ALC板连接节点承载力和抗弯承载力试验研究

李建国 张永生 刘艳军

引言

由于蒸压轻质加气混凝土（ALC）板的质量轻、刚性强，同时可以进行切割，与混凝土切块相比，在隔音、防火、结构等性能方面具有优势，在工期施工和经济效益方面更具有优势。ALC板的和传统的混泥土墙壁相比，重量较轻，质量还很高，同样的墙壁，ALC墙板却只是混泥土墙壁厚度的一半，但墙体的强度质量远远超过混泥土墙壁。ALC板材在制作过程中，优点有取料方面环保，能耗小，少的污染物排放。生产工艺相对混凝土来说相对先进，施工装配化程度高，近年来钢结构工程中应用越来越广泛。本课题所采用的ALC整体拼装式大墙板目前应用较少，该大墙板连接节点的受力性能、吊装阶段的受力性能没有数据参考，为后续的设计和施工带来了很多困难，需要进行相应的试验研究工作[2]。

1 实验目的

为了使ALC整体拼装式大墙板在实际应用中安全可靠，保证主体结构与ALC板连接节点具有足够的承载力和ALC板在使用过程中有足够的抗弯强度，本实验主要进行节点承载力和板自身抗弯强度的实验：

（1）测试主体结构与ALC板连接节点的承载力；

（2）测试ALC板的抗弯承载力。

2 T型板承载力试验

本试验主要采用T形板材，通过三个实验板材的三组不同的极限承载力，测试出不同的板材出现裂缝和达到开裂时的极限承载力。本试验主要利用T形板承载力试验来测试其承载力大小。

2.1 T形板承载力的试验试件

本课题试验试件为三个相同的T形板，主要承载力试验如下所示。试件尺寸及螺栓受力位置如图1所示。

图1 T型板承载力试验试件详图

表1 吊装节点承载力试验试件材料尺寸及规格

2.2 T形板承载力试验-加载装置

本试验加载工具主要采用油压千斤顶加载。试件ALC板材水平放置于地面上，以地面两侧的墙体作为反力墙，利用杠杆的工作基本原理，对试件进行缓慢加载直至破坏。实际加载情况如图2所示。

2.3 T形板承载力试验-试验现象

图2 T形板承载力试验-加载设备

在随着油压千斤顶荷载的不断增加，首先在ALC板板侧发生破坏，在边缘处出现裂缝现象，受力荷载的不断加载和增加，板侧裂缝发展趋势为圆弧形裂缝，并且逐渐贯到通板的侧面（如图3所示），试件一承载力达到达到18.2kN，试件二承载力达到11.2kN，试件三承载力达到23.5kN时，三个试件达到极限状态后板端破裂，此时试验结束（如图4所示）。

图3 T形板承载力试验-破坏情况Ⅰ

2.4 T形板承载力试验-试验结果

对放置水平处的两个ALC试件板材逐渐加载发生裂缝到开裂破坏，现场试验人员利用电子拉力试验机，准确记载两个试件的试验数据，测出两个试件的极限承载力，两个试件的承载力试验结果详见表2。

表2 T形板承载力试验试验结果

取试件-1和试件-2的极限承载力Nu平均值=（18.2+23.5）/2=20.85kN，因此，可取单个吊点极限承载力Nu=20.85kN，考虑安全系数2.0，则单个吊点承载力设计值可取：N=Nu/2=10.4kN。

3 ALC板抗弯承载力试验

3.1 ALC板抗弯承载力试验-试验试件

抗弯承载力试件如图4所示。

图4 板抗弯承载力试验试件

表3 试件材料尺寸及规格

3.2 ALC板抗弯承载力试验

试验采用油压千斤顶加载，具体加载方式如图5所示。

图5 ALC板抗弯承载力试验加载情况

3.3 ALC板抗弯承载力试验-试验现象

当荷载处于极限荷载以下时，试件保持完好，未出现裂缝等情况；当荷载达到极限荷载后，试件一的加载部位形成竖向的贯通缝，随后保护层的加气混凝土与受拉侧钢筋出现分层现象，试件最终发生破坏，试件一破裂，当试件二加载到极限荷载后，保护层加气混凝土筋与受压侧钢出现分层现象，试件二最后破裂。

3.4 ALC板抗弯承载力试验-试验结果

根据现场ALC板抗弯承载力试验，当达到极限承载力Mu为24.1kN的极限状态后，试件一未发生明显裂缝现象，加载部位造成竖向贯通破坏。而试件二极限承载力Mu为30.1kN的极限状态后，试件二出现了保护层和混凝土分层现象，破坏形式有所区别。以下是两个试件的承载力试验结果详见表4。

表4 吊装节点承载力试验试件材料尺寸及规格

极限承载力Mu平均值=（24.1+30.1）/2=27.1kN。因此，可取单个吊点极限承载力Mu=27.1kN。考虑安全系数2.0，则单个吊点承载力设计值可取：M=Mu/2=13.5kN

4 结论及建议

（1）ALC板与主体结构连接节点的承载力，通过T形板承载力试验获得，单点极限承载力Nu=20.85kN，单个吊点承载力设计值可取N=10.4kN。

（2）ALC板抗弯承载力试验表明，拼装后整板的抗弯极限承载力Mu=27.1kN，单个吊点承载力设计值可取M=13.5kN。

（3）拼装后的大墙板与主体结构的连接节点个数应根据风荷载设计值、构件自重等因素，结合构件的抗弯承载力和节点承载力综合确定。

[1]蒸压加气混凝土板（GB15762-2008）.中国标准出版社，2009.

[2]张永生，刘艳军，等.某单元式ALC整间墙板制作施工技术.混凝土与水泥制品，2014，1.

[3]王波，王静峰，李响，等.填充ALC墙板钢管混凝土框架抗震试验与数值模拟.土木工程学报，2014，12.

[4]邸芃，赵旭，等.ALC节能墙板裂缝成因及控制.施工技术，2015，08.

[5]孙雪涛，王飞，等.ALC墙板在框架剪力墙结构中的应用技术.青岛理工大学学报，2013，10.

[6]吕常胜，张道令，张春涛，等.蒸压加气混凝土（ALC）板材墙体开裂问题研究.墙材革新与新建筑节能，2017，08.