云南地区硅酸钙复合墙板的吊挂试验研究

沈建薇

（云南开放大学）

【摘要】针对钢结构新型围护体系中硅酸钙复合墙板连接技术，通过大量的专项实验研究，结合国内外研究成果，研究了硅酸钙复合墙板在钢结构建筑中的吊挂能力，提出维护体系与主体结构的连接构造措施，对钢结构围护体系的设计及施工有一定的指导和工程应用意义。

【关键词】钢结构 硅酸钙复合墙板 吊挂

一、引言

为节约土地和实现可持续发展，建设部颁布了建设节能省地型住宅体系的政策，国内工程建设中全面禁止或限制使用黏土砖。墙体材料革新是保护土地资源、节约能源、资源综合利用、改善环境的重要措施，也是可持续发展战略的重要内容。随着钢结构住宅体系的发展，与其配套的新型墙体正不断更新。这些墙体材料正向大型化、标准化、工业化、多功能化的方向发展，生产和应用技术不断更新，产品结构更加趋于合理。云南地区是我国地震高发区，随着具有较好抗震效果的钢结构建筑的逐年增多，钢结构围护墙体材料的选择、应用及其工程问题已经成为工程界广泛关注的问题。

硅酸钙复合墙板内墙体系是由阻燃型笨乙烯颗粒、水泥、膨胀型珍珠岩和多种轻集料组成的内部芯材与5mm厚的双层硅酸钙复合成墙板，通过插入钢筋连接、U型卡槽连接、角钢/Z型卡/膨胀螺栓/钩头螺栓连接等连接方式进行连接组合。

针对硅酸钙新型复合墙板的材性进行了专项试验：力学性能、防火、隔声、冻融、防水等试验。在满足国家标准的要求的情况下，还具有比一般砌体材料优秀的特点：轻质，通常情况下两个人就可以抬起一块2440mm×120mm的板材；占用建筑面积较少，墙体的厚度有90mm及120mm两种型号，比一般砌体材料能节省4%-6%的住房使用面积；节能环保，保温效果明显，施工的建筑垃圾可以回厂重复加工使用；同时在施工中，采用较为便捷的干式施工方式代替了传统的砌体墙体施工。身为绿色环保建筑材料的硅酸钙复合墙板以其优越的性能指标在钢结构建筑中发挥着越来越重的作用。作为围护墙体材料，研究它的吊挂力能否满足国家规定的最低要求（标准挂件承载力为1000N），且明确墙体吊挂力的储备能力，在投产使用之后能否满足墙板上重物的吊挂要求是必需的。

二、试验方案

在对硅酸钙复合墙板进行吊挂试验之前对它先做了性能试验，结果如下：

1.试验目的

吊挂试验的目的主要是为了验证墙板的吊挂能力能否满足国家规定的最低要求（标准挂件承载力为1000N），并进一步加载吊挂件，明确墙体吊挂力的储备能力，最高吊挂力为2000N。在投产使用之后能满足墙板上重物的吊挂要求。

挂件安装的受力性能测试

2.试验材料：①挂件：共三种，分别为标准挂钩、普通挂钩（直径为8mm）、膨胀螺栓（M12）。②木块。③重物（铁块）：共两种规格，50kg（4个）、10kg（10个）。④绳子 。⑤尺子。

3.试验内容

（1）标准挂钩吊挂试验

标准挂钩吊挂试验采用的标准试件是根据规范《玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板》GB/T 19631-2005制作的，其规格如图2所示。其实验模型如图3所示。

（2）普通挂钩吊挂试验及膨胀螺栓吊挂力试验

普通挂钩吊挂试验采用直径为8mm规格的，其试验模型如图4所示；膨胀螺栓吊挂力试验采用的膨胀螺栓规格为M12，其试验模型如图5所示。

4.试验设计

选择3种挂件，普通挂钩吊挂2个、膨胀螺栓吊挂1个、标准挂件吊挂2个，分布在各个墙板上，分别用三种连接方式将挂件固定在墙上。

1） 在墙板上开100mm×100mm的方形截面孔，深度为80mm。然后用100mm×100mm×80mm的木块塞进墙板里，将吊挂件固定在木块上。

2） 先在墙板上钻孔，里边填水泥浆料，然后用膨胀螺栓打进墙板，再安装挂件，做吊挂力试验。

3） 在墙板上开100mm×100mm的方形截面孔，深度为80mm。在孔洞里灌水泥砂浆，将挂钩预埋到砂浆里。

5.试验加载

铁块配重：第一级加载50kg静置5分钟，观察裂缝变化情况，并记录下来；第二级加载到100kg，静置24h，观察裂缝变化情况，并记录下来；第三级加载到破坏，每级加载10kg，静置5分钟，观察墙板变化情况，直至破坏。

三.试验现象

（1）标准挂件1号。第一级加载50kg静置5分钟，挂件完好；第二级加载100kg静置24h，挂件完好；第三級加载至198.9kg静置5分钟，挂件完好。如图：

（2）标准挂件2号

第一级加载49.6kg静置5分钟，挂件完好；第二级加载98.6kg静置24h，挂件完好；第三级加载至147.9kg静置5分钟，挂件完好；加载至197.3kg静置5分钟，挂件破坏。如图：

（3）普通挂钩1号

第一级加载49.6kg静置5分钟，挂件完好；加载至59.5 kg静置5分钟，挂件轻微倾斜；加载至69.3 kg，静置5分钟，膨胀钩变形较大，被拉弯，填孔水泥浆无裂纹。如图：

（4）普通挂钩2号

第一级加载49.6 kg静置5分钟，挂件完好；第二级加载至99.6 kg静置1分钟时，填孔水泥状态良好，吊钩被拉弯，不能正常使用，发生破坏（主要原因是挂钩太细）。如图：

（5）膨胀螺栓

第一级加载49.6 kg静置5分钟，螺栓完好；第二级加载至99.6kg静置24 h，螺栓完好；第三级加载至148.9kg静置5分钟，螺栓完好。如图：

四.试验分析

本次吊挂力实验共进行了三组共5个试验。其中标准挂件试验两个，普通挂钩试验两个，膨胀螺栓试验一个。

根据规范《玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板》GB/T 19631-2005只有两级加载。分别为第一级加载50kg静置5分钟，观察裂缝变化情况；第二级加载到100kg，静置24h，观察裂缝变化情况来；为了找出吊挂件的极限承载力，进行了第三级加载，每次加载10kg，静置5分钟，观察墙板变化情况，直至破坏。

（1）标准挂件吊挂试验。在加载到100kg，24h后试件完好。继续加载的过程中，第一个加载到198.9Kg时试件、墙体都完好，第二个试件在加载到197.3kg的时候，试件完好，但墙体破坏，能达到规范（100kg）要求。

（2）普通挂钩吊挂试验。第一个试件在加载到，59.5kg时，构件有轻微倾斜，轻体完好。到加载到69.3kg时，挂钩变形较大，被拉弯，填孔水泥浆无裂纹。第二个试件在加载到99.6kg重物吊挂1分钟时，填孔水泥状态良好，吊钩被拉弯，不能正常使用。从试验现象分析其原因是，墙体能达到强度要求，挂钩被拉弯丧失承载能力。

（3）膨胀螺栓吊挂力试验。在加载到100kg，24h后试件完好。极限承载力实验阶段，加载到148.9kg时，试件完好，墙体完好，能达到规范（100kg）要求。

五.试验结论

通过三组共5个实验。其中标准挂件实验两个，普通挂钩实验两个，膨胀螺栓一个。可以得出以下结论：⑴墙体吊挂承载力能满足国家规定最小吊挂力1000N的要求。⑵挂件在设计中应考虑其自身的承载力。普通挂钩吊挂件在墙体强度满足要求的情况下，挂钩被拉弯，不能正常使用。应采用强度更高的材料做挂钩，或加强挂钩的直径。⑶标准挂钩吊挂实验，其中一试件在200kg吊挂力时产生破坏。其破坏是在开槽预埋部分是横装板的两个板缝之间，没有形成一个整体，承载能力比开槽全在板中的吊挂件有一定的削弱。建议板上开槽位置不宜穿过板间缝。

硅酸钙复合墙板的吊挂试验作为装配式钢结构围护体系的专项研究试验，对钢结构复合墙板的设计和安装工艺起着重要的指导作用。

六.对比

与传统砌体结构比较：

（1）硅酸钙复合墙板钉挂力强、可直接粘贴瓷片、墙纸等：墙板可在任意部位钉钉、钻孔、打膨胀螺栓，并能紧固且可吊挂重物，单点吊挂力可達1000N，直接打钉或上膨胀螺栓进行吊挂重物，如空调机、吊柜等，单点吊挂力在45Kg以上；墙板的面板表面平整，不需要再抹灰批荡，能直接粘贴大理石、瓷片、木饰板、铝塑板等装饰材料。一般砌体尤其是空心砌体，不能任意钉挂，给后面的装饰工作带来麻烦和困难。

（2）硅酸钙复合墙板施工效率高：安装施工工艺简单，普通工人短时间培训就会安装，施工工具简单，无特殊要求。墙板可以任意切割调整宽度、长度。施工时运输简洁、堆放卫生、无须批荡、干作业、无余泥、损耗低等。材料运输重量是原砌体的1/6重量。一般砌体建筑垃圾较多，施工现场脏、乱、差，而且水平运输和垂直运输压力大。