保温板对复合剪力墙抗震性能影响研究

保温板对复合剪力墙抗震性能影响研究

朱昱良

江苏超之康建筑工程有限公司

摘要：基于对“保温板对复合剪力墙抗震性能影响”的探讨研究，文章将整体内容主要划分为研究意义、实验与实验结果总结这三个部分，希望能为有关人士提供帮助。

关键词：保温板；复合剪力墙；抗震性能

引言：随着社会经济水平与人民生活质量的不断提高，我国建筑工程整体数量也在迅速增加，在这种大背景下，传统的施工方法已然难以跟上时代的步伐，而装配式建筑却凭借自身便捷高效的优势，得到了愈发广泛的应用。而保温板与复合剪力墙作为装配式建筑施工具有代表性的方法之一，前者对复合剪力墙抗震性能研究也是非常重要的，这不仅能有效提高装配式建筑的质量，也能在极大程度上强化其在投入使用之后的安全性，进而为我国装配式建筑建设行业的蓬勃发展提供有力的推动力量。

一、研究保温板对复合剪力墙抗震性能影响的重要意义

近年来国家各行各业都在迅猛发展，但在经济快速增长的同时，我国能源却日益紧缺化，特别是对于建筑行业来讲，由于其过于突出的能耗，导致其在资源节约方面越来越紧迫，但同时也正是在这种紧迫状态的推动下，建筑绿色施工技术与新型保温材料被不断研发并应用，从而在达成节能减排目的的基础上，保证建筑整体质量不受影响。而围护结构保温作为建筑工程最重要的环节之一，如果不能确保其施工质量，则不仅保温效果会大幅下降，甚至还会埋下极大的安全隐患。目前国内外学者在此方面的研究重点，多集中在外保温系统防水火与防裂缝等问题上，但抗震性能研究却很少，再加上我国地震发生的频次相对较高，所以为尽可能避免外保温系统在地震中严重受损或脱落，针对保温板对复合剪力墙抗震性能影响展开进一步的深入研究已势在必行[1-2]。

二、保温板对复合剪力墙抗震性能影响实验

（一）试件设计

为判断保温板是否会对复合剪力墙抗震性能产生影响，及明确其影响程度，我们分别设计出001、002与003三个试件，其中001与002加芯保温复合剪力墙，在阻燃与保温方面效果良好；而003作为一种陶粒混凝土实心剪力墙，其在此次实验中被用于和其它两个构件进行对比，进而达成提高保温板复合剪力墙抗震性能评估准确性的目的。进一步明确保温板具体会产生的影响与力度。

（二）钢筋及应变片布置

在选好符合实验质量与规格要求的横向与竖向钢筋、箍筋与拉结筋等材料的基础上，还应注重以下几点：①通常情况下，中部与下部分为复合剪力墙试件最薄弱的位置，而墙与加载梁和地梁重叠的位置则稍次之，因此，若想合理降低观察墙重点监测位置受力情况的工作量，并提高监测数据的精准性，将钢筋及混凝土应变片只要布置在这两处即可[3]。

（三）实验装置及实验方法

实验针对上述三个试件进行低周反复荷载实验。通常在实验实际开始之前，相关人员必须先进行预加载实验，保证连接复合剪力墙与作动器的螺丝没有松动，且要确保计算机上数值处于正常状态，不会对实验造成阻碍与影响。经实践证明，若想尽量保证荷载施加过程中实验数据的准确性与实时性，可以使用位移传感器或百分表等设备；裂缝描绘和实验记录工作，应由此次实验总管理人员，挑选可靠且有责任心的实验人员负责[3]；实验人员还应将四个位移计，两两分别先后安装在地梁两端及其相对应的上部，其中前者可以有效消除水平方向的误差，另外两个则具有消除竖向误差的作用；这对于实验误差消除与结果精确性的提升是非常有帮助的[5]。

1.实验装置

本次实验开展的地点为校园实验室；所使用的设备为电液伺服加载系统，主要包括固定装置、位移荷载传感器以及控制与加载这两个系统等；水平作动器与竖向作动器即为加载系统的主要构成，其中向前者施加的液压千斤顶为100T，向后者施加的液压千斤顶为200T。

2.实验方法

因为地震带来的破坏作用方向是水平的，所以应在试件屈服之前，采取每级循环一次的方法，之后加载所根据的极差，则应为位移值的倍数，每级循环的次数为3；如果正与负任意方向的水平荷载，已经下降到不足峰值数据的百分之八十五，则可停止实验。此次加载方式选择的是位移控制法，并且已将实验特征作为根据科学编出加载谱。为使低周往复加载的均匀和连续符合标准，必须要保证加载与卸载速率相同。

（三）实验结果分析

1.破坏模式

上述已经提到过，001试件和002试件基本没有差别，除所使用的混凝土材料不同，而经过实验我们可以发现，裂缝首先会在复合剪力墙靠下的位置以水平方向出现，再逐渐向斜裂缝发展变化。而在荷载逐步增加之后。001与002上出现的裂缝则主要集中在墙的上部，且逐渐汇合成交叉裂缝。试件端部只要出现一条裂缝，就会在短时间内迅速涌现多条，在反复推拉中试件右下角混凝土被压碎，露出钢筋且受压变形，至此，可宣布001与002试件破坏。而003在加载的初始阶段，斜向裂缝首先出现在复合剪力墙的中下部分，在荷载逐步提高的情况下，裂缝数量增加且出现多条交叉裂缝，使得试件表面出现多个菱形痕迹；实验再继续，复合剪力墙表层会出现逐渐脱落现象，钢筋随之屈服并变形，如果当承载力达到极值，水平荷载骤降至极值的百分之八十五之下，则可判定为试件破坏。

2.刚度退化

三个试件从实验初始阶段，直到出现水平裂缝与斜裂缝，刚度退化曲线斜率和速率都是高于正常状态的；从此阶段再到峰值荷载点，刚度退化斜率则较低于正常标准，同时速率降低；三个试件在处于破坏阶段的时候，刚度退化速率已经基本相同；加载到刚度值几乎为直线的情况下，试件破坏。总的来讲，001与002由于材质、规格与质量都相差无几，所以其初始刚度也基本一样，这种情况下，二者的退化趋势十分接近；但002的退化速度相对于前者有较明显的加快趋势。

当复合剪力墙加入保温板之后，其最初刚度大概为30.6 kN/mm，相比较陶粒混凝土且实心的003试件来讲，降低幅度大概为27.3%。造成这一问题的主要原因如下：由于复合剪力墙中通常存在无法填补的孔洞，所以很容易使应力在实验的弹塑性阶段被集中，进一步使裂缝形成与刚度退化的速度更快。由此可得出结论，复合剪力墙的初始刚度，会在保温板的影响下有所降低。

3.耗能性能

每级循环加载与卸载的过程，都是在低周往复荷载实验中对能量的吸收和释放，与此同时，这两个过程中所吸收能量的差，即为循环中总共的耗能。滞回环面积是建筑工程施工中衡量抗震耗能的常用方法，而在本次实验中，则可用此方法计算三个试件，在开裂、屈服和峰值这三个阶段的能量耗散系数。经过对比，可发现001在上述三个阶段的能量耗散系数，分别是002试件的1.147、1.13、1.129 倍；分别是试件003的1.193、1.174、1.173倍；002在上述三个阶段的耗散系数，分别为003的1.155、1.153、1.152 倍。由此可见，陶粒混凝土复合剪力墙整体的耗能性能，要好于以001与002为代表的普通混凝土复合剪力墙。另外，在对保温板复合剪力墙与普通剪力墙进行对比后发现，前者在上述三个阶段的能量耗散系数均较高，由此可得出结论：保温板能帮助复合剪力墙吸收更多的地震影响，综合抗震性能高于普通剪力墙，可以被广泛应用于我国地震频次较高区域的建筑施工中。

三、实验结论

第一，复合剪力墙中间在放置保温板的情况下，会先出现水平裂缝并逐渐向斜向裂缝发展，分布位置与破坏位置基本一致；而普通剪力墙则会先出现斜向裂缝，并在持续加载的过程中发展成多条交叉裂缝，并通常按照表面材料逐步脱落-钢筋变形-底部出现水平主裂缝的步骤，直至最后墙板因无法承受荷载而被剪切破坏。

第二，在耗能分析之后可得出结论，保温板复合剪力墙相比较普通剪力墙来讲，耗能系数提升幅度大概为百分之四，对建筑抗震很有帮助；当复合剪力墙加入保温板之后，其最初刚度大概为30.6 kN/mm，相比较陶粒混凝土且实心的003试件来讲，降低幅度大概为27.3%；而003的延性系数为3.16，,相比较001降低幅度大概为28.4%，这说明保温板会在一定程度上降低复合剪力墙初始的刚度，但延性优势还是非常显著的。

结束语：

总而言之，现如今我国建筑市场上各种保温体系与保温方法层出不穷，但却很少有企业或设计单位，针对保温体系对复合剪力墙的不利影响进行研究，在实际施工中的控制工作，也总是根据高厚数值来完成[6]。地震灾害是不可规避的，但我们可以尽量减轻像以往地震灾害带来的惨痛后果，由此可见，针对类似“保温板对复合剪力墙抗震性能影响”等主题展开实验研究是非常必要的，这样能帮助建设企业选择最优的装配材料组合形式，进而为建筑质量提供最高程度的保证。

参考文献：

[1] 马少春， 卢天豪， 鲍鹏. 保温板对复合剪力墙抗震性能影响研究[J]. 河南大学学报:自然科学版， 2022， 52(1):9.

[2] 陈浩. 一种钢丝网架保温板复合剪力墙结构:， CN212129552U[P]. 2020.

[3] 王剑， 孙伟民， 郭樟根，等. 新型复合保温板节能墙体抗震性能试验研究[J]. 新型建筑材料， 2012(10):4.

[4] 刘卫平. 小剪跨比免拆墙模复合剪力墙抗震性能试验及模拟分析[D]. 太原理工大学.

[5] 杨亚彬. 双层钢板内藏支撑复合保温剪力墙及其制作方法:.

[6] 宋春玲. HR-EPS模块复合保温剪力墙竖向承载能力试验研究[D]. 青岛理工大学， 2016.