发泡水泥复合屋面板负风压承载力的理论分析与试验研究

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摘要:发泡水泥复合屋面板(原太空板)作为现代建筑中一种重要的建筑材料,不仅克服了混凝土板自重大的缺点,而且克服了轻质压型钢板在耐久、防水等方面存在的不足。同时,其生产过程环保,组成材料可循环利用,在国家提倡节能减排的号召下,具有广阔的发展前景。然而,随着GB50009-2012《建筑结构荷载规范》的修订,明确了所有围护结构都应计入阵风系数,使得屋面设计风荷载值增大,尤其是在宁波、福建等有强阵风袭击的沿海地区,增大的风荷载设计值对屋面板的使用提出了更高的要求,同时,当建筑的迎风面有入口时,受到从入口吹入的自下而上的风荷载作用,屋面板下表面受风压力作用,上表面受风吸力作用,整体受到一个很大的向上的升力,引起屋面负风压问题,易造成较大的工程安全事故。因此,本文将对发泡水泥复合屋面板在房屋端区使用时的负风压引起的反向承载力进行研究,看其是否能够承受增大的风荷载设计值,为屋面板的适用基本风压地区范围提供理论依据。本文从屋面板自身结构出发,结合素混凝土受弯构件的承载力计算公式,提出发泡水泥复合屋面板的负风压计算方法,并得到6种常用发泡水泥屋面板在房屋端区使用时能够承受的基本风压值,同时,通过试验研究和数值模拟的方法验证了理论计算的可靠性,为发泡水泥复合屋面板的负风压承载力提供了理论支持。文章的整体思路是:首先,通过对屋面板内部结构系统的分析,分别计算面板、边肋、端肋、钢桁架的承载力,初步分析屋面板整体的破坏形式和承载力,同时,由控制承载力推算得出发泡水泥复合屋面板所能承受的基本风压值,明确屋面板适用的地区范围;其次,通过对常用尺寸屋面板的反向承载力试验研究,得到屋面板的破坏形式、破坏承载力以及边肋和端肋的荷载-挠度曲线,验证屋面板负风压承载力理论分析和计算的正确性;最后,通过ANSYS有限元软件建立屋面板模型并进行非线性求解分析,再次验证该理论方法的可靠性。
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