预制混凝土夹芯墙连接件受力性能及墙体热工性能研究

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1、硕士学位论文预制混凝土夹芯墙连接件受力性能及墙体热工性能研究EXPERIMENTALSTUDYANDNUMERICALINVESTIGATIONONCONNECTOR’SMECHANICALPROPERTIESANDTHERMALPERFORMANCEFORTHEPREFABRICATEDCONCRETESANDWICHPANEL王雪明哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU375学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文预制混凝土夹芯墙连接件受力性能及墙体热工性能研究硕士研究生：王雪明导师：翟希梅教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：土木工

2、程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU375U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEXPERIMENTALSTUDYANDNUMERICALINVESTIGATIONONCONNECTOR’SMECHANICALPROPERTIESANDTHERMALPERFORMANCEFORTHEPREFABRICATEDCONCRETESANDWICHPANELCandidate：WangXuemingSupervisor：Prof.ZhaiXimeiAcademicDegree

3、Appliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要预制混凝土夹芯墙满足建筑节能和住宅产业化的要求，具有广阔的应用前景，然而国内研究处于起步阶段，需要开展进一步研究工作来支持其在实际工程中的应用。连接件是预制混凝土夹芯墙中保证内叶、外叶

4、和保温层协同工作的关键部件，其力学性能关系到墙体的安全性和耐久性，而预制混凝土夹芯外墙的热工性能优劣直接决定着预制装配式建筑的保温隔热性能和建筑能耗。为此，本文针对预制装配式混凝土夹芯墙体系，展开了内、外叶间复合式连接件的受力性能与夹芯墙的热工性能试验及数值模拟研究。首先，对设置复合式连接件的预制混凝土夹芯墙体进行了单侧拉拔、单侧剪切、双侧拉拔、双侧剪切共计84个试件的试验研究工作，获得了复合式连接件的抗拉和抗剪受力性能，并就连接件与钢筋网片的位置关系对极限承载力的影响进行了分析。结果表明：单个连接件的拉拔承载力均值为12.1kN~27.3kN，抗剪承载力均值为15.5kN~18.8kN，

5、具有较大的安全储备；拉拔破坏和剪切破坏均属于脆性破坏；连接件与分布钢筋的位置关系对极限承载力几乎没有影响，但外叶墙钢筋网片能够延缓连接件十字叉的拔出过程；基于锥形体拉拔破坏模式，提出了适用于复合式连接件的拉拔承载力计算公式，并得到了试验结果的验证；提出了适用于单侧和双侧剪切的受力模型，基于ABAQUS对连接件穿心钢筋的剪切性能进行了有限元分析，得到了实验结果的验证。其次，展开对预制混凝土夹芯墙体热工性能的试验研究。根据夹芯保温层厚度、保温层材料、墙体中连接件位置的不同设计并制作了4片夹芯墙，采用热箱-热流计法对墙体的传热系数进行了实测，并与各墙体传热系数的理论计算值进行了对比，结果表明：连

6、接件位置形成的热桥，导致墙体平均传热系数增大约32.4%；保温层厚度与保温层材料对墙体传热系数有显著的影响；墙体传热系数理论值均明显小于试验结果，这是由于连接件使墙体传热过程由一维变成了多维，基于一维传热假设的传统理论计算方法不再适用于本文墙体传热系数的计算。最后，基于通用有限元软件ANSYS对设置有复合式连接件的预制混凝土夹芯保温墙体进行了数值模拟，分析了连接件的热桥效应，在有限元模型得到试验结果验证的基础上，对影响墙体传热系数的各项因素包括各材料导热系数、保温层厚度、连接件布置间距等展开扩大参数分析，结果显示：传热系数的有限元结果与试验均值相对误差在30%之内，且由数值模拟获得的各试验

7、墙体内、外表面温度、内表面热流密度、传热系数变化规律与试验结果完全相同，证实-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文本文有限元模型能够模拟带有连接件墙体的传热过程；在复合式连接件及附近，温度急剧变化，热流密度增大非常明显，热桥效应显著；连接件穿心钢筋的外裹尼龙使墙体传热系数降低约15.4%，但增加外裹尼龙的厚度对墙体热工性能的改善作用有限；穿心钢筋、混凝土、保温层以及外裹尼龙材料的导热系数皆对墙体传热系数有较大影响，其中穿心