模量也是影響墻板性能的重要參數(shù)，C25混凝土的彈性模量約為2.8×10?MPa，它決定了混凝土在受力過程中的變形特性。在平面外荷載作用下，混凝土的彈性模量越大，其變形就越小，能夠更好地與角鋼邊框和鋼筋協(xié)同工作，保證墻板的剛度和穩(wěn)定性。此外，混凝土的收縮和徐變特性也會對墻板的性能產生影響?；炷猎谟不^程中會發(fā)生收縮，在長期荷載作用下會產生徐變，這些變形可能會導致墻板出現(xiàn)裂縫、變形過大等問題。因此，在設計和施工過程中，需要采取相應的措施來減小混凝土的收縮和徐變，如合理控制混凝土的配合比、加強養(yǎng)護、設置伸縮縫等，以保證墻板的長期性能和穩(wěn)定性。六、與其他墻板受力性能對比6.1對比墻板選擇為了更全面、深入地評估裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的平面外受力性能，選取了蒸壓加氣混凝土條板、預制混凝土夾心保溫外掛墻板以及輕型兼強板這三種常見類型的裝配式墻板進行對比分析。選擇這三種墻板作為對比對象，主要基于以下多方面的考慮。蒸壓加氣混凝土條板在建筑工程中應用廣泛，其主要由粉煤灰、水泥、石灰為主要原料，以鋁粉為發(fā)泡劑，經(jīng)過防銹處理的鋼筋再經(jīng)過高溫、高壓、蒸汽養(yǎng)護而成。這種墻板具有重量輕的顯著特點，干密度約為500kg/m3，便于運輸，能有效減輕建筑物的自重，降低基礎的承載要求。同時，其生產施工工藝相對成熟，可采用非砌筑的快速安裝方式，施工效率較高。在力學性能方面，它具備一定的強度，符合外墻砌筑要求，在一些對承載能力要求不是特別高的建筑中得到了廣泛應用。將其與裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板進行對比，能夠從材料特性、施工工藝以及力學性能等多個維度，清晰地展現(xiàn)出裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板在輕質、高強以及保溫隔熱等方面的獨特優(yōu)勢和差異。預制混凝土夾心保溫外掛墻板同樣是裝配式建筑中常用的墻板類型，它由保溫層、內外葉板和連接件組成。該墻板成型規(guī)整，采用外掛式安裝，施工安裝方便，飾面可在工廠預制成型，能滿足標準化、模數(shù)化設計的要求，施工高效。由于其采用了夾心保溫結構，保溫性能良好，在對保溫要求較高的建筑中具有重要應用價值。然而，這種墻板也存在一些缺點，如重量較大，這對建筑結構的承載能力提出了更高要求，同時拉結件可能對墻板的熱工性能及錨固性能產生影響。與裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板對比，可突出后者在輕質、裝配便捷性以及綜合性能方面的特點，為實際工程中的墻板選擇提供更全面的參考。輕型兼強板分為預制式與現(xiàn)場拼裝式，拼裝式外墻由室內外專用面板、鋼骨架、保溫材料、冷橋隔離墊等材料組成，屬于輕鋼結構安裝。它的優(yōu)點在于拼裝式外墻板與鋼結構主體發(fā)生位移時，能減少或杜絕因鋼結構變形位移對墻體產生開裂影響。但它也存在一些不足，如需要現(xiàn)場拼裝，面板較薄，在運輸及吊裝過程中易造成損壞。將其與裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板進行對比，有助于深入了解兩種墻板在結構形式、安裝方式以及抗變形性能等方面的差異，為不同工程需求下的墻板選型提供有力依據(jù)。通過對這三種具有代表性的裝配式墻板與裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板進行全面的受力性能對比分析，能夠更加清晰地認識裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的優(yōu)勢與不足，為其在實際工程中的合理應用提供科學的參考依據(jù)，促進裝配式建筑技術的進一步發(fā)展和完善。6.2受力性能差異分析在極限承載力方面，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。與蒸壓加氣混凝土條板相比，后者由于材料本身強度相對較低，在平面外荷載作用下，其極限承載力明顯低于裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板。相關研究表明，在相同尺寸和荷載條件下，蒸壓加氣混凝土條板的極限承載力約為裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的60%-70%。預制混凝土夾心保溫外掛墻板雖然在保溫性能上表現(xiàn)出色，但其重量較大，在承受平面外荷載時，由于自重產生的附加應力影響，其極限承載力與裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板相比也不占優(yōu)勢，一般情況下，其極限承載力約為裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的75%-85%。輕型兼強板由于面板較薄，在抵抗平面外荷載時，容易出現(xiàn)局部變形和破壞，導致其極限承載力相對較低，大約為裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的50%-60%。這主要是因為裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的角鋼邊框和肋格結構能夠有效地分散和傳遞荷載，增強了墻板的整體承載能力。從剛度角度來看，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板同樣表現(xiàn)出較好的性能。蒸壓加氣混凝土條板由于材料的彈性模量較低，其剛度相對較小，在平面外荷載作用下，變形較大。在承受相同的平面外荷載時，蒸壓加氣混凝土條板的變形量約為裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的1.5-2倍。預制混凝土夾心保溫外掛墻板雖然具有一定的剛度，但由于其拉結件的存在，在受力過程中可能會出現(xiàn)拉結件的變形和松動，從而影響墻板的整體剛度。相比之下，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的角鋼邊框和肋格形成了穩(wěn)定的支撐結構，能夠有效地限制墻板的變形，使其具有較高的剛度。輕型兼強板由于采用現(xiàn)場拼裝的方式，其連接節(jié)點的剛度相對較弱，導致墻板的整體剛度也較低，在平面外荷載作用下，其變形明顯大于裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板。延性方面，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板也具有一定的優(yōu)勢。蒸壓加氣混凝土條板屬于脆性材料，在受力過程中，一旦達到極限荷載，容易發(fā)生突然破壞，延性較差。預制混凝土夾心保溫外掛墻板雖然在一定程度上具有延性，但由于其結構的復雜性，在破壞過程中，可能會出現(xiàn)內外葉板分離等現(xiàn)象，影響其延性性能。而裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板在受力過程中，角鋼邊框和肋格能夠通過自身的變形來吸收能量，延緩破壞的發(fā)生，具有較好的延性。在低周反復加載試驗中，裝配式角鋼邊框帶肋格薄墻板的滯回曲線較為飽滿，表明其具有