快裝式高精度脫硫石膏輕質(zhì)砌塊裝配式墻體優(yōu)勢(shì)分析

黃晶晶 劉琬真 楊燕 郭高峰

（河南省建科院工程檢測(cè)有限公司，河南 鄭州 450000）

在預(yù)制建筑物之中，雖然隔墻的體積約占構(gòu)造總體積的50%，但通常不參加構(gòu)造應(yīng)力。因此，如何在符合基本上力學(xué)性能和隔熱效能的條件之下，減少混凝土體積，提升混凝土效能，是一個(gè)亟待解決的難題。

一、數(shù)值測(cè)試設(shè)計(jì)

在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，JG/T169-2016規(guī)格推薦的預(yù)制隔墻板得到了廣泛的應(yīng)用?？椎闹睆酵ǔ?8mm，平板長(zhǎng)度為2.4m，底部連接到地板。墻板的尺寸如圖1（a）所示。在預(yù)制構(gòu)件的施工過(guò)程中，分別在隔板的榫和槽的接縫處涂膠和砂漿，并用玻璃纖維網(wǎng)布表面使隔板的兩側(cè)光滑，以確保隔板上的孔和槽隔板的位置正確，邊緣整齊。在模擬測(cè)試中，榫和榫槽可以互補(bǔ)成規(guī)則的形狀，并獲得圓孔和橢圓孔的橫截面,表1中顯示了兩個(gè)隔板的詳細(xì)尺寸。

（一）數(shù)值分析模型的基本參數(shù)

隔墻墻仿真測(cè)試所用D15混凝土的彈性模量為2400KGm3，剛性硬度2.2×104nmm2，玻爾茲曼比0.16。

表1 隔墻板參數(shù)

1.力學(xué)模型

使用有限元法,用操作系統(tǒng)ABAQUS和fluent對(duì)表1所示的兩種相隔墻板展開(kāi)建模，并選擇適當(dāng)?shù)膯卧叽邕M(jìn)行網(wǎng)格劃分。隔墻板在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中將承受以下載荷條件：安裝到位后，要承受頂梁變形、相鄰隔墻板之間以及中間的壓力所產(chǎn)生的壓縮力。由運(yùn)輸過(guò)程中分隔墻板的堆疊引起的彎矩。根據(jù)上述應(yīng)力條件，在本研究中建立載荷模型。在建模中，對(duì)頂部和側(cè)面施加均勻載荷?？剂康礁魤友b就位之后桁架輕度形變?cè)斐傻膲簭?qiáng)，可在頂面設(shè)立不均勻荷載。同時(shí)，為了方便測(cè)量和較，后三種載重類別均使用位移載重。

2.熱分析模型

在具體采用之中，隔墻的保溫效能往往是使用者重視的熱點(diǎn)。為了仿真有所不同分離器的保溫效能，建立了下列測(cè)量建模。在長(zhǎng)3m的空間中，在一側(cè)安裝圓形和橢圓形的孔隔板以進(jìn)行熱傳遞（室外溫度為0℃）。

二、結(jié)果

（一）機(jī)械性能

盡管未使用隔墻板作為結(jié)構(gòu)應(yīng)力構(gòu)件，它們可能仍在應(yīng)力作用下破裂，這是由許多因素引起的。可以看出，在最不利的載荷下隔板的受力分析是非常必要的。

（二）剛度分析

圓孔分隔壁的整體剛度Er和橢圓孔分隔壁的整體剛度Ee為Er=σAr/ΔL（10）Ee=σAe/ΔL,其中ΔL是隔板壓力均等位移的均勻表面。在模型中，將均勻位移載荷ΔL施加到隔墻的頂部，分析后提取模型的平均橫截面應(yīng)力σ，通過(guò)數(shù)值分析獲得的截面剛度見(jiàn)表2。結(jié)果表明，隨著孔隙率的增大，橢圓孔隔墻的剛度減小，具有較好的適應(yīng)性。

表2 隔墻板剛度值

將位移載荷ΔL施加到隔墻的側(cè)面（載荷模型2），并在分析后提取模型截面的平均應(yīng)力?？梢钥闯?，橢圓孔間隔壁的剛性降低，處于良好的狀態(tài)。當(dāng)將不均勻的位移載荷施加到隔墻的頂部時(shí)，可以沿平板長(zhǎng)度方向的應(yīng)力集中系數(shù)趨于均勻。

本研究采用模擬試驗(yàn)的方法對(duì)工程中常用的直徑為58mm的隔墻板進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。

結(jié)果表明：1.橢圓孔膜片孔隙率比圓孔膜片孔隙率低10.8%，膜片本身體積減少5.6%，從而減少了物料損耗。在高層建筑之中，使用隔墻板加裝，不僅減少了費(fèi)用，而且節(jié)省了資源。2.橢小孔隔墻的總體剛度大于圓孔隔墻，能更糟糕地應(yīng)付桁架的構(gòu)造形變。3.從孔處兩隔板的形變分散常數(shù)來(lái)看，橢圓孔的最小形變分散常數(shù)大于小孔，橢圓孔之內(nèi)有5個(gè)扇，比圓孔板的7個(gè)扇不僅減少了鑄件的使用率，而且增加了形變集中點(diǎn)。4.熱研究結(jié)果表明，橢圓孔隔墻的隔熱性能比圓孔隔墻低12%左右。5.由于體重減輕，在堆疊或運(yùn)輸期間，在橢圓孔分隔壁的中間產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力小于圓孔分隔壁的拉伸應(yīng)力。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在便利性、成本、效率以及機(jī)械和絕熱性能方面，優(yōu)化后橢圓孔隔墻板具有優(yōu)于圓孔隔墻板的優(yōu)點(diǎn)。建議從小面積的預(yù)制件生產(chǎn)開(kāi)始，生產(chǎn)成熟后可進(jìn)行大規(guī)模的預(yù)制件生產(chǎn)。