新型GFRP節能保溫複合牆面板力學性能及破壞機理研究

《新型GFRP節能保溫複合牆面板力學性能及破壞機理研究》是依託上海師範大學，由方明霽擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：新型GFRP節能保溫複合牆面板力學性能及破壞機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：方明霽
• 依託單位：上海師範大學

項目摘要

提高牆體保溫效率是實現建築節能的關鍵。現有傳統保溫牆板在使用中暴露出自重大、連線件易腐蝕、內部金屬件易形成冷熱橋、保溫性能不足等缺陷。本項目擬針對基於質量輕、導熱係數低的GFRP（Glass Fiber Reinforced Polymer玻璃纖維增強複合材料）新材料的保溫牆體開展理論和試驗研究。旨在發展GFRP新型節能保溫複合牆板的套用。主要內容包括：探索GFRP節能複合牆板的合理構造形式；研究GFRP複合牆板的基本力學性能、疲勞性能、熱工性能及破壞機理；確定新型GFRP連線件在多種工況下的力學性能和設計方法；提出GFRP複合牆板的理論計算公式和設計方法。通過本項目的研究，應對GFRP節能保溫複合牆板在建築結構中的套用提供理論和試驗支持。這對於我國加快實現建築節能65%目標、實現可持續發展無疑有著重要的社會意義和經濟意義。

結題摘要

本研究做了以下方面工作：對比設計並研究了四種GFRP保溫複合牆面板（僅縱向加勁GFRP複合牆板B1、縱橫向正交加勁GFRP複合牆板B2、縱橫向錯交加勁GFRP複合牆板B3、GFRP點陣加勁複合牆板B4）的力學性能，探索不同構造形式及不同參數對各複合板塊抗彎性能、破壞模式、耗能性能的影響； 基於三明治理論基礎，推導了帶GFRP腹板加勁肋複合牆板的理論計算公式，為複合牆板的具體設計套用提供了理論基礎； 套用ABAQUS有限元軟體對試驗板塊的力學性能進行數值模擬分析，並進行各參數的對比分析，以得出其對複合牆板力學性能的影響，並對GFRP保溫牆板的設計和工程套用提供了系列建議；課題同時進行了竹基纖維複合材料筋用於混凝土保溫板的錨固性能試驗研究。通過拉拔試驗研究了筋材截面、黏結長度、混凝土強度與類別、養護齡期對竹筋與混凝土錨固性能的影響。 以上研究得出相關結論：加勁腹板的設定可明顯提高三明治複合板的承載力及剛度。B1、B2、B3各試件板塊在載入過程中均為脆性破壞、並未出現芯材泡沫的剪下破壞，各試件的力-位移曲線也未出現剛度退化情況。而點陣加勁板則表現為延性破壞模式，載入過程中亦發生剛度退化；增大面板厚度、增加板厚、減小縱向與橫向加勁間距等方法均會有效提高GFRP複合三明治板的整體力學性能。其中增大上面板厚度對板塊的承載力提高程度最大，增加板厚對板塊的剛度提高最為明顯；若複合板高度、面板厚度和板塊的點陣加勁總量相同，點陣間距小但單點加勁弱的試件剛度退化更為明顯、耗能能力和延性會更好。同時，增加面板厚度並不能明顯提高試件的極限承載力；三明治夾芯板理論分析方法能夠很好地模擬複合三明治板塊的力學性能，其平均誤差約為7%；在充分考慮了粘結層的作用後，ABAQUS有限元分析能夠很好地模擬複合三明治板塊的力學性能；以上系列保溫牆體及連線件的相關研究內容及成果可為裝配式建築、綠色節能建築的設計提供理論基礎，具有良好的社會效益和經濟效益。