摘要:随着建筑行业的发展,能源与环境问题变得严峻,对建筑节能提出了要求,预制夹芯保温墙体则成为一大发展方向,连接件作为墙体的重要构件,其性能直接决定整个墙体的性能,本文主要介绍了FRP连接件的研究现状,并对未来的研究方向进行展望。
关键词:夹芯保温墙;建筑节能;FRP连接件.
1引言
随着我国建筑总量不断迅速的增加,能源问题变得日益严峻。据报道,如以当今能源消耗的速度,到2020年,我国建筑能耗将接近目前全国能耗的3倍,节能环保的理念变得日益重要。政府将建筑节能列为优先发展的领域,而建筑外墙造成的能耗占整个建筑总能耗的比例较高,所以建筑墙体良好的保温性能是实现建筑节能的核心。且住建部已经提出的建筑产业现代化发展策略,各地积极推广住宅产业化,预制夹心保温墙板的技术成为一大发展方向。
预制混凝土夹心保温墙体的主要组成部分为内叶混凝土板、外叶混凝土板、保温层及连接件,该墙体不仅具有良好的防火及耐久性能,而且生产工序简单,适用于工业化生产。在夹心保温墙体中,连接件是连接内、外叶钢筋混凝土墙板和保温层,是连接预制混凝土夹芯保温墙体内、外混凝土墙板与中间保温层的关键构件。其主要作用是承受两片混凝土墙板之间的剪力,所以连接件性能的优良直接决定着整个夹心保温墙体的性能。
2连接件简介
按照材料的不同,常用的预制混凝土夹芯保温连接件主要分为普通钢筋连接件、金属合金连接件以及纤维塑料(FRP)连接件三种。
普通钢筋连接件造价低、安装方便,但其导热系数高,墙体在连接件部位易产生热桥,难以满足墙体节能指标要求。此外,钢筋连接件抗腐蚀性能较差,易造成墙体的安全隐患。金属合金连接件抗腐蚀性能好、耐久性高,导热系数较低,但连接件的价格较高。FRP连接件具有导热系数低、耐久性好、造价低、强度高的特点,可有效避免墙体在连接件部位的冷(热)桥效应,提高墙体的保温效果与安全性,在建筑工程领域具有广阔的工程应用前景。
3国内外现状
国外学者已针对预制夹芯保温墙体及FRP连接件的受力性能进行了较为系统的研究。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆1971年,Comm.Rep等对预制夹芯墙体的设计方法进行了研究,包括连接的设计和混凝土、钢筋及隔热材料的选取等。80年代,美国、澳大利亚等国开展了FRP连接件的研发与应用,澳大利亚CGS公司、美国Aslan公司及日本旭哨子株式会社开发了不同形式的FRP连接件,并已经在工业及民用建筑中得到广泛应用。1991年,德国Kaiserslautern大学开展了采用棒式FRP连接件的墙板抗剪试验,结果表明,连接件发生弯曲破坏。同年,该大学又开展了棒式FRP接件的拔出与抗剪试验,结果表明,连接件发生断裂破坏。1992年,Ramn等人采用对简支及固支的夹芯墙体开展了温度荷载试验,测定了混凝土应变、连接件应变及墙体挠度,并验证预制混凝土夹芯墙板的“热弯曲”效应。1996年,ShohokoS等人针对日本旭硝子株式会社开发的棒式FRP连接件开展了热工性能试验,试验表明:该采用该连接件的墙板导热系数满足日本保温墙体有关热工参数的规定。1997年,DavidC等人针对格构式FRP连接件开展了足尺夹芯保温墙体静力试验,结果表明,连接件具有足够的抗剪性能,能满足组合式墙体的受力要求。1999年,Kurama等通过抗震试验,研究了采用格构式FRP连接件的预制夹芯外墙板的抗震性能,并给出了墙体抗震设计建议。2007年,A.Benayoune,A.A.AAbdulSamad对采用格构式FRP连接件的预制夹芯墙板进行了受弯能力的试验研究。2013年,Woltman等学者研究了不同形式玻璃纤维的夹芯保温墙体连接件,通过改变连接件的直径及布置间隔研究其抗剪性能,试验结果表明,采用GFRP纤维作连接件的的抗剪强度可达到60~120MPa,远远高于普通塑料连接件的抗剪强度,且连接件的尺寸、横截面及布置间隔对其抗剪承载力有重要影响。
国内对预制夹芯保温墙体及FRP连接件的受力性能研究尚处于起步阶段。2007年,同济大学与北京万科企业有限公司、南京斯贝尔复合材料有限公司等单位合作,研发出了预制混凝土夹芯保温墙体板式FRP连接件,并针对已研发的FRP连接件开展了力学性能及热工性能试验研究。2012年,同济大学杨佳林等人研究了板式纤维增强复合筋的力学性能,试验表明,复合筋能够满足工程设计的要求,且具有较大的安全储备。2014年,同济大学薛伟辰等人对FRP连接件加速老化后的抗拉性能进行试验研究,结果发现侵蚀后FRP连接件劣化区域内的纤维不断地被腐蚀,与周围的树脂之间出现了明显的脱离现象,且此现象随着侵蚀时间和温度的增加而更加明显。同年,沈阳建筑大学孟宪宏等人研究了3种不同形式玻璃纤维筋连接件的弯锚锚固与抗拉等力学性能,结果表明,玻璃纤维筋拥有很高的抗拉强度和锚固性能,其可用于预制夹芯保温外挂墙板内部的连接件。
4结论与展望
国外已开展了FRP连接件研究与工程应用工作,并制定了连接件的相关标准。相对而言,国内对FRP连接件的研究与应用工作尚处于起步阶段,相应的规范还需要健全。为了进一步扩大FRP连接件在国内建筑工程中的应用范围,应该对其进行更深一步的科研分析,致力于探索性能好且性价比高的连接件,通过对其在夹芯墙体中合理的布置,使得整个墙体达到最优的性能。
论文作者:郭佳伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
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