非金属面结构保温夹芯板设计规程 [附条文说明] 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

1．0．1  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。

[su_accordion][su_spoiler title=”2．1 术 语” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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。

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[su_accordion][su_spoiler title=”2．2 符 号” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

2．2  符    号

2．2．1  材料性能：

    B——夹芯板抗弯刚度；

    BS——夹芯部分抗弯刚度；

    BF1、BF2——上、下面板的弯曲刚度；

    EC——芯材拉伸和压缩模量的平均值；

    EF——面板弹性模量；

    EF1——上钢板弹性模量；

    EF2——下钢板弹性模量；

    fF——面板抗拉或抗压强度设计值；

    fCc——芯材承压强度标准值；

    fCt——芯材初始抗拉强度；

    fCv——芯材的剪切强度值；

    fCtD——芯材老化后的抗拉强度；

    GCt——考虑徐变时芯材剪变模量；

    GC——芯材初始剪变模量。

2．2．2  作用和作用效应：

    MF——面板单独承担的弯矩；

    MS——夹芯板上、下面板轴力形成的弯矩；

    NF1、NF2——上、下面板轴力：

    VF——面板剪力；

    VS——夹芯部分的剪力；

    N——轴向压缩荷载；

    Ncr——整体轴向屈曲荷载；

    NS——为夹芯板的欧拉临界荷载；

    NF——为夹芯板面板欧拉临界荷载；

    NC——芯材临界荷载；

    Ne——轴向偏心荷载设汁值；

    σCcd——支座处芯材受压应力；

    σF——面板拉应力或压应力；

    σF1、σF2——上、下面板的应力；

    τC——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：

    AF——面板面积；

    AS——单位宽度芯材面积；

    Av——夹芯板的剪切面积；

    An——面板的净截面积；

    e——上、下面板中和轴之间距离；

    IF1、IF2——上、下面板横截面的惯性矩；

    L——板长；

    t1——上面板厚度(mm)；

    t2——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；

    γc——芯材剪切强度材料分项系数；

    jt——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。

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[su_accordion][su_spoiler title=”3．1 非金属面板” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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。

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[su_accordion][su_spoiler title=”3．2 芯 材” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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GC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GCt应按下式计算：

    式中：GCt——考虑徐变时芯材剪变模量(MPa)；

          GC——芯材初始剪变模量(MPa)；

          jt——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jt可按下列方式采用：

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

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

3．2．8  芯材抗拉强度fCt和老化后抗拉强度fCtD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fCtD也可按下列公式计算：

    式中：fCtD——芯材老化后的抗拉强度(MPa)；

          fCt——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

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[su_accordion][su_spoiler title=”3．3 粘结剂” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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。

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[su_accordion][su_spoiler title=”3．4 紧固件与加劲件” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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。

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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：γ0——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；

          Sd——作用组合的效应设计值(N)；

          Rd——构件承载力设计值(N)；

          Rc——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。

[su_accordion][su_spoiler title=”5．1 非金属面结构保温夹芯板内力与变形计算” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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：MF——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；

          MS——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；

          NF1、NF2——上、下面板轴力(N)，大小相等方向相反；

          MF1、MF2——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：VF——面板剪力(N)；

          VS——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：BS——夹芯部分的抗弯刚度(N·mm2)；

          EF1、EF2——上、下面板的弹性模量(MPa)；

          GC——芯材的剪切模量(MPa)；

          L——夹芯板跨度(mm)；

          AS——单位宽度芯材面积(mm2)，AS＝e；

          BF1、BF2——上、下面板绕自身的抗弯刚度(N·mm2)；

          IF1、IF2——上、下面板横截面的惯性矩(mm4)；

          β1、β2、βq、kq——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)：

图5．1．3-1  截面尺寸及符号含义

    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)；

          t1——上面板厚度(mm)；

          t2——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：

图5．1．3-2  截面尺寸及符号含义

    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)；

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

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[su_accordion][su_spoiler title=”5．2 非金属面结构保温夹芯板应力计算” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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：σF1、σF2——面板的压应力、拉应力(MPa)；

          σF11、σF12——上面板的压应力、拉应力(MPa)；

          σF21、σF22——下面板的压应力、拉应力(MPa)；

          d11、d12、d21、d22——上、下面板的压、拉翼缘到中和轴的距离(mm)；

          IF1、IF2——上、下面板截面惯性矩(mm4)；

          τC——芯材的剪应力(MPa)；

          τF1、τF2——上、下面板的剪应力(MPa)；

          VF1、VF2——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；

          Ls——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

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[su_accordion][su_spoiler title=”5．3 非金属面结构保温夹芯板承载力计算” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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：σF——面板拉或压应力(MPa)，应按本规程第5．2节计算；

          fF——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)；

          NS——为夹芯板的欧拉临界荷载(N)；

          NF——为夹芯板面板欧拉临界荷载(N)；

          NC——芯材临界荷载(N)；

          Ncr——为夹芯板整体屈曲承载力设计值(N)；

          GCe——等效芯材剪切模量(MPa)；

          GC——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：Ne——轴向偏心荷载设计值(N)；

          AF——面板的横截面面积(mm2)；

          Ce——偏心荷载系数；

          Av——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)；

          EF——夹芯板面板弹性模量(MPa)；

          I——夹芯板的惯性矩(mm4)；

          L——夹芯板的跨度(mm)；

          r——夹芯板的回转半径(mm)；

          yc——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)：

图5．3．3-1  面板拉伸或压缩破坏

    式中：σF——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)：

图5．3．3-2  芯材剪切破坏

    式中：τC——芯材的剪应力(MPa)，应按本规程第5．2节计算；

          fCv——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；

          γC——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)：

图5．3．3-3  支座处芯材破坏

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

          fCc——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：EF——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；

          EC——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；

          GC——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；

          k1——常数，一般取值0．65，如果材料制造缺陷可取0．5。

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[su_accordion][su_spoiler title=”6．1 一般规定” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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。

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[su_accordion][su_spoiler title=”6．2 连接计算” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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：

图6．2．3-1  紧固件的布置示意图

    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：

图6．2．3-3  面板净截面抗拉破坏

    式中：An——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。

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[su_accordion][su_spoiler title=”A．1 一般规定” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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；

          ks——分位系数，应按表A．1．2取值；

          sx——标准差。

表A．1．2  分位系数

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R0。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R5。

    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R10。

    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RT。

    5  试验结果应满足下列条件：

        1)R1≥0．6R0

        2)R5≥0．4R0

        3)R1—R5≤R0—R1

        4)RT≥0．4R0

    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)R5—R10≤R1—R5或R10≥0．6R0。

    在上述过程中尺寸变化应小于5％。

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[su_accordion][su_spoiler title=”A．2 材料性能试验方法” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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)。

图A．2．2-1  芯材拉伸试验装置

1-面板；2-芯材；3-加载板；dc-试件芯材厚度；b-试件宽度

(0．5dc≤b≤1．5dc，且b≥50mm)

    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：

图A．2．2-2  拉伸荷载-位移曲线

    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．2．3  芯材压缩试验装置

1-面板；2-芯材；3-加载板；dc-试件芯材厚度；b-试件宽度

(0．5dc≤b≤1．5dc，且b≥50mm)

    2  将试件放置于加载试验机的两块平行刚性加载板中间，增量加载。应变率ε应满足1％／min≤ε≤3％／min。

A．2．4  芯材剪切试验应符合下列规定：

    1  短期加载应符合下列规定：

        1)薄非金属面结构保温夹芯板芯材剪切强度及剪变模量应按四点弯曲加载试验获得(图A．2．4-1)。

抗弯刚度为：                                                               

    式中：EF1、EF2——上、下面板弹性模量(MPa)：

          AF1、AF2——上、下面板横截面面积(mm2)；

          E——上、下面板中心线距离(mm)；

          △F——荷载增量(N)；

          △w——荷载-跨中变形曲线中荷载增量△F对应的线性斜率部分的变形(mm)；

          △wb——变形中弯曲变形部分(mm)；

          △wv——变形中剪切变形部分(mm)；

          b——试件宽度(mm)。

图A．2．4-1  剪切试验布置

R-半径；w-位移；Ls-金属垫块厚度；b-试件宽度(b≥100mm)

    芯材的极限剪切强度fCv应按下列公式计算：

    式中：Fu——试件剪切破坏时的极限荷载(N)。

        2)厚矿棉板的剪切试验应采用图A．2．4-2所示试验方法。

图A．2．4-2  剪切试验布置

1-剪压区1；2-剪压区2；3-软塑料；4-胶合板22mm；5-钢板厚10mm，宽100mm；L-跨度；L′-试件跨度

    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：τC——芯材剪应力(MPa)；

          γC——芯材剪应变；

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

          △F——荷载增量(N)；

          △(w2—w1)——位移w1、w2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。

图A．2．5  墙体试件抗压荷载试验

        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)。

图A．2．6  非金属面结构保温夹芯板剪切试验

    3  芯材的极限剪切强度fCv应按下式计算：

    式中：FCu——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。

表A．2．7  板跨选取表

    采用真空加载槽(或真空袋)，或四点对板施加均布荷载(图A．2．7-1)。

图A．2．7-1  弯曲试验示意图

    整个试验过程中，保持荷载始终垂直于板面。

    支座宽度应在50mm～100mm的范围内，支座可采用木块以侧肋发生变形，支座对板绕支座线的转动不应有约束(图A．2．7-2)所示。

图A．2．7-2  支座

    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fcr应按下式计算：

    式中：Mu——试验中的极限弯矩(N·mm)，包括板自重及加载装置重量；

          t1——受压面板厚度(mm)。

    当采用真空槽或真空袋加载时，屈曲应力为：

    式中：FG——板自重(N)；

          Fu——施加的极限荷载(N)。

    当在板跨1／8、3／8、5／8、7／8处施加四个相等荷载时，屈曲应力为：

    2  芯材剪变模量的确定应符合下列规定：

    对平表面或浅压型面板非金属面结构保温夹芯扳，弯曲试验也可确定芯材剪变模量。此时跨中的总变形可分为两部分：

    式中：w——板的跨中挠度(mm)；

          wb——面板拉压轴向变形引起的挠度(mm)；

          wv——芯材剪切变形引起的挠度(mm)。

    当采用真空槽或真空袋加载时，则：

    式中：△w——挠度增量(mm)，应从荷载-挠度曲线的线性部分截取；

          △F——相应的荷载增量(N)。

    当在板跨1／8、3／8、5／8、7／8处施加4个相等荷载，则：

A．2．8  徐变系数jt应按下列方法确定：

    1  采用本规程第A．2．6条中弯曲试验板的方案。试验中，恒载取常温下剪切破坏时平均压力值的30％左右，且至少保持恒定1000h。

    2  非金属面结构保温夹芯板的芯材徐变系数可按下式计算：

    式中：wt——时间t时测得的挠度(mm)；

          w0——初始挠度(mm)；

          wb——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fcr可按下式计算：

图A．2．9  中间支座处皱曲应力加载图

A．2．10  两跨连续板试验应符合下列规定(图A．2．10)：

图A．2．10  两跨非金属面结构保温夹芯板弯曲试验布置

A．2．11  支座承载力确定试验应符合下列规定(图A．2．11)：

图A．2．11  确定端支座反向承载力的试验布置

    当端支座发生压缩破坏时，支座承载力应按下式计算：

    式中：F——试验中测得的最大荷载和挠度w＝0．1e时对应荷载的最小值(mm)。

    当端支座发生加载板F和支撑板Ls之间剪切破坏，则支座承载力按下式计算：

    式中：fCc——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。

图A．2．15  粘结试验的试样尺寸和试验布置

L-初始裂缝；△-裂缝增长

    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。

图A．2．16  冲击荷载试验原理

a-挠度最大值；b-冲击锤

    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＝w1—w2，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)。

图A．2．17-1  连接处的拉伸试验

1-跨度方向；2-中点连接；e1-构造规定的最小端距；

e2≥max{e，100mm}；e3≥B／4，B为夹芯板的宽度；e4≥max{e，100mm}

    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。

图A．2．17-2  连接的剪切试验

t1-支撑体系的厚度；u-位移(mm)

    3  连接重复弯曲试验(图A．2．17-3)应按下列方法进行：

    试验机采用位移控制单边加载，循环次数如下：

图A．2．17-3  连接件重复弯曲试验布置

1-节点A详图；2-杆柄直径；3-节点A；4-子结构

        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。

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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

    《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

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

CECS 445：2016

 

条文说明

1  总    则

1．0．1  本规程是依据国家有关技术经济政策，特别是近年来节能减排产业的落实及低碳、绿色建筑的发展，将近年来国内外的研究成果和成熟经验纳入本规程。为做到安全、适用、经济、保证质量，编制组近年来进行了大量的调查和试验研究。本规程中采用的设计方法是依据国内设计相关规定，基于大量理论和试验结果，同时参照欧洲相关标准的设计理论编写而成。

1．0．2  非金属面结构保温夹芯板是采用一定的成型工艺将上、下两层面板和芯材组合成一个整体的板材。非金属面结构保温夹芯板作为一种组合材料，具有轻质、高刚度和高强度、隔热隔音、绝热性能好、可设计性、易于运输、便于安装，以及工厂化大批量预制生产等特点，在建筑领域对非金属面结构保温夹芯板的使用也越来越广泛，如组合房屋、公共建筑和工业厂房、仓库可移动板房临时房屋、冷库、声屏障等，适用的部位屋面板、墙面板、天花板、内隔墙等。建筑常用的非金属面结构保温夹芯板的面板主要包括刨花板(OSB板)、纤维增强水泥板、纤维增强硅酸钙板、玻纤增强无机板等非金属材料，芯材采用垂直与面板方向且具有一定强度的轻质材料做成。

1．0．3  本规程中很多参数，如材料及连接强度等，都引用了国家现行有关标准的规定，因此，除本规程有明确的规定外，设计时必须遵守国家现行有关标准。

[su_accordion][su_spoiler title=”3．1 非金属面板” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

3  材    料

3．1  非金属面板

3．1．1  本规程设计除所述面板外也可适用的面板有定向木片(刨花)板、刨花板、胶合板、水泥刨花板、竹编胶合板、秸秆板。由于试验数量不足，故没有列入本规程，如果有试验数据的基础上，材料应符合现行国家行业标准《建筑结构保温复合板》JG／T 432中的有关规定，也可按本规程设计。其中：

    (1)定向术片(刨花)板也称欧松板(OSB板)，是将长度不小于30mm的薄木片施胶分层定向铺装加压支撑形成的木片板，面板薄木片的定向与板材的长度方向一致。

    (2)竹编胶合板是由木段锯切加工成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的板状材料。胶合板作为非金属面结构保温夹芯板面板的理想材料，有轻质高强、易于生产、尺寸稳定、易于维修等优点。层板胶合木构件应采用经应力分级标定的木板制作。各层木板的木纹应与构件长度方向一致。

    (3)秸秆板将农作物秸秆粉碎、拌胶、热压成型而制成的板材，具有较好的保温隔热性和抗燃烧性。

3．1．2  膨胀蛭石板俗称保温板或耐火板，一般用于室内墙板，是一种新型的无机材料，以膨胀蛭石为主要原料，与一定比例的无机粘合剂混合，经过一系列工序加工而成的具有防火、保温、无烟、无毒、防辐射、绿色环保、绝热、隔音、不含有害物质的板材。遇火无烟无味，1200℃火焰下不产生任何危害人体健康的气体，1200℃不燃烧不碳化，燃烧性能达到A1级。密度应大于500kg／m3，单板厚度应大于12mm。

3．1．3  纤维水泥平板，又称纤维增强水泥板，是以纤维和水泥为主要原材料生产的建筑用水泥平板，以其优越的性能被广泛地应用于建筑行业的各个领域。根据添加纤维的不同分为温石棉纤维水泥板和无石棉纤维水泥板，根据成型加压的不同分为纤维水泥无压板和纤维水泥压力板。当用于内墙时，应符合国家现行相应防火标准的规定；当用于外墙时，应对其耐久性、横向振动荷载和防火性能进行测试。

3．1．4  无石棉纤维增强硅酸钙板是以无机矿物纤维或纤维素纤维等松散短纤维为增强材料，由硅质、钙质材料为主体胶结材料，经成型和高温高压饱和蒸汽固化反应，形成的硅酸钙胶凝体板材。一般用于室内墙板。

3．1．5  玻璃纤维增强水泥板是由抗碱玻璃纤维与低碱度水泥组成的一种水硬性的新型复合材料，其主要特点是高强、抗裂、耐火、韧性好、不怕冻、易成形。

3．1．6  玻纤增强无机板是采用无机胶凝材料并添加多种外加剂。用玻璃纤维增强的板材。其主要特点是强度高，耐火、耐候性能好。

3．1．7  维纶纤维增强水泥平板是改性维纶纤维和(或)高弹模维纶纤维为主要增强材料、以水泥或水泥轻集料为基材并允许掺入少量辅助材料制成的不含石棉的纤维水泥平板。

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[su_accordion][su_spoiler title=”3．2 芯 材” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

3．2  芯    材

3．2．2  硬质泡沫芯材最常用的种类是：聚氨酯(PU)、多异氰脲酸酯(PIR)、酚醛树脂(PF)和聚苯乙烯(PS)。本规程适用于芯材为聚氨酯(PU)和聚苯乙烯(PS)。对于其他两种芯材，由于试验数量不足，故没有列入本规程，如果有试验数据的基础上，材料满足以下条件，也可按本规程设计。

    (1)硬质酚醛泡沫塑料(PF)应符合现行国家标准《绝热用硬质酚醛泡沫制品(PF)》GB／T 20974中的有关规定，压缩强度不得小于100kPa。承受动力和往复荷载的屋面和天花板不宜采用。

    在生产硬质酚醛泡沫塑料(PF)的过程中，在固化阶段有大量的水需要清除。越来越多的积水会变为特别的酸性，会导致严重的金属面腐蚀问题。这个材料住火中有良好的表现，但还是可燃的，并且是低热传导性。由于酚醛易脆性和酸的腐蚀性，欧洲标准《夹芯板规范第Ⅰ部分：设计》ECCS 115(European  Recommenda-tions  for  Sandwich   Panels  Part  Ⅰ：Design)建议在承受动力和往复荷载的屋面和天花板慎重使用。

    (2)多异氰脲酸酯(聚异氰脲酸酯)(PIR)应符合现行国家标准《建筑用金属面绝热夹芯板》GB／T 23932 中有关硬质聚氨酯泡沫塑料的规定，其中用于与金属面复合的物理力学性能应符合类型Ⅱ的规定，导热系数不应大于0．024W／(m·K)。

    多异氰脲酸酯(PIR)是类似于PU的硬质泡沫塑料，并拥有几乎相同的力学物理性能。但是两种主要泡沫成分不同的混合比例导致了更高的抗热性和更好的防火性。

3．2．3  岩棉的密度和结合强度性能应足够高，以稳定承受在生产、安装、使用过程中产生的内芯应力。将岩棉切成条状，纤维朝向有平行和垂直面板两种方式(图1)，二者力学性能相差很大。垂直纤维方向摆放，会提高板承载力。

图1  岩棉纤维方向示意图

    结构岩棉：高密度三维螺旋纤维无序排列，每个断面都具有相同的强度特性。同岩棉相比，除了力学性能上的差异外，玻璃棉在保温性能、防火性能及耐久性能等性能方面表现相当，而玻璃棉的防水性能(吸水性)方面比岩棉表现得更优异。

    对于以玻璃丝棉或岩棉无机芯材的复合板，根据大量的工程实际经验，在其企口接头处辅以硬质阻燃聚氨酯(PU)发泡进行处理，有以下优点：

    (1)改善和提高了无机芯材复合板在节点处的连接承载力，以提高复合板的整体承载力；

    (2)在企口接头处填充聚氨酯发泡有利于复合板芯材的防潮及隔潮，从而提高复合板的整体耐久性。

    因此，无机芯材复合板在企口连接处辅以聚氨酯(PU)，既体现了无机芯材复合板的防火优势，又提高解决无机芯材复合板承载力的问题，同时还对无机芯材的复合板的防潮和隔汽等起明显作用。

     无机芯材还需注意满足下列要求(来源于欧洲标准《夹芯板规范第Ⅰ部分：设计》ECCS 115)(European Recommendations  for Sandwich  Panels Part  Ⅰ：Design)：

    1)剪切强度

    通常，相邻芯材单元间的横向接缝是无机材料成型板的最薄弱位置。为了弥补接缝的不利影响，可将无机芯材错缝布置或在横向接缝处粘结。除非足够加强，否则，不应横向接缝或节缝线延伸穿过板宽的1／3。

图2  不同厚度相邻芯材单元接缝

a-接缝处

    2)皱曲应力

    不相等厚度引起的芯材与面板间隙，芯材单元的不利位置，会对皱曲应力造成不利影响见图2。

    选择的试件应能反应正常产品中可能出现的最不利情况。应在质量控制中考虑此因素(本规程附录A)。

    (3)膨胀蛭石由于具有良好的绝热、隔音性能，同时兼具良好的防火、防水、防潮、防辐射功能，是一种新型的轻质保温隔热材料，也可作为非金属面结构保温夹芯板的保温芯材，不过此时密度应小于300kg／m3。

    除岩棉、矿渣棉和玻璃棉等无机芯材外，本规程设计也可适用于芯材为膨胀珍珠岩、泡沫混凝土、蜂窝纸板。由于试验数量不足，故没有列入本规程，如果有试验数据的基础上，材料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，也可按本规程相关规定设计。

3．2．4  芯材应具有足够的强度、刚度和耐久性。对芯材材料要尽可能利用合理分析和试验来确定芯材的相关性能。

3．2．5  资料来源《建筑用绝热夹芯板结构》，2011，科学出版社。

3．2．6、3．2．7  这两条规定来自欧洲《夹芯板规范  第Ⅰ部分：设计》ECCS 115，时间对芯材的影响需注意满足下列要求：

    (1)对于徐变系数，应通过本规程附录A中的剪切徐变测试方法。如果jt小于0．5，薄面板(平面板、浅压型面板)的徐变影响可以忽略。

    (2)大多数情况情况下，徐变会使应力改变，在计算过程中应该加以考虑。在雪荷载的情况下，jt是基于2000h为一个单位，对于少于或是多于这个单位就要选择其他的值。

3．2．8  非金属面结构保温夹芯板的耐久性是指在使用过程中，抵抗各种自然因素及其他有害物质长期作用的能力，引入“老化系数”来评估耐久性。试验方法可按本规程附录A中的相关内容执行。老化系数是指老化后拉伸强度与未老化前的比值。关键参数是芯材及粘结强度的损失同湿度和温度下的各种变量有关。

    如果非金属面结构保温夹芯板满足本规程附录第A．2．4条中老化性能循环次数的相关规定，则该非金属面结构保温夹芯板即可以用于内墙板又可以用于外墙板，也可以用于屋面板，使用不再受限制。

    未老化的芯材与整个横截面的粘结拉伸强度的标准值应大于或等于0．075N／mm2。本规程附录A中给出了确定非金属面结构保温夹芯板拉伸试验的方法。

    根据国外论文《长期荷载下胶粘夹芯板耐久性》(Long-term Durability of  Adhesively Bonded Sandwich Panel)中的相关试验资料，矿棉与聚氨酯芯材相对抗拉强度耐久性如图3～图6所示：

图3  岩棉非金属面结构保温夹芯板相对抗拉强度

图4  玻璃棉非金属面结构保温夹芯板相对抗拉强度

图5  二氧化碳填充聚氨酯夹芯板相对抗拉强度

图6  环戊烷填充聚氨酯夹芯板相对抗拉强度

    老化后面板皱曲强度值计算公式来源于欧洲标准《夹芯板规范第Ⅰ部分：设计》ECCS 115(European Recommendations for Sandwich Panels Part  Ⅰ：Design)，并考虑芯材弹性模量随芯材厚度的变化，以推得非金属面结构保温夹芯板皱曲强度和芯材抗拉强度的关系式，最终推得皱曲强度耐久性的参考值。

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[su_accordion][su_spoiler title=”3．3 粘结剂” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

3．3  粘结剂

3．3．1、3．3．2  规定来源于欧洲标准《夹芯板规范  第Ⅱ部分：应用》ECCS 62(Preliminary   European Recommendations for Sandwich Panels Part  Ⅱ：Good Practice)。

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4  基本规定

4．0．1  非金属结构保温夹芯板所承受的荷载需要注意下面几个方面：

    (1)永久荷载。

    由于冷库内外温差在实际使用时往往为恒温差，所以将由于冷库造成的温差荷载变形为永久荷载变形，而正常情况使用下温差造成的变形为可变荷载造成的变形。

    (2)可变荷载。

    ①对屋面板和天花板，应该考虑在建造和维修过程中的行人荷载。

    ②在没有现成的荷载要求的情况下，屋面和天花板的均布荷载宜取0．25kN／m2。另外，设计天花板时，集中荷载的特征值取1．2kN。

    ③非金属结构保温夹芯板不宜适合承担持续行人荷载。重复的行人荷载对非金属面结构保温夹芯板抵抗能力的影响应该具体问题具体分析。

    ④这些原则应包括偶然荷载的情况。

    ⑤覆盖雪荷载的屋面板其外部温度与雪的密度和湿度有很大关系，并且可能比0℃低很多。

4．0．2  长期荷载主要考虑对芯材剪切强度的影响，可以通过考虑芯材的剪切强度的方法考虑长期荷载。

    失效模式中面板屈曲、芯材的剪切破坏和紧固件处的非金属面结构保温夹芯板破坏可能受耐久性的影响。

4．0．3  在可能受冲击荷载及振动影响的建筑物中，应该在设计时对这些作用给予特殊考虑，在公共场合容易有比如爆炸等场合的地方使用非金属结构保温夹芯板时要考虑冲击荷载，一般情况下可以不考虑冲击荷载。

4．0．6  短期荷载挠度值代表不包括徐变影响在内的组合值，代表初始挠度。长期荷载引起的挠度包括短期荷载挠度值额外加上剪切徐变引起的挠度。

[su_accordion][su_spoiler title=”5．1 非金属面结构保温夹芯板内力与变形计算” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

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受力时可分为两部分：一部分是面板的自身刚度用来承担弯矩和剪力；一部分是夹层部分中面板轴力对夹芯板中性轴的乘积承担的弯矩(芯材忽略)以及芯材承担的剪力。两部分虽然独立，但变形协调。

5．1．2  非金属厚面板结构保温夹芯板横向均布荷载作用下受力时可分为两部分：一部分是非金属面板的自身刚度用来承担弯矩和剪力；一部分是夹层部分中的面板的轴力对夹芯板中性轴的乘积承担的弯矩(芯材忽略)以及芯材承担的剪力。两部分虽然独立，但变形协调。由于而板刚度较大，单跨情况也要做超静定结构分析。

    非金属面结构保温夹芯板的内力计算公式的推导过程如下：

    采用了结构单元荷载法。此法虽然简单，但是只能求得总的界面处的弯矩及剪力，由于非金属面结构保温夹芯板板需要分别求出面板和夹芯部分的弯矩和剪力，所以此处采用微分方程平衡法推导，非金属面结构保温夹芯板为在均布荷载作用下(图7)所示。

图7  夹芯板在均布荷载作用下示意图

    图中：η＝x／L，由结构力学可以得到：

    再推导微分方程前，先要知道非金属面结构保温夹芯板力与变形之间的关系(图8)。

图8  截面变形示意图

    显然公式(29)推导过程和公式的参数计算过于复杂，很难在工程中得到实际应用，为此对其进行简化。非金属面结构保温夹芯板受力时可分为两部分：一部分是非金属面结构保温夹芯板面板的自身刚度用来承担弯矩和剪力；一部分是夹层部分中的面板的轴力对中性轴O-O的乘积承担弯矩(芯材忽略)以及夹芯部分中芯材承担剪力，两部分虽然独立，但变形协调。这一点也是公式简化推动可行的重要依据。令夹层部分承担的均布荷载为qs，面板自身承担的均布荷载为qD，即：

    对于夹芯部分：可夹层部分在荷载qs作用下的跨中挠度为：

    对于夹芯板面板自身：由于翼缘为非金属面板，剪变模量很大，在均布荷载作用下剪切变形很小可以忽略不计，分析方法与夹芯部分不同，翼缘处采取经典的梁理论就可以。对式(31)做变换，去掉剪切变形部分，通过积分可以得到在均布荷载qD作用下跨中的挠度为：

5．1．3  非金属面结构保温夹芯板在横向均布荷载作用下变形计算列出的两种公式，一种是用于由不同材料和不同厚度的各向均匀面板构成的夹芯板，另一种是用于由相同材料和相同厚度的各向均匀面板构成的夹芯板。E1,2为面材的弹性模量，F1,2是面板的应力值，可能是压缩值或者拉伸值。如果用在高温下，则面板的材料属性也应该是在高温下的材料属性。对于大多数面板材料的组合，选择面板厚度满足E1t1＝E2t2是具有优势的。

    由于面板应力是由弯矩产生的，不仅仅取决于面板的厚度，而且取决于面板之间的距离、芯材的厚度、夹芯板的刚度，因而变形也取决于面板和芯材的厚度。

    简支夹芯板在横向均布荷载作用下，由弯矩产生的面板应力在跨中最大。如果板的边缘存在约束，应力重分配会在板的边缘附近产生较大的应力。本设计方法仅适用于板端简支的夹芯板。

5．1．4  横向均布荷载作用下，内配加劲件的非金属面结构保温夹芯板的跨中挠度计算如下：

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[su_accordion][su_spoiler title=”5．2 非金属面结构保温夹芯板应力计算” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

5．2  非金属面结构保温夹芯板应力计算

5．2．1  设计中应该考虑非金属面结构保温夹芯板与其他的结构形式不同的特点，其中最重要的就是在分析应力和变形时考虑到芯材的弹性性能，必须注意到剪切变形的影响。比较计算组合截面时的经典抗弯理论，对板截面的伯努利假设仅适用于个体单元截面的计算，并不适用于整体截面。其中剪变模量是夹芯板在室内常温下的平均值，是一个常数，用于应力计算与挠度计算。剪变模量应通过特定的夹芯板产品试验测得(附录A中详细介绍了相关试验方法)。

    对于非金属薄表面结构保温夹芯板，忽略面板的弯曲刚度。

    对于非金属厚表面结构保温夹芯板，自身弯矩MF1、MF2引起的应力NF1、NF2线性分布于面板的厚度上，剪力Vs造成剪切应力τc，均匀分布于芯材的厚度内，剪力VF1、VF2在上、下面板引起剪应力τF1、τF2假定为常数。

    假定在挠度控制的设计范围内，芯材和面板的材料保持线弹性，同时也可假设芯材的拉伸刚度相对于面板很小，为此忽略水平方向上的芯材的法向应力。

5．2．3  分布系数k考虑了面层刚度对芯材压应力的影响。

    支座处压应力的计算模型中，假设支撑板为刚性，支座压力对称分布于支座线。对于柔性支撑结构，例如，开口冷弯截面，假设支座压力在一个较小区域上分布；端支座为kfLs＋ke／2，中间支座为kfLs＋ke，其中kf≤1。

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[su_accordion][su_spoiler title=”5．3 非金属面结构保温夹芯板承载力计算” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

5．3  非金属面结构保温夹芯板承载力计算

5．3．1  非金属面保温板夹芯板在轴心受压作用下，会发生以下的几种破坏形式：

    (1)面板的屈服或断裂破坏(图10)。

    非金属面保温板夹芯板在轴向荷载作用下面板中产生压应力导致面板屈服或者断裂破坏性。

图10  面板的屈服或断裂

    (2)非金属面结构保温夹芯板整体屈曲。

    非金属面结构保温夹芯板由于弯曲或轴向荷载作用产生压应力导致非金属面结构保温夹芯板整体屈曲破坏，通常发生在面板 应力低于材料比例极限的情况下发生。尽管屈曲本身并不一定会构成破坏，但它能导致严重的破坏。随着屈曲导致夹芯板的形状和方向发生变化，内力和应力也在变化。最终，这种变形将导致面板的压缩破坏、芯材的剪切破坏或者面板的皱曲。

    对于非金属面结构保温夹芯板受轴压的情况具体推导分析，应考虑面板绕其自身的抗弯刚度，当然面板受拉后受压的情况下也会产生变形。当夹芯板整体受力时，面板既有弯曲变形又有剪切变形。此外，面板绕自身的抗弯刚度对于核心的剪切变形也会有影响。因此，面板因产生局部的弯曲使之产生相对滑移，整个结构构件形成一种由弯曲变形与剪切变形结合的曲线变形状态。为了研究讨论非金属面结构保温夹芯板面板弯曲刚度以及核心材料剪切刚度之间的联系。开始可以假设核心剪切刚度为无穷大的(G＝∞)且单位长度均布荷载为q，挠度w1是由一般弯曲理论产生的，即弯矩M1以及剪力Q1，剪力Q1由下式得出：

    E为面板的弹性模量，I是抗弯刚度总和(绕夹芯板中和轴以及绕面板其自身中轴)，If是上下面板绕其自身的抗弯刚度，忽略芯材对抗弯刚度的贡献。即：

    在公式(45)中E(I—If)表示的是由整个夹芯板承担荷载所产生的剪力，假设面板均布拉伸或收缩而没有局部皱曲。在此种状态下剪应力τ沿核心材料厚度方向相等，面板上的剪应力是沿最外沿线性增长，因此E(I—If)可以用—beτ代替，e为两面板中线间的距离，τ是芯材中的剪应力，因此：

    由于核心剪应力的存在，芯材会产生一个剪应变γτ／GC，由此产生一个横向变形w2，而面板也必须承担这个额外的变形，因此由此而产生一个分布荷载q2，以及建立Q2，弯矩M2：

    q，Q，M，w分别为表示总荷载、总剪力、总弯矩、总变形。

    因此，在荷载q作用下夹芯结构产生两种位移w1、w2。w1代表了弯曲变形以及一个由面板和芯材共同承担的剪力Q1，w2代表由于剪力而产生的核心剪切变形。面板通过其绕自身的抗弯刚度而参与w2的变形，以及产生弯矩值M2，并附带产生一个剪力Q2。Q1与Q2的和是作用于构件上的总剪力。核心剪应变γ与变形w2之间的关系可以得出为：

    对于非金属夹芯梁所讨论的这些理论对于非金属面结构保温夹芯板受轴压荷载情况是适用的。为了得出受均布轴向荷载作用的两端铰接非金属夹芯支撑的临界荷载，做以下讨论。在两端轴向推力N作用下，任意截面产生N(w′1＋w′2)的总剪力，将剪力Q代入到(56)中得到：

    两端铰接，则边界条件为w1＝w″1＝0，当x＝0及x＝L时。

    这四个边界条件的位移可以由正弦函数w1＝a1sin(πx／L)将此正弦位移代入(58)，并通过消去—(π／L)cos(πx／L)，最终可以得到：

    NS表示夹芯支撑在忽略芯材抗弯刚度时的欧拉荷载，NF表示夹芯支撑两面板作为独立构件失稳时的欧拉荷载的和。NC可以认为是剪切失稳荷载，在数值上等于剪切刚度ACGCe。

5．3．2  非金属面结构保温夹芯板在偏心荷载作用下，如同轴心受压作用类似，会发生整体屈曲、面板强度破坏。一般而言，夹芯板发生整体屈曲破坏时，面板应力处于弹性范围内。

    偏心荷载系数应考虑一个不小于夹芯板整体厚度的1／6的最小偏心率(d≥h／6)。

5．3．3  非金属面保温板夹芯板在横向均布荷载作用下应验算面板正应力强度和芯材的剪切强度。

    芯材剪切破坏的极限状态可采用最大剪力截面的平均计算剪应力确定方程。采用粘结剂的非金属面结构保温夹芯板应确保粘结剂不会在芯材本身破坏前失效。

    非金属面结构保温夹芯板中采用带横向接缝的离散芯材材料时，通过试验对最不利接缝位置的完整夹芯板评估其剪切强度。当只芯层有部分与面板粘结时，比如，只和翼缘而不是整个异型面板粘结，应对完整板试验来评估其剪切强度，并考虑到夹芯板的长期性能和强度。不推荐使用这种部分粘结方式，因为会在粘结中出现剪心力集中，并存在剪切破坏的危险。

    长期荷载作用下，芯材的剪切强度降低。如果设计一块非金属面结构保温夹芯板长期承受永久荷载，则应考虑其剪切强度的折减。本规程附录A第A．2．4条给出了一个确定长期剪切强度的试验方法。

5．3．4  面板的向内或向外皱曲都会导致整个非金属面结构保温夹芯板的破坏。

    非金属面保温板夹芯板由于轴向荷载或弯曲作用在面板中产生轴向压应力导致面板的局部皱曲(图11)。如果粘结剂和芯材的压缩强度较低，则皱曲向内发生。如果粘结剂和芯材的拉伸强度较高，则皱曲向外发生。向内和向外的皱曲也可能同时发生。

图11  面板的局部皱曲

    针对于皱曲强度，面板的屈服强度对其影响很小，而芯材的强度与模量对其影响较大。因为而板、芯材及粘结的初始缺陷对非金属面板的抗压强度影响很大，因此，推荐根据全尺寸试验来确定他们的皱曲应力sw。系数k是常数，其值取决于面板、芯材和粘结的缺陷和质量一般通过试验确定。对于连续胶合的质量较好的聚氨酯夹芯板，k＝0．65是比较合适的。k＝0．5～0．65可能对于其他芯材和制造方法是比较合适的。

    而对于非金属面结构保温夹芯板面板在反平面核心材料(如蜂窝材料)上发生皱曲破坏的皱曲应力公式近似如下：

    k2为取决于材料泊松比的数值常数，建议取值为0．82，但考虑到这种情况下的不规律性，具体取值应由试验决定。

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[su_accordion][su_spoiler title=”6．1 一般规定” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

6  连接计算

6．1  一般规定

6．1．1  紧固构件分为结构紧固件和非结构紧固件，可以采用下列几种形式：

    1  连接木结构的紧固件(图12)：

图12  连接木结构的紧固件

    2  连接混凝土结构的紧固件(图13)：

图13  连接混凝土结构的紧固件连接件

    3  螺钉头下有螺纹的特殊紧固件(图14)：

图14  特殊紧固件

    紧固构件除了固定板、承担荷载，紧固件也起到外观的作用，因此其尺寸与位置也应满足美观要求。

    隐蔽式紧固件应确保金属面板内表面不发生分层，要加强金属面板内表面要在支撑区域的强度，或在其外表面用特殊的方法夹紧固定。

    当紧固构件仅用于板缝处，要注意温度变化产生的板宽方向变形足够小。

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[su_accordion][su_spoiler title=”6．2 连接计算” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

6．2  连接计算

6．2．1  所有支座处的支撑宽度一般不小于40mm，且沿着板端方向。

6．2．2  连续连接件的主要拉力通常是由风吸力或面板间温差引起的，而次要拉力可能是由上升荷载或下降荷载的撬力作用引起的。

    连接的拉伸的破坏模式需要考虑图15所示的八种破坏模式：

图15  连接的拉伸破坏模式

    连接的拉伸破坏应注意以下几个方面：

    (1)当板相对于连接件强度较高时，或采用不合适的连接件时，可能会发生图15(a)所示的破坏模式。

    (2)当支撑构件较薄，或连接件锚固不够时，可能会发生图15(b)所示的破坏模式。

    (3)对于图15(c)所示的破坏模式在夹芯板中，“拔出”破坏模式是受芯材刚度影响的，如图中所示，从夹芯板外板面拔出，会降低其抵抗天气的性能。

    (4)当衬垫的拉伸强度高于芯材区域的拉伸强度时，就可能发生图15(d)所示模式内面板的剥离。

    (5)应注意图15(f)和图15(g)中的连接系统，它们特征强度很低。在一些国家，是不推荐采用的。

    (6)对于图15(h)的破坏模式：①当只固定内板面，且没有局部加强时，则可能会发生内板面剥离或拔出破坏。②当只在侧边固定内板面，且没有局部加强时，则可能发生内板面剥皮。除了特殊情况，不推荐采用易剥离或脱皮的连接件。

6．2．3  假设剪力只在非金属面结构保温夹芯板的内板面出现。引起主要剪力的原因有：

    (1)恒载(如，外立面等)；

    (2)面板材料的温度变化。

    引起次要剪力的原因有：

    (1)偏心固定的板端部绕其中性轴的转动；

    (2)膜作用。

    非金属面结构保温夹芯板中如果将受力面层设计成承受平面内剪力来代替防风拉条，不在此规程内。

    由面板温度变化引起的连接剪力的计算中可考虑连接的滑移、面板应变、支撑框架的变形等。当有足够的变形承载力时，则可忽略这些剪力。

    连接的剪切的破坏模式需要考虑图16所示的五种破坏模式。

图16  连接的剪切破坏模式

    连接的剪切破坏模式应注意下列几个方面：

    (1)图16(c)所示的破坏模式可能会在板厚相对连接件直径较大时发生，或采用不合适的连接件时。

    (2)图16(d)所示的破坏模式可能是连接件相对较柔时，会发生伴有夹芯板内板弯折或撕裂的连接破坏模式。内板面承担大部分剪切荷载，因此，在设计中可认为承担全部剪切荷载。

    (3)图16(e)所示的破坏模式可能是由于面板间温差引起的相对位移u，会引起外层面板的屈服或弯折，从而引起连接件的弯曲。在薄支撑中(如冷弯薄壁构件)，可能会引起支座的变形。当u值足够大时，会引起连接件破坏。

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[su_accordion][su_spoiler title=”A．1 一般要求” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

附录A  试验方法和要求

A．1  一般要求

A．1．1  除非另有说明，无论加载设备还是测量设备，要保证至少1％的精确度，且所有的变形不低于0．1mm的精确度。

A．1．2  表A．1．2中分位系数依据的是国际标准《建筑材料和部件质量控制的统计方法》ISO  12491-1997。

A．1．4  对基准老化循环C1，在循环的第一个单元中，应将试样保存在密闭盒子中水面上方的网格中。应控制盒子中空气的温度，而不是水的温度。

    对C2试验，在此循环中，将试样保存在密闭盒子中水面上方的网格中。应控制盒子中空气的温度，而不是水的温度。

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[su_accordion][su_spoiler title=”A．2 材料性能试验方法” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

A．2  材料性能试验方法

A．2．2  芯材与面板的粘结非常重要的，因此应取完整的面板试样，并且不能在粘结层发生破坏。

    通常，较大尺寸的试件结果较好。如果可能的话，试件宽度应至少大于100mm，也可采用直径大于或等于50mm的圆柱试样。

    对岩棉芯材试样，一般需要更大的标本，即100mm≤b≤dc。

    对于没有表现出明确极限荷载的试件，可定义为指定相对变形时对应的荷载。对聚氨酯泡沫的相对变形是合理的。对更刚的孔结构或非孔结构，可采用较低值。

    通常，高温试验时，先将试件加热到略高于80℃，并在其温度降低到80℃之前，立即对其进行试验。

    一定要注意速率的控制要求，拉伸试验速率过大不适合于测量非金属面结构保温夹芯板芯层的拉伸强度及模量。

A．2．3  芯材压缩试验，通常，较大尺寸的试件结果较好。如果可能的话，试件宽度应至少大于100mm，也可采用直径大于或等于50mm的圆柱试样。对岩棉芯材试样，一般需要更大的标本，即100mm≤b≤2dc，除了试件尺寸和使用固定加载模具外，该试验应符合国际标准(Rigid cellular plastics Determination of com-pression properites)《硬质泡沫塑料压缩性能的测定》ISO 844：2014或其他芯材有关的标准。

    对于没有表现出明确极限荷载的试件，Fu可定义为指定相对变形时对应的荷载。对聚氨酯泡沫，10％的相对变形是合理的。对更刚的孔结构或非孔结构，可采用较低值。

    一定要注意速率的控制要求，试验速率过大不适合于测量非金属面结构保温夹芯板芯层的抗压强度及模量。

A．2．4  本条对芯材剪切试验做出了规定。

    1  短期加载：

    (1)如果没有发生剪切破坏，可每次使板跨减小100mm，直到发生剪切破坏。典型的剪切破坏如(图17)所示。

图17  剪切破坏示意图

    发生剪切破坏而不是皱曲破坏的条件是：

    式中：t1——夹芯板上面板厚度(mm)，不包含表面覆盖层；

          fCv——芯材的剪切强度(MPa)；

          σw——上面板的皱曲应力(MPa)。

    (2)为了避免支座处芯材的压缩变形相对试件变形过大，试件板跨不应太小。对于硬质塑料泡沫，板跨应符合限制：

    式中：GC——芯材的剪变模量(MPa)；

          EC——芯材的弹性模量(MPa)：

          dC——试样中芯材的厚度(mm)；

          Ls——支座宽度(mm)。

    如果不满足上述条件，则应考虑支座处芯材的压缩变形，对其进行测量(通过图表中仪表给出的和)。计算中所采用的变形为减去后的修正值。

    (3)试样宽度b应为无加强肋的平表面宽度。

    (4)通常支座及加载点处的金属板条宽度为60mm。为了避免芯材的局部压碎，如果需要的话，该值可增加。

    (5)控制加载速率，使得试件在试验开始后5min～10min内发生破坏。

    (6)对硬质泡沫材料夹芯板的剪切强度，四点弯曲试验通常比其他可用方法更能得到可靠的剪切强度及刚度。然而，对于矿物棉芯材夹芯板，宜采用其他剪切试验，如带有节点的全宽度板试验或搭接试验。

    (7)用于矿物棉芯材的试样宽度可适当增大些。

    (8)不推荐基于搭接接头的拉伸或压缩试验方法，因为，该方法通常得到的结果比推荐的方法要差。

    (9)如果在设计和试验中采用不同的方法。应证明它们之间的关系。

    2  长期加载下回归算例(图18)。

图18  确定长期剪切强度

    注：r为试件的剪切应力，fCv为短期的剪切强度。

A．2．5  进行墙体试件抗压荷载试验时，每个试验至少有3个样本。试样应能代表墙壁、地板，或屋顶组件的部分。能代表材料和制作工艺水平，并应具有最大的实际尺寸来预测装配的结构性能属性。

    非对称组件应在每个轴上进行测试，因为各轴所得结果可能不同。

    每个试样的长度或高度，应选择符合该构件在实际结构使用中的长度或高度，同时尽可能保证试样在荷载作用下的行为能模拟构件的实际使用条件。

    除了用于货架载荷试验的试样，墙体试样的公称宽度为1．2m。

     对试样的实际宽度应为一个整数乘以主承载构件的间距，除了预制板，对于其实际宽度应为所用面板的宽度。如果一个特定的构造的结构特性是与另一种结构相比较，不应该有与试样的实际宽度存在很大的差别。

    养护时间，对于如混凝土和砌体(砖、结构粘土砖、混凝土砌块)的结构性质取决于试样的养护时间，应不少于25d也不超过31d制作后测试。

A．2．6  整板剪切强度的试验应注意下面几个方法：

    (1)如果为平表面或浅压型非金属面结构保温夹芯板，本试验方法可作为A．2．4条的补充方法；

    (2)如果对小跨度板进行了本规程第A．2．7条的试验。则没有必要再做本试验；

    (3)板跨应足够小以确保试件发生剪切破坏；

    (4)控制加载速率，使得试件在试验开始后5min～10min发生破坏；

    (5)采用真空加载时，荷载大小应通过工具测量，而不是空气压力。

A．2．7  本条对非金属面结构保温夹芯板抗弯强度与刚度试验做出了规定。

    支座试验前应进行预压。试验中充分考虑以下因素来确定其皱曲应力：

    (1)芯材的非匀质性和各向异性；

    (2)材料的非线性性能；

    (3)面板不够平整；

    (4)受压面板材料的真实屈曲及屈曲后性能。

A．2．8  确定徐变系数的试验应注意下列几个方面：

    (1)可对完整板施加均布荷载进行徐变试验。

    (2)将试验试件延长到2000h，可获得更精确有利的徐变系数。

    (3)新形成的芯材可能更易于增加徐变，因此需要更长的试验时间。

    (4)徐变试验所需要的荷载不是非常关键，在破坏荷载的范围内，将会得到相近的结果。

A．2．9  中间支座处的皱曲应力模拟了双跨梁的跨中支座情况。

     如试验采用的试样较短，芯材压碎可能是主要的破坏方式，这样将会得到一个保守的皱曲应力值。

A．2．10  两跨连续板的试验应注意区别中间支座处由面板屈曲、屈服或芯材压碎引起的永久变形。

    端部及中间支座处的连接有一定的柔韧度，尤其是承受由风吸力和面板温差引起的上拉荷载时。这样，基于不可移动支座的计算将会过高估计由温差引起的应力。

    连接体系的柔韧度，及其对弯矩分布、剪力分布、变形的影响，应通过试验确定。在此类试验中，可采用前面的力学加载方式。板应有连接支撑来承担荷载，这样，连接将受到拉力作用。通过对如图19所示的上、下面板温差(T1＞T2)的加载布置试验可获得连接件柔韧度。根据测得的支座反力，跨中、支座变形的结果可估算连接系统的柔韧性，及其对板体系应力及变形的影响。可采用一个弹簧系数来反映连接体系承受负支座反力的柔韧度(图19)。

图19  对两跨夹芯板进形温度加载来测试连接系统柔韧度对板应力分布和反力的影响

A．2．11  支座承载力确定试验应选择L1、L2、L3的尺寸，以便使试样在支座处发生受压破环。

A．2．12  大多数种类的非金属面结构保温夹芯板在无保护形式下不适合作为重复步行荷载的走道或工作平台。

    第1款适用于偶尔情况，第2款适用于规律性行走但不经常的情况。

A．2．13  鼓泡和芯材与钢板粘结不良、空隙、制造缺陷有关。对暴露于阳光下的深色泡沫非金属面结构保温夹芯板或承受较高相对温度的其他板有影响。

    一旦鼓泡时，对泡沫制造及生产方法有争议，应进行试验。

     批量生产的非金属面结构保温夹芯板往往比连续生产线制造的板更容易起泡。

    在连续生产后的几个月，可以通过控制拉伸粘结试验来减少鼓泡试验频率。

A．2．14  因为是自由发泡，得到的结果与芯材的特征没有直接关系。但是能为工程师提供大量信息。

A．2．17  在进行连接试验时，当实际情况同试验布置不同时，为保证试验装置代表真实情况，应特别注意下列内容：

    (1)加载类型；

    (2)支撑件厚度；

    (3)连接件头部和垫圈；

    (4)芯材特性；

    (5)面板特性；

    (6)末端与边缘距离。

A．2．18  对于许多硬质泡沫，尤其是聚氨酯，考虑到孔气体与空气交换的较慢，应通过一个老化系数来增加测得的热传导性能。

     对于具有良好气密性面板和边缘构造的聚氨酯夹芯板，老化系数可取10％。气密性较差的板，老化系数可取10％～50％，取决于细部构造。

A．2．19  试验结果记录的信息包括：

    (1)生产日期和时间；

    (2)生产方法和板制造过程中的定向(例如，哪面板位于最上层，哪些是连续发泡中的边缘等)；

    (3)试验日期和时间；

    (4)试验条件(温度和湿度)；

    (5)加载方法和仪表装置细节；

    (6)边界条件(板的个数及长度，支座宽度及细部构造，与支撑结构相连的连接件个数和细部构造；

    (7)试验中板的定向；

    (8)面板性能(厚度、屈服应力、几何尺寸等)；

    (9)芯材性能(密度、强度、模量等)；

    (10)试验测量值(荷载、变形、温度等)。

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