《非金属面结构保温夹芯板设计规程 CECS445：2016》

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《非金属面结构保温夹芯板设计规程 CECS445：2016》

中国工程建设协会标准
非金属面结构保温夹芯板设计规程

Specification for design of non-metal face structural insulating sandwich panel


CECS 445：2016

主编单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院

陆宇皇金建材(河源)有限公司

批准单位：中国工程建设标准化协会

施行日期：2016年11月1日

中国工程建设标准化协会公告
第253号


关于发布《非金属面结构保温夹芯板设计规程》的公告     根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2013年第一批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》(建标协字[2013]057号)的要求，由哈尔滨工业大学深圳研究生院和陆宇皇金建材(河源)有限公司等单位编制的《非金属面结构保温夹芯板设计规程》，经本协会建筑与市政工程产品应用分会组织审查，现批准发布，编号为CECS 445：2016，自2016年11月1日起施行。


中国工程建设标准化协会
二〇一六年六月二十八日
前言     根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2013年第一批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》(建标协字[2013]057号)的要求，规程编制组在大量试验和研究及广泛征求意见的基础上，制定本规程。

    本规程共分6章和1个附录。主要内容包括：总则、术语和符号、材料、基本规定、非金属面结构保温夹芯板计算、连接计算等。

    本规程由中国工程建设标准化协会建筑与市政工程产品应用分会归口管理，由哈尔滨工业大学深圳研究生院(地址：广东省深圳市南山区西丽大学城哈工大研究生院E407，邮政编码：518055)负责解释。在使用过程中如发现需要修改或补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。

   
主编单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院

              陆宇皇金建材(河源)有限公司

   
参编单位：胜利油田新大管业科技发展有限责任公司

              中国聚氨酯工业协会

              卓达房地产集团有限公司

              深圳市和美建筑节能科技发展有限公司

   
主要起草人：查晓雄 周国富 刘锋 吕磊 吴永太 郭阴生 王晓明 杜文华 唐智荣 周雪清 陶佳栋 周海峰 周国雄

   
主要审查人：刘健 王荣辉 隋莉莉 赵群昌 余敏 王洪欣 王海洋

1 总则

1 总则

1．0．1 为在非金属面结构保温夹芯板的设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全、可靠、经济、合理，制定本规程。

1．0．2 本规程适用于工业与民用建筑采用的围护结构、轻型屋面、吊顶板等用的非金属面结构保温夹芯板的设计。

1．0．3 非金属面结构保温夹芯板设计除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

 

2 术语和符号

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2．1 术语

2 术语和符号

2．1 术语

2．1．1 保温夹芯板 insulating sandwich panels

    由上、下两层板材为面板，中间填充保温轻质芯材，采用一定的成型工艺将两者组合成一体的复合板材。

2．1．2 非金属面结构保温夹芯板 structural insulated sand-wich panels

    上、下两层面板是非金属．在建筑中兼有围护与承重作用的非金属面保温夹芯板，能独立承受自重荷载、上部围护板传来的自重荷载及风等横向荷载。

2．1．3 面板 facing

    夹芯板上、下表面的板状材料。

2．1．4 保温芯材 insulating core

    上、下面板之间的保温材料。

2．1．5 粘结材料 bonding material

    粘结上、下面板和中间保温芯材并使之成为一个整体的材料。

2．1．6 紧固件 fastener

    连接夹芯板和支撑框架的构件，是非金属面结构保温夹芯板连接的重要部分。

2．2 符号

2．2 符号

2．2．1 材料性能：

    B——夹芯板抗弯刚度；

    B
_S——夹芯部分抗弯刚度；

    B
_F1、B
_F2——上、下面板的弯曲刚度；

    E
_C——芯材拉伸和压缩模量的平均值；

    E
_F——面板弹性模量；

    E
_F1——上钢板弹性模量；

    E
_F2——下钢板弹性模量；

    f
_F——面板抗拉或抗压强度设计值；

    f
_Cc——芯材承压强度标准值；

    f
_Ct——芯材初始抗拉强度；

    f
_Cv——芯材的剪切强度值；

    f
_CtD——芯材老化后的抗拉强度；

    G
_Ct——考虑徐变时芯材剪变模量；

    G
_C——芯材初始剪变模量。

2．2．2 作用和作用效应：

    M
_F——面板单独承担的弯矩；

    M
_S——夹芯板上、下面板轴力形成的弯矩；

    N
_F1、N
_F2——上、下面板轴力：

    V
_F——面板剪力；

    V
_S——夹芯部分的剪力；

    N——轴向压缩荷载；

    N
_cr——整体轴向屈曲荷载；

    N
_S——为夹芯板的欧拉临界荷载；

    N
_F——为夹芯板面板欧拉临界荷载；

    N
_C——芯材临界荷载；

    N
_e——轴向偏心荷载设汁值；

    σ
_Ccd——支座处芯材受压应力；

    σ
_F——面板拉应力或压应力；

    σ
_F1、σ
_F2——上、下面板的应力；

    τ
_C——芯材的剪应力；

    △——横向荷载引起的总变形(mm)；

    △
_b——夹芯板弯曲引起的变形(mm)；

    △
_s——夹芯板剪切引起的变形(mm)。

2．2．3 几何参数：

    A
_F——面板面积；

    A
_S——单位宽度芯材面积；

    A
_v——夹芯板的剪切面积；

    A
_n——面板的净截面积；

    e——上、下面板中和轴之间距离；

    I
_F1、I
_F2——上、下面板横截面的惯性矩；

    L——板长；

    t
₁——上面板厚度(mm)；

    t
₂——下面板厚度(mm)。

2．2．4 计算系数和其他：

    k——剪切刚度影响参数；

    n——老化速率系数；

    T——温度(℃)；

    R——湿度；

    γ
_c——芯材剪切强度材料分项系数；

    j
_t——徐变系数；

    M、N、C——老化常数；

    φ——轴向荷载与横向荷载共同作用时的变形放大系数。

3 材料

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3．1 非金属面板

3 材 料

3．1 非金属面板

3．1．1 非金属面结构保温夹芯板面板材料可为膨胀蛭石板、纤维水泥平板、无石棉纤维增强硅酸钙板、玻璃纤维增强水泥板、玻纤增强无机板、维纶纤维增强水泥平板。

3．1．2 膨胀蛭石板符合现行行业标准《膨胀蛭石》JC／T 441中的有关规定。

3．1．3 纤维水泥平板应符合现行国家行业标准《纤维水泥平板 第1部分：无石棉纤维水泥平板》JC／T 412．1中的有关规定。

3．1．4 无石棉纤维增强硅酸钙板应符合现行行业标准《建筑结构保温复合板》JG／T 432中的有关规定。

3．1．5 玻璃纤维增强水泥板应符合现行行业标准《玻璃纤维增强水泥外墙板》JC／T 1057和《外墙用非承重纤维增强水泥板》JG／T 396中的有关规定。

3．1．6 玻纤增强无机板应符合现行协会标准《装配式玻纤增强无机材料复合保温墙板应用技术规程》CECS 396的有关规定。

3．1．7 维纶纤维增强水泥平板应符合现行行业标准《维纶纤维增强水泥平板》JC／T 671中的有关规定。

3．1．8 非金属面结构保温夹芯板的力学性能指标应按本规程附录A中的试验方法确定。

 

3．2 芯材

3．2 芯材

3．2．1 非金属面结构保温夹芯板芯材宜为硬质泡沫芯材和无机芯材。

3．2．2 硬质泡沫芯材应符合下列规定：

    1 模塑／挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(EPS／XPS)应符合现行国家标准《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》GB／T 10801．1、《绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料》GB／T 10801．2中的有关规定，且EPS密度不应小于20kg／m³，XPS密度不应小于25kg／m³。

    2 硬质聚氨酯泡沫塑料(PU)应符合现行国家标准《建筑绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料》GB／T 21558中的有关规定。

3．2．3 无机芯材应符合下列规定：

    1 岩棉应符合现行国家标准《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》GB／T 11835中的有关规定。

    2 膨胀蛭石应符合现行国家行业标准《膨胀蛭石》JC／T 441中的有关规定。

    3 棉和玻璃棉应符合现行国家标准《绝热用玻璃棉及其制品》GB／T 13350中的有关规定。

3．2．4 芯材的力学性能指标应按本规程附录A中的试验方法确定。

3．2．5 芯材的剪变模量应按本规程附录A第A．2．4条的试验确定，在没有试验的情况下可按表3．2．5取值。

表3．2．5 芯材的剪变模量G_C取值表

注：ρ为芯材密度(kg／m³)。

3．2．6 考虑徐变影响时，芯材剪变模量G
_Ct应按下式计算：

式中：G
_Ct——考虑徐变时芯材剪变模量(MPa)；

          G
_C——芯材初始剪变模量(MPa)；

          j
_t——徐变系数，应按本规程附录A中第A．2．8条通过试验测得，在没有准确试验数据的情况下，可按本规程3．2．7条采用。

3．2．7 在没有准确试验数据的情况下，徐变系数j
_t可按下列方式采用：

    1 对于聚苯乙烯、聚氨酯：2000h情况下，j
_t取2．4；100000h情况下，j
_t取7．0。

    2 对于岩棉、玻璃棉：2000h的情况下，j
_t取1．0；100000h的情况下，j
_t取2．0。

3．2．8 芯材抗拉强度f
_Ct和老化后抗拉强度f
_CtD按本规程附录A第A．2．2第和第A．1．4条的有关抗拉和老化试验确定。如果没有试验数据，老化后抗拉强度值f
_CtD也可按下列公式计算：

式中：f
_CtD——芯材老化后的抗拉强度(MPa)；

          f
_Ct——芯材初始抗拉强度(MPa)；

          t——时间(h)；

          n——老化速率系数；

          T——温度(℃)；

          R——湿度(％)；

          M、N、C——芯材老化常数，可按表3．2．8的规定取值。

表3．2．8 芯材老化常数

芯材	M	N	C
岩棉	—5500	0.057	9.00
玻璃棉	—5700	0.054	9.76
环戊烷聚氨酯	—2500	0.026	3.00

 

3．3 粘结剂

3．3 粘结剂

3．3．1 粘结剂应有比芯材具有更高的强度和耐久性、更低的热敏感性等性能，其粘结性能应按本规程附录A第A．2．14条的有关规定确定。

3．3．2 粘结剂应符合相关标准的规定。其中甲醛含量应达到现行国家标准《室内装饰材料 人造板及其制品中甲醛释放量》GB 18580中E1级的有关规定，释放量应小于1．5mg／L。

 

3．4 紧固件与加劲件

3．4 紧固件与加劲件

3．4．1 紧固件宜采用自攻螺钉或螺栓，应符合现行国家标准《开槽盘头自攻螺钉》GB／T 5282、《十字槽盘头自钻自攻螺钉》GB／T 15856．1、《十字槽沉头自钻自攻螺钉》GB／T 15856．2、《十字槽半沉头自钻自攻螺钉》GB／T 15856．3、《六角法兰面自钻自攻螺钉》GB／T 15856．4、《六角头螺栓C级》GB／T 5780、《紧固件机械性能自钻自攻螺钉》GB／T 3098．11等中的有关规定。

3．4．2 为提高非金属面结构保温夹芯板受力性能，夹芯板内可设置增强抵抗外载的加劲件，宜采用槽钢或工字钢。

3．4．3 内置加劲件采用彩色涂层钢板时，应符合现行国家标准《彩色涂层钢板及钢带》GB／1、12754中的有关规定。

3．4．4 内置加劲件采用压型钢板时，应符合现行国家标准《建筑用压型钢板》GB／T 12755中的有关规定。内置加劲件采用不锈钢时，应符合现行国家标准《不锈钢热轧钢板和钢带》GB／T 4237中的有关规定。

4 基本规定

4 基本规定

4．0．1 非金属面结构保温夹芯板承受的重力荷载、风荷载等荷载及荷载组合应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定，地震作用应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011确定。

4．0．2 长期荷载下，应根据本规程第3．2．6条考虑徐变对非金属面结构保温夹芯板芯材剪变模量的影响，根据本规程第3．2．8条考虑老化对芯材抗拉强度的影响。

4．0．3 在可能受冲击荷载及振动影响的建筑物中，非金属面结构保温夹芯板应符合本规程附录A中第A．2．16条的有关规定要求。

4．0．4 非金属面结构保温夹芯板设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计，计算基于弹性范围。非金属面结构保温夹芯板结构设计使用年限为25年，但非金属面结构保温夹芯板实际使用年限，还同面板、芯材、粘结剂三种材料的使用年限有关，取两者中的较小值。

4．0．5 非金属面结构保温夹芯板在满足本规程第3．3．1条的有关规定下，其承载力应按下式验算：

式中：γ
₀——结构重要性系数，对安全等级为一级的结构构件，不应小于1．1；对安全等级为二级的结构构件，不应小于1．0；

          S
_d——作用组合的效应设计值(N)；

          R
_d——构件承载力设计值(N)；

          R
_c——构件承载力标准值(N)；

          γ——抗力分项系数，取2．0。

4．0．6 非金属面结构保温夹芯板结构或构件的变形限值应满足下列规定，非金属面结构保温夹芯板变形按本规程第5．1节计算：

    1 屋面板和天花板：短期荷载引起的挠度，不应超过跨度的1／200；长期荷载引起的挠度(包括徐变影响)，不应超过跨度的1／100；

    2 墙面板：挠度不应超过跨度的1／100。

4．0．7 非金属面结构保温夹芯板应尽量避免承受垂直于面板的平拉或平压局部集中载荷。

4．0．8 非金属面结构保温夹芯板在规定的设计使用年限内应符合下列规定：

    1 所有的材料应具有物理和化学稳定性，材料之间的反应应发生得比较缓慢；

    2 所有的材料应自然地抵抗或者经处理或被保护后，防止各种侵蚀；

    3 所有的材料应互相兼容。

    对有防火和腐蚀要求的结构，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016、《室内空气质量标准》GB／T 18883和《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325的有关规定。

 

5 非金属面结构保温夹芯板计算

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5．1 非金属面结构保温夹芯板内力与变形计算

5 非金属面结构保温夹芯板计算


5．1 非金属面结构保温夹芯板内力与变形计算

5．1．1 非金属面结构保温夹芯板的内力(图5．1．1)计算应符合下列规定：

图5．1．1 非金属面结构保温夹芯板内力

    1 弯矩M组成应按下列公式计算：

式中：M
_F——面板单独承担的弯矩(N·mm)，按本规程第5．1．2节的规定取值；

          M
_S——夹芯板上、下面板轴力形成的弯矩(N·mm)，按本规程第5．1．2条的规定取值；

          N
_F1、N
_F2——上、下面板轴力(N)，大小相等方向相反；

          M
_F1、M
_F2——上、下面板弯距(N·mm)；

          e——上、下面板中和轴之间距离(mm)。

    2 剪力V组成按下式计算：

式中：V
_F——面板剪力(N)；

          V
_S——夹芯部分的剪力(N)，按本规程第5．1．2条的规定取值。

5．1．2 非金属面结构保温夹芯板在横向均布荷载作用下的内力(图5．1．2)应按下列公式计算：

图5．1．2 横向均布荷载q作用下的非金属面结构保温夹芯板内力

式中：B
_S——夹芯部分的抗弯刚度(N·mm²)；

          E
_F1、E
_F2——上、下面板的弹性模量(MPa)；

          G
_C——芯材的剪切模量(MPa)；

          L——夹芯板跨度(mm)；

          A
_S——单位宽度芯材面积(mm²)，A
_S＝e；

          B
_F1、B
_F2——上、下面板绕自身的抗弯刚度(N·mm²)；

          I
_F1、I
_F2——上、下面板横截面的惯性矩(mm
⁴)；

          β
₁、β
₂、β
_q、k
_q——参数。

5．1．3 在横向均布荷载作用下，跨中挠度应按下列公式计算(图5．1．3-1、图5．1．3-2)：

式中：△——横向荷载引起的总变形(mm)；

          △
_b——夹芯板弯曲引起的变形(mm)；

          △
_s——夹芯板剪切引起的变形(mm)；

          b——夹芯板宽度(mm)；

          c——芯材厚度(mm)；

          e——面板形心间距离(mm)；

          h——夹芯板厚度(mm)；

          t
₁——上面板厚度(mm)；

          t
₂——下面板厚度(mm)。

    当上、下面板材料、厚度相同时，公式(5．1．3-1)、公式(5．1．3-2)可简化为：

式中：E——面板弹性模量(MPa)；

          B——夹芯板抗弯刚度(N·mm²)。

5．1．4 内配加劲件非金属面结构保温夹芯板在横向均布荷载作用下，非金属面结构保温夹芯板跨中挠度和内力应乘以下列分配系数c：

式中：c——夹芯板刚度分配系数；

          △1——向均布荷载作用下，无加劲件非金属面结构保温夹芯板跨中挠度(mm)，按本规程公式(5．1．3-1)计算；

          △2——横向均布荷载作用下，内配加劲件非金属面结构保温夹芯板跨中挠度(mm)，按现行国家规范《钢结构设计规范》GB 50017计算。

5．1．5 非金属面结构保温夹芯板在轴向荷载和横向荷载共同作用下变形应乘以下列放大系数：

式中：φ——轴向荷载与横向荷载共同作用时的变形放大系数；

          N——轴向压缩荷载(N)；

          N
_cr——整体轴向屈曲荷载(N)，按本规程公式(5．3．1-3)计算。

 

5．2 非金属面结构保温夹芯板应力计算

5．2 非金属面结构保温夹芯板应力计算

5．2．1 非金属面结构保温夹芯板在横向荷载下应力应按下列公式计算(图5．2．1)：

图5．2．1 非金属面结构保温夹芯板内力分布图

式中：σ
_F1、σ
_F2——面板的压应力、拉应力(MPa)；

          σ
_F11、σ
_F12——上面板的压应力、拉应力(MPa)；

          σ
_F21、σ
_F22——下面板的压应力、拉应力(MPa)；

          d
₁₁、d
₁₂、d
₂₁、d
₂₂——上、下面板的压、拉翼缘到中和轴的距离(mm)；

          I
_F1、I
_F2——上、下面板截面惯性矩(mm
⁴)；

          τ
_C——芯材的剪应力(MPa)；

          τ
_F1、τ
_F2——上、下面板的剪应力(MPa)；

          V
_F1、V
_F2——上、下面板承担的剪力(N)。

5．2．2 非金属面结构保温夹芯板在轴向荷载和横向荷载共同作用下应力应乘以放大系数φ，φ按本规程公式(5．1．5)取值。

5．2．3 支座处芯材压应力的计算应符合下列规定：

式中：k——分布系数，应按本规程附录A中第A．2．10条的试验来确定。在缺少试验结果的情况下对硬质塑性泡沫材料，取k＝0．5；对矿物棉，k＝0；

          L
_s——支承宽度(mm)；

          e——上、下面层中心线间的距离(mm)。当e＞100mm时，e取100mm。

图5．2．3 支座处抗力图

 

5．3 非金属面结构保温夹芯板承载力计算

5．3 非金属面结构保温夹芯板承载力计算

5．3．1 非金属面结构保温夹芯板轴心受压作用下承载力计算应符合下列规定：

    1 面板强度应满足下式要求：

式中：σ
_F——面板拉或压应力(MPa)，应按本规程第5．2节计算；

          f
_F——面板抗拉或抗压强度设计值(MPa)，应按本规程附录A中第A．2．1条的试验进行确定。

    2 整体屈曲承载力应按本规程附录A试验确定，也可按下列公式计算：

式中：N——轴向荷载(N)；

          N
_S——为夹芯板的欧拉临界荷载(N)；

          N
_F——为夹芯板面板欧拉临界荷载(N)；

          N
_C——芯材临界荷载(N)；

          N
_cr——为夹芯板整体屈曲承载力设计值(N)；

          G
_Ce——等效芯材剪切模量(MPa)；

          G
_C——芯材核心剪切模量(MPa)。

5．3．2 非金属面结构保温夹芯板偏心受压作用下承载力计算应符合下列规定：

    非金属面结构保温夹芯板面板强度应该满足下列要求：

式中：N
_e——轴向偏心荷载设计值(N)；

          A
_F——面板的横截面面积(mm²)；

          C
_e——偏心荷载系数；

          A
_v——夹芯板的剪切面积(mm²)；

          d——荷载偏心，从截面中心到荷载作用线之间的距离(mm)；

          E
_F——夹芯板面板弹性模量(MPa)；

          I——夹芯板的惯性矩(mm
⁴)；

          L——夹芯板的跨度(mm)；

          r——夹芯板的回转半径(mm)；

          y
_c——夹芯板的中心到最外端压缩边缘的距离(mm)。

5．3．3 非金属面保温板夹芯板在横向均布荷载作用下承载力计算应符合下列规定：

    1 面板强度应满足下列要求(图5．3．3-1)：

    式中：σ
_F——面板拉应力或压应力(MPa)，应按本规程第5．2节计算。

    2 支座处芯材剪切强度应满足下式要求(图5．3．3-2)：

式中：τ
_C——芯材的剪应力(MPa)，应按本规程第5．2节计算；

          f
_Cv——芯材的剪切强度值(MPa)，应根据本规程附录A中第A．2．4条和第A．2．5条的有关试验确定；

          γ
_C——芯材剪切强度材料分项系数，取2．0。

    3 非金属面结构保温夹芯板支座处芯材承压强度应按下式计算(图5．3．3-3)：

式中：σ
_Cc——支座处芯材受压应力(MPa)，应按本规程第5．2．3条确定；

          f
_Cc——芯材承压强度标准值(MPa)，应按本规程附录A中第A．2．3条的有关试验确定。

5．3．4 非金属面结构保温夹芯板皱曲破坏承载力计算应符合下列规定(图5．3．3-4)：

图5．3．4 局部稳定

    对于面板为厚度小于3mm的欧松板，在轴压荷载作用、偏压荷载作用以及横向荷载作用下，受压面板皱曲破坏承载力应按下式计算：

式中：E
_F——在荷载施加方向的面材弹性模量(MPa)，应按本规程附录A中第A．2．1条的试验进行确定；

          E
_C——垂直于面板方向的芯材弹性模量(MPa)，应按本规程附录A中第A．2．1条的试验进行确定；

          G
_C——垂直于面板并平行于荷载施加方向的芯材剪切模量(MPa)，应按本规程第3．2．4条中的规定取值；

          k
₁——常数，一般取值0．65，如果材料制造缺陷可取0．5。

 

6 连接计算

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6．1 一般规定

6 连接计算

6．1 一般规定

6．1．1 紧固件的数量和配置应满足下列要求：

    1 对于结构紧固件，每个作金属面结构保温夹芯板的支承端至少有两个紧固构件，紧固构件间的最小距离应大于夹芯板厚且不小于50mm。

    2 对于非结构紧固件，紧固构件间的距离不应大于600mm。

6．1．2 紧固件应固定于结构构件上，保证连接可靠。

 

6．2 连接计算

6．2 连接计算

6．2．1 连接处应考虑下列荷载作用：

    1 风吸力和面板温差引起的拉力荷载；

    2 板自重；

    3 板上额外构件的重量；

    4 面板的温差膨胀及可能的膜作用引起的剪力荷载。

    5 对承受重复荷载的连接，应按本规程附录A中第A．2．17条的试验方法考虑其影响。

6．2．2 非金属面结构保温夹芯板连接的拉伸承载力应按本规程附录A中第A．2．17条的方法进行试验获得。

6．2．3 非金属面结构保温夹芯板连接的剪切承载力应按本规程附录A中第A．2．17条的方法进行试验获得。

    在没有试验数据的情况下，当紧固件的布置满足下列条件时(如图6．2．3-1)连接的剪切承载力可按下列方法确定：

    1 孔壁破坏或紧固件倾斜(图6．2．3-2)可按下式计算：

    2 面板净截面(图6．2．3-3)抗拉承载力可按下式计算：

式中：A
_n——面板的净截面积(mm²)。

6．2．4 所有支座处的支撑宽度不应小于40mm，且应该沿着板端方向连续。

6．2．5 非金属面结构保温夹芯板间的连接应采用防水密封胶材料。

 

附录A 试验方法和要求

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A．1 一般规定

附录A 试验方法和要求

A．1 一般规定

A．1．1 构件性能试验取样应取至少3个试件，材料性能试验至少5个试件。对一系列不同厚度的芯材，分别取最薄、最厚及中间厚度的板进行试验。试样部位：板宽边缘10％和板中间位置范围。

A．1．2 试验特征值
Xp的确定应按下式计算：

式中：
X——试验平均值；

          k
_s——分位系数，应按表A．1．2取值；

          s
_x——标准差。

表A．1．2 分位系数

试件个数	3	4	5	6	7	8	9	10	15	20	30	60	∞
ks	3.15	2.68	2.46	2.34	2.25	2.19	2.14	2.10	1.99	1.93	1.87	1.80	1.76

A．1．3 所有的试验宜在实验室室内环境中进行，并应符合下列规定：

    1 初次试验的试件，取样时间应至少为24h。质量控制试验的试件应在生产后立即取样，并记录取样时的日期、时间、温度及相关湿度。

    2 当温度和相对湿度特别重要时，试验应满足下列条件：温度：23℃±5℃

    相对湿度：50％±10％

    3 所有试样的芯材密度应与试验结果一起记录，芯材密度应从每块整板不同区域取出3个棱柱形芯材试样称重。

A．1．4 加速老化试验应符合下列规定：

    1 试样准备应按下列规定执行：

        1)加速老化试验应在板完整厚度处截取至少5个100mm×100mm试样，并要求面板完整无损。为防止腐蚀，面板切割边应涂抹硅脂保护剂。

        2)加速老化试验前，应首先根据本规程第A．2．2条确定试样未老化抗拉强度R
₀。应将试样储存在23℃±5℃的正常实验室条件下至少24h。

        3)试验前及试验后，应测量试样三个方向的尺寸，以确定其尺寸的变化。

        4)老化试验的循环应符合本条第4款的要求。循环过程中，将试样从一种条件转移到另一种条件应在5min内否则的话，应将它们放置在密闭袋中。

    2 基准老化循环C1：

    按一天24h计，基准老化循环C1经历下列过程：

    5d：温度为70℃±5℃，相对湿度为90％±10％；

    1d：温度为—20℃±5℃；

    1d：温度为90℃±5℃，且相对湿度小于15％。

    3 C2试验中试样应保存在65℃±3℃、相对湿度为100％的环境里28d。

    4 老化循环应按下列步骤进行：

    第一组：5个试件，经历1个基准老化循环C1。取出后，将试验试样放入预定的温度和湿度中。根据本规程第A．2．2条确定平均抗拉强度值记为R1。

    第二组：同上，5个试件，经历5个基准老化循环C1，得到平均抗拉强度值记为R
₅。

    第三组(需要根据第一、二组试验所得结果决定是否进行)：同上，5个试件，经历10个基准老化循环，得到平均抗拉强度值记为R
₁₀。

    第四组：5个试件，经历老化循环C2。取出后，将试验试样放入预定的温度和湿度下。根据本规程第A．2．2条确定平均抗拉强度记为R
_T。

    5 试验结果应满足下列条件：

        1)R
₁≥0．6R
₀

        2)R
₅≥0．4R
₀

        3)R
₁—R
₅≤R
₀—R
₁

        4)R
_T≥0．4R
₀

    当第三个条件不满足，则进行第三组性能老化试验，并应满足下列条件：

        5)R
₅—R
₁₀≤R
₁—R
₅或R
₁₀≥0．6R
₀。

    在上述过程中尺寸变化应小于5％。

 

A．2 材料性能试验方法

A．2 材料性能试验方法

A．2．1 面板材料拉伸、压缩试验应根据现行国家标准《夹层结构平拉强度试验方法》GB／T 1452、《夹层结构或芯子平压性能试验方法》GB／T 1453确定其屈服强度及其他性能。

A．2．2 芯材拉伸试验包括面板与芯材粘结力试验(面板粘结后)、芯材的抗拉强度(面板粘结前)，并应按下列步骤进行：

    1 采用合适的粘结剂，将方形截面试样粘结于足够刚度的加载板上。对浅压型表面，应保证加载板与面板的充分粘结(图A．2．2-1)。

    2 在拉伸试验机上逐步加载，应变率ε满足：1％／min≤ε≤3％／min。

    3 计算抗拉强度和拉伸模量应按下列公式计算：

    式中参数根据荷载-位移曲线(图A．2．2-2)确定。

    4 试验报告中应说明破坏发生在粘结处还是芯材处。

A．2．3 芯材压缩试验(图A．2．3)应符合下列规定：

    1 方形截面，面板可不用除去。

图A．2．4-1 剪切试验布置

R-半径；w-位移；L
_s-金属垫块厚度；b-试件宽度(b≥100mm)

    芯材的极限剪切强度f
_Cv应按下列公式计算：

    四点弯曲试验法宜用于薄度适当的塑性泡沫非金属面结构保温夹芯板，对厚矿棉板，试样可能在传力点(加载点和支座处)处发生压碎破坏。

    加载长度d及试件长度应适当，以避免加载点处发生压碎破坏。在剪切区域及其附近处，不应有芯材接头，试验加载至破坏应在5min～10min内。

    剪变模量可按下列公式确定：

式中：τ
_C——芯材剪应力(MPa)；

          γ
_C——芯材剪应变；

          d
_v——两个位移传感器之间的距离(mm)，约为100mm；

          △F——荷载增量(N)；

          △(w
₂—w
₁)——位移w
₁、w
₂差值(mm)。

    2 长期加载应符合下列规定：

    在＋20℃左右的温度环境中，将n≥10个样本在0．1h≤t≤1000h的时间间隔，采用同短期加载试验一样的方法，得到平均长期剪切强度／初始剪切强度(短期强度)与时间之间的函数关系曲线。基于函数曲线，还可计算出其他时间如2000h或10000h剪切强度。

A．2．5 墙体试件抗压荷载试验应符合下列规定：

    1 试验应在三个类似的试样上进行，每个构件试样的长度或高度应选择符合该构件在实际使用中的长度或高度以及1．2m的标称宽度。

    2 设备组装图(A．2．5)，应当符合下列规定的组成部分的详细要求，或者类似的组成部分。

        1)压缩仪：将一支架系于试样上端的位置，并由一根金属棒支撑。还应将一个支架系于试样其下端，支承着一个带有主轴的偏转测量装置并记录测量长度。金属棒的锥形端应位于主轴端部的孔中，金属棒和轴应当由拉伸橡胶带使两者保持接触。挠度测量装置偏差应精确到0．025mm处或更少。

        2)弯沉仪：将一根细线系在试样上端附近的一个夹具上。连接到拉伸橡胶带的自由端应系在试样下端附近的一个夹具上。将一反射镜水平附着于试样中间高度的边缘，该反射镜上有一片反射镜一半宽度的纸刻度。刻度应精确到2．5mm或更小。

    3 操作步骤应符合下列规定：

        1)加载的试验样品为底部平坦的柱。将加载的压缩载荷作用于覆盖在试样上端的钢板上。作用荷载均匀地沿平行于内表面沿线添加，并距内表面为试样三分之一的厚度。对木结构，在加载试验机上对应的0．8mm／min的加载速率是较好的。

        2)载荷变形数据：将四个压缩计附于试样表面，每一个置于试样的角落位置处(图A．2．5)以测量试样的缩短。记录读数精确到0．025mm。

        3)侧向挠度：附上两个压缩计，分别附于试样的两边(图A．2．5)。当图像的线与细线重合时，记录读数。精确到0．25mm。

    4 计算和报告应符合下列规定：

        1)对于每个压缩计，将压缩计在加载时的读数与初始读数的差作为每一荷载下的缩短。将四个压缩计的平均缩短乘以比例计算出试样的缩短，该比例为试样的长度除以压缩仪测量长度。以上述相同的方式获取数据组。

        2)将各荷载下弯沉仪在加载时的读数与初始读数之间的差计算出侧向挠度和侧向挠度组。计算试样的侧向挠度和侧向挠度组作为两弯沉仪的侧向挠度和侧向挠度组的平均值。

        3)记录每一个试样的最大载荷值并报告荷载挠度结果以及荷载挠度曲线图。报告所有侧移或变形的标距长度。

A．2．6 整板剪切强度的试验应符合下列规定：

    1 对有芯材接缝的板，宜进行整板剪切强度的试验，此时以接缝在芯材内的最不利布置进行加载试验，并在试验报告中说明接缝位置。

    2 应在1／4处加载，或采用真空槽试验装置(或真空袋)进行真空加载。逐步增加至板破坏，并应记录破坏时的荷载(图A．2．6)。

    式中：F
_Cu——试样剪切破坏时芯材承受的荷载(N)。对平表面及浅压型表面的非金属面结构保温夹芯板，假设所有的剪力由芯材承受，芯材承受的荷载为试验荷载；对深压型或压型钢板非金属面结构保温夹芯板，需要计算得到；

          B——夹芯板宽度(mm)。

A．2．7 非金属面结构保温夹芯板抗弯强度与刚度试验应符合下列规定：

    非金属面结构保温夹芯板抗弯试验板跨L应根据板的厚度D按表A．2．7取值，以确保发生弯曲破坏(面板皱曲或屈曲)。如发生剪切破坏，应以1m为单位增加板跨，直至发生弯曲破坏。

    试验中变形速度每分钟不超过板跨的1／50，控制加载速率使得试件在试验开始后的5min～10min分钟内发生破坏，记录破坏荷载。

    1 屈曲应力的确定应符合下列规定：

    非金属面结构保温夹芯板面板屈曲应力f
_cr应按下式计算：

式中：w
_t——时间t时测得的挠度(mm)；

          w
₀——初始挠度(mm)；

          w
_b——面板弹性伸长引起的挠度(mm)。

    3 其他时间条件下的徐变系数，可以通过以上试验结果用半对数表插值获得。

A．2．9 中间支座处的皱曲应力确定试验应符合下列规定：

    中间支撑处的皱曲应力试验可采用向下加压荷载或向上加拉荷载两种方式(图A．2．9)。板长应大于5m，并保证芯材和紧固件不会提前破坏。

    平表面或浅压型表面的非金属面结构保温夹芯板皱曲应力f
_cr可按下式计算：

A．2．11 支座承载力确定试验应符合下列规定(图A．2．11)：

式中：f
_Cc——芯材的抗压强度(MPa)，应根据本规程第A．2．3条确定。

A．2．12 可行走性试验应符合下列规定：

    1 短期荷载下可行走性试验：

    对单跨简支板，取实际中最大跨度，在跨中用100mm×100mm的木块施加1．2kN的荷载。为了避免应力集中，可在木块与板金属面中间放置10mm厚的橡胶或毛毡。

        1)如果板没有永久的可视损坏，则没有行走方面的限制；

        2)如果存在永久的可视损伤，但板可以承受荷载，则应在安装过程中采取措施以避免损坏(如设置步行板)。在安装完成后，不允许在屋面板行走；

        3)如果板不能承受荷载，则任何时候不允许在屋面板行走。

    对于多跨连续板，最大允许板跨可比单跨简支板增加25％。

    2 长期荷载下可行走性试验：

    按本规程第A．2．2条准备10个100mm×100mm带有完整钢板的拉伸试件，对50％的试件进行拉伸破坏试验。对剩余的50％试件先按0N／mm²～0．08N／mm²的压应力下经历250次循环，加载频率不应超过1Hz，然后进行拉伸破坏试验。

    当经历循环荷载后的试件平均拉伸强度低于没有经历循环加载平均拉伸强度的80％，则认为板在长期荷载且无额外保护的情况下不适合于行走。

A．2．13 泡沫芯材热稳定性试验应符合下列规定：

    试样截面尺寸为100mm×100mm，厚度为夹芯板厚度但去掉面板，精确测量其厚度。

    将一组试样放入温度为80℃加热室中，另一组试样放入—20℃冷冻室中，维持3h。然后，将它们取出，在正常的温度中重新测量其厚度。加热和冷冻后的试样厚度差分别不应大于3％和1％。

A．2．14 泡沫及粘结剂反应试验应按下列步骤进行：

    1 将泡沫和粘结剂混合在一次性容器中，记录以下反应时间：乳稠时间、生成时间、凝结速率或表干时间、粘合结束时间。

    2 将试件中取出，确定密度、受压强度、冷热交攻下的性能(＋80℃，—20℃)。

    3 结合试件的尺寸和外观(孔结构)，根据经验判别。

A．2．15 面板与芯材之间粘结性能试验应符合下列规定：

    取两块宽20mm、长100mm的条状面板材料，按图A．2．15将面板粘结在一起。

    将楔状物插入两面板之间，并测量引起的初始裂缝长度。然后对楔状物施加3N的力，将样本放至70℃的水中24h。

    应满足以下条件合格：

    1 初始裂缝不超过20mm；

    2 热水24h后裂缝增加长度不超过20mm；

    3 裂缝出现在粘结剂材料自身而不是与面板材料的粘结处。

A．2．16 抗冲击试验应符合下列规定：

    本试验用于测试可能遭受冲击荷载的内墙和外墙非金属面结构保温夹芯板，如与公共场合相邻的一楼建筑，在遭受偶然冲击或蓄意冲击时的性能(如物件对板的砸击或人为事故)。

    冲击荷载试验试件由至少两块竖向板组装连接于一个合适的刚性支撑框架上。板件宽度不小于2m，高度应接近最大设计高度，且不小于2m(图A．2．16)。

    硬质冲击锤采用直径为67．5mm。重量大约10kg的钢球，软质冲击锤采用直径为400mm的帆布包，内装直径为3mm的玻璃球，总重量大约为50kg。冲击锤由一个至少3m长的线垂直于板面倒挂放置。

    试验中，冲击器的初始高度H为0．30m，并以0．30m递增直至破坏发生。每次冲击后，应及时抓住冲击器，以确保每种高度时的冲击只发生一次。对板件一个或多个关键位置进行试验，检查板件是否有以下破坏：

    1 可见损伤；

    2 达到最大允许变形；

    3 丧失完整性如板件与支撑框架不脱离。

    凹痕或其他表面损伤是可以接受的。记录试验冲击破坏能量：

式中：E——冲击能(N·m)；

          M——冲击器的质量(kg)；

          g——重力加速度g＝9．807m／s²；

          H——下落高度，单位(m)。

A．2．17 连接试验每组应至少进行5个试验，并应符合下列规定：

    1 连接拉伸试验应按下列方法进行：

    应使紧固件与板端之间的距离最小，单调增加荷载或位移，使试件在5min～10min内发生破坏。测量连接的拉伸位移w＝w
₁—w
₂，记录破环荷载和破坏模式(拔穿、拔出、连接件自身破坏等)(图A．2．17-1)。

    2 连接件剪切试验应符合下列规定：

    单调增加荷载或位移，使试件在5min～10min内破坏。记录破环荷载和破坏模式(拔穿、拔出、连接件自身破坏等)，破坏荷载为下列荷载中的最小值(图A．2．17-2)：

        1)试验的最大荷载；

        2)荷载-位移曲线上第一次下降荷载；

        3)位移为3mm时对应的荷载。

        1)以计算最大位移的4／7循环20000次；

        2)以计算最大位移的6／7循环2000次；

        3)以计算最大位移循环100次。

    加载频率不应超过5Hz。位移循环完成后，对连接进行拉伸破坏试验。

A．2．18 耐腐蚀性、热传导性能、耐湿性、板间节点气密性、耐火性、声学性能等其他物理性能试验应按国家现行有关标准执行。

A．2．19 试验结果的记录与分析应符合下列规定：

    1 每个试验都应提交正式的文件报告，给出所有相关数据。除试验结果外，还应包括精确的试件尺寸和材料性能，以及试验中观察到的任何现象。

    2 对试验结果的分析，应基于测得的试样尺寸和性能，而不是设计值。

 

本规程用词说明

本规程用词说明

1 为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：

    1)表示很严格，非这样做不可的：

      正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；

    2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：

      正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；

    3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：

      正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；

    4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

引用标准名录

    《建筑结构荷载规范》GB 50009

    《建筑抗震设计规范》GB 50011

    《建筑设计防火规范》GB 50016

    《钢结构设计规范》GB 50017

    《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325

    《夹层结构平拉强度试验方法》GB／T 1452

    《夹层结构或芯子平压性能试验方法》GB／T 1453

    《紧固件机械性能自钻自攻螺钉》GB／T 3098．11

    《不锈钢热轧钢板和钢带》GB／T 4237

    《开槽盘头自攻螺钉》GB／T 5282

    《六角头螺栓C级》GB／T 5780

    《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》GB／T 10801．1

    《绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料》GB／T 10801．2

    《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》GB／T 11835

    《彩色涂层钢板及钢带》GB／T 12754

    《建筑用压型钢板》GB／T 12755

    《绝热用玻璃棉及其制品》GB／T 13350

    《十字槽盘头自钻自攻螺钉》GB／T 15856．1

    《十字槽沉头自钻自攻螺钉》GB／T 15856．2

    《十字槽半沉头自钻自攻螺钉》GB／T 15856．3

    《六角法兰面自钻自攻螺钉》GB／T 15856．4

    《室内装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放量》GB 18580

    《室内空气质量标准》GB／T 18883

    《建筑绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料》GB／T 21558

    《外墙用非承重纤维增强水泥板》JG／T 396

    《建筑结构保温复合板》JG／T 432

    《纤维水泥平板 第1部分：无石棉纤维水泥平板》JC／T 412．1

    《膨胀蛭石》JC／T 441

    《维纶纤维增强水泥平板》JC／T 671

    《玻璃纤维增强水泥外墙板》JC／T 1057

    《装配式玻纤增强无机材料复合保温墙板应用技术规程》CECS 396