云南地區(qū)硅酸鈣復合墻板的吊掛試驗研究

沈建薇

（云南開放大學）

【摘要】針對鋼結構新型圍護體系中硅酸鈣復合墻板連接技術，通過大量的專項實驗研究，結合國內(nèi)外研究成果，研究了硅酸鈣復合墻板在鋼結構建筑中的吊掛能力，提出維護體系與主體結構的連接構造措施，對鋼結構圍護體系的設計及施工有一定的指導和工程應用意義。

【關鍵詞】鋼結構 硅酸鈣復合墻板 吊掛

一、引言

為節(jié)約土地和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，建設部頒布了建設節(jié)能省地型住宅體系的政策，國內(nèi)工程建設中全面禁止或限制使用黏土磚。墻體材料革新是保護土地資源、節(jié)約能源、資源綜合利用、改善環(huán)境的重要措施，也是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。隨著鋼結構住宅體系的發(fā)展，與其配套的新型墻體正不斷更新。這些墻體材料正向大型化、標準化、工業(yè)化、多功能化的方向發(fā)展，生產(chǎn)和應用技術不斷更新，產(chǎn)品結構更加趨于合理。云南地區(qū)是我國地震高發(fā)區(qū)，隨著具有較好抗震效果的鋼結構建筑的逐年增多，鋼結構圍護墻體材料的選擇、應用及其工程問題已經(jīng)成為工程界廣泛關注的問題。

硅酸鈣復合墻板內(nèi)墻體系是由阻燃型笨乙烯顆粒、水泥、膨脹型珍珠巖和多種輕集料組成的內(nèi)部芯材與5mm厚的雙層硅酸鈣復合成墻板，通過插入鋼筋連接、U型卡槽連接、角鋼/Z型卡/膨脹螺栓/鉤頭螺栓連接等連接方式進行連接組合。

針對硅酸鈣新型復合墻板的材性進行了專項試驗：力學性能、防火、隔聲、凍融、防水等試驗。在滿足國家標準的要求的情況下，還具有比一般砌體材料優(yōu)秀的特點：輕質，通常情況下兩個人就可以抬起一塊2440mm×120mm的板材；占用建筑面積較少，墻體的厚度有90mm及120mm兩種型號，比一般砌體材料能節(jié)省4%-6%的住房使用面積；節(jié)能環(huán)保，保溫效果明顯，施工的建筑垃圾可以回廠重復加工使用；同時在施工中，采用較為便捷的干式施工方式代替了傳統(tǒng)的砌體墻體施工。身為綠色環(huán)保建筑材料的硅酸鈣復合墻板以其優(yōu)越的性能指標在鋼結構建筑中發(fā)揮著越來越重的作用。作為圍護墻體材料，研究它的吊掛力能否滿足國家規(guī)定的最低要求（標準掛件承載力為1000N），且明確墻體吊掛力的儲備能力，在投產(chǎn)使用之后能否滿足墻板上重物的吊掛要求是必需的。

二、試驗方案

在對硅酸鈣復合墻板進行吊掛試驗之前對它先做了性能試驗，結果如下：

1.試驗目的

吊掛試驗的目的主要是為了驗證墻板的吊掛能力能否滿足國家規(guī)定的最低要求（標準掛件承載力為1000N），并進一步加載吊掛件，明確墻體吊掛力的儲備能力，最高吊掛力為2000N。在投產(chǎn)使用之后能滿足墻板上重物的吊掛要求。

掛件安裝的受力性能測試

2.試驗材料：①掛件：共三種，分別為標準掛鉤、普通掛鉤（直徑為8mm）、膨脹螺栓（M12）。②木塊。③重物（鐵塊）：共兩種規(guī)格，50kg（4個）、10kg（10個）。④繩子 。⑤尺子。

3.試驗內(nèi)容

（1）標準掛鉤吊掛試驗

標準掛鉤吊掛試驗采用的標準試件是根據(jù)規(guī)范《玻璃纖維增強水泥輕質多孔隔墻條板》GB/T 19631-2005制作的，其規(guī)格如圖2所示。其實驗模型如圖3所示。

（2）普通掛鉤吊掛試驗及膨脹螺栓吊掛力試驗

普通掛鉤吊掛試驗采用直徑為8mm規(guī)格的，其試驗模型如圖4所示；膨脹螺栓吊掛力試驗采用的膨脹螺栓規(guī)格為M12，其試驗模型如圖5所示。

4.試驗設計

選擇3種掛件，普通掛鉤吊掛2個、膨脹螺栓吊掛1個、標準掛件吊掛2個，分布在各個墻板上，分別用三種連接方式將掛件固定在墻上。

1） 在墻板上開100mm×100mm的方形截面孔，深度為80mm。然后用100mm×100mm×80mm的木塊塞進墻板里，將吊掛件固定在木塊上。

2） 先在墻板上鉆孔，里邊填水泥漿料，然后用膨脹螺栓打進墻板，再安裝掛件，做吊掛力試驗。

3） 在墻板上開100mm×100mm的方形截面孔，深度為80mm。在孔洞里灌水泥砂漿，將掛鉤預埋到砂漿里。

5.試驗加載

鐵塊配重：第一級加載50kg靜置5分鐘，觀察裂縫變化情況，并記錄下來；第二級加載到100kg，靜置24h，觀察裂縫變化情況，并記錄下來；第三級加載到破壞，每級加載10kg，靜置5分鐘，觀察墻板變化情況，直至破壞。

三.試驗現(xiàn)象

（1）標準掛件1號。第一級加載50kg靜置5分鐘，掛件完好；第二級加載100kg靜置24h，掛件完好；第三級加載至198.9kg靜置5分鐘，掛件完好。如圖：

（2）標準掛件2號

第一級加載49.6kg靜置5分鐘，掛件完好；第二級加載98.6kg靜置24h，掛件完好；第三級加載至147.9kg靜置5分鐘，掛件完好；加載至197.3kg靜置5分鐘，掛件破壞。如圖：

（3）普通掛鉤1號

第一級加載49.6kg靜置5分鐘，掛件完好；加載至59.5 kg靜置5分鐘，掛件輕微傾斜；加載至69.3 kg，靜置5分鐘，膨脹鉤變形較大，被拉彎，填孔水泥漿無裂紋。如圖：

（4）普通掛鉤2號

第一級加載49.6 kg靜置5分鐘，掛件完好；第二級加載至99.6 kg靜置1分鐘時，填孔水泥狀態(tài)良好，吊鉤被拉彎，不能正常使用，發(fā)生破壞（主要原因是掛鉤太細）。如圖：

（5）膨脹螺栓

第一級加載49.6 kg靜置5分鐘，螺栓完好；第二級加載至99.6kg靜置24 h，螺栓完好；第三級加載至148.9kg靜置5分鐘，螺栓完好。如圖：

四.試驗分析

本次吊掛力實驗共進行了三組共5個試驗。其中標準掛件試驗兩個，普通掛鉤試驗兩個，膨脹螺栓試驗一個。

根據(jù)規(guī)范《玻璃纖維增強水泥輕質多孔隔墻條板》GB/T 19631-2005只有兩級加載。分別為第一級加載50kg靜置5分鐘，觀察裂縫變化情況；第二級加載到100kg，靜置24h，觀察裂縫變化情況來；為了找出吊掛件的極限承載力，進行了第三級加載，每次加載10kg，靜置5分鐘，觀察墻板變化情況，直至破壞。

（1）標準掛件吊掛試驗。在加載到100kg，24h后試件完好。繼續(xù)加載的過程中，第一個加載到198.9Kg時試件、墻體都完好，第二個試件在加載到197.3kg的時候，試件完好，但墻體破壞，能達到規(guī)范（100kg）要求。

（2）普通掛鉤吊掛試驗。第一個試件在加載到，59.5kg時，構件有輕微傾斜，輕體完好。到加載到69.3kg時，掛鉤變形較大，被拉彎，填孔水泥漿無裂紋。第二個試件在加載到99.6kg重物吊掛1分鐘時，填孔水泥狀態(tài)良好，吊鉤被拉彎，不能正常使用。從試驗現(xiàn)象分析其原因是，墻體能達到強度要求，掛鉤被拉彎喪失承載能力。

（3）膨脹螺栓吊掛力試驗。在加載到100kg，24h后試件完好。極限承載力實驗階段，加載到148.9kg時，試件完好，墻體完好，能達到規(guī)范（100kg）要求。

五.試驗結論

通過三組共5個實驗。其中標準掛件實驗兩個，普通掛鉤實驗兩個，膨脹螺栓一個。可以得出以下結論：⑴墻體吊掛承載力能滿足國家規(guī)定最小吊掛力1000N的要求。⑵掛件在設計中應考慮其自身的承載力。普通掛鉤吊掛件在墻體強度滿足要求的情況下，掛鉤被拉彎，不能正常使用。應采用強度更高的材料做掛鉤，或加強掛鉤的直徑。⑶標準掛鉤吊掛實驗，其中一試件在200kg吊掛力時產(chǎn)生破壞。其破壞是在開槽預埋部分是橫裝板的兩個板縫之間，沒有形成一個整體，承載能力比開槽全在板中的吊掛件有一定的削弱。建議板上開槽位置不宜穿過板間縫。

硅酸鈣復合墻板的吊掛試驗作為裝配式鋼結構圍護體系的專項研究試驗，對鋼結構復合墻板的設計和安裝工藝起著重要的指導作用。

六.對比

與傳統(tǒng)砌體結構比較：

（1）硅酸鈣復合墻板釘掛力強、可直接粘貼瓷片、墻紙等：墻板可在任意部位釘釘、鉆孔、打膨脹螺栓，并能緊固且可吊掛重物，單點吊掛力可達1000N，直接打釘或上膨脹螺栓進行吊掛重物，如空調機、吊柜等，單點吊掛力在45Kg以上；墻板的面板表面平整，不需要再抹灰批蕩，能直接粘貼大理石、瓷片、木飾板、鋁塑板等裝飾材料。一般砌體尤其是空心砌體，不能任意釘掛，給后面的裝飾工作帶來麻煩和困難。

（2）硅酸鈣復合墻板施工效率高：安裝施工工藝簡單，普通工人短時間培訓就會安裝，施工工具簡單，無特殊要求。墻板可以任意切割調整寬度、長度。施工時運輸簡潔、堆放衛(wèi)生、無須批蕩、干作業(yè)、無余泥、損耗低等。材料運輸重量是原砌體的1/6重量。一般砌體建筑垃圾較多，施工現(xiàn)場臟、亂、差，而且水平運輸和垂直運輸壓力大。