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《青岛理工大学》 2010年
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新型木塑复合材料建筑模板的研究

冯嘉  
【摘要】:随着建筑业的快速发展,混凝土施工对模板的需求量日益增多。目前,我国建筑施工常用模板主要为胶合板模板,因其原料为木材,大量使用不仅浪费森林资源,同时对环境也造成危害,开发模板新型材料和结构新形式迫在眉睫。木塑复合材料充分利用了废旧塑料和木材下脚料等废料,工艺简单,造价低廉,为研发新型建筑模板提供了一个崭新思路。 本文在分析了国内外建筑模板应用现状的基础上,充分发挥木塑复合材料环保、价廉等优势,提出了新型木塑建筑模板,并采用试验与数值模拟相结合的方式,对木塑模板的物理性能和力学性能进行了系统研究,为新型木塑建筑模板的推广提供了有益的依据,主要研究内容和成果如下: (1)依照规范分别对PE、PP和PVC三种木塑建筑模板的板材进行物理性能试验研究,内容包括板材的含水率、拉伸强度、弯曲强度、弹性模量等,并根据试验数据进行木塑实芯板研究。试验和分析结果表明:PVC基木塑材料具有较高的强度和弹性模量以及低含水率,能够满足实际工程的需要;在承受相同承载力的条件下,PVC基木塑实芯板的设计厚度最小,力学性能最好。 (2)基于PVC基木塑复合材料设计了三种不同截面形式的木塑空芯模板(分别为长方孔式、正方孔式和圆孔式),通过ANSYS有限元软件对木塑空芯结构模板分别进行承载能力分析和变形能力分析。分析结果表明:新型木塑空芯模板能够满足承载能力要求,模板尺寸的变化会对模板的承载能力和变形产生较大影响;在实际荷载条件下,空芯模板的支撑间距不宜大于400mm,控制在300mm左右,有效地减少了支撑方木的使用量。 (3)以木塑空芯模板的体积最小为目标,运用ANSYS的优化模块对木塑空芯结构模板进行尺寸优化,得到尺寸的最优值。优化结果表明:一阶法的求解精度最高,在满足应力和变形的前提下,模板优化后尺寸为5mm×12mm×32mm×25mm×1200mm,优化后受力更合理,既确保模板结构安全,又降低了产品的成本。 (4)依据规范进行新型钢框-木塑(PVC基)组合模板设计,根据组合作用工作原理下的理论计算方法,验算组合模板在不同荷载下的挠度。计算结果表明:当荷载值≤70KN/m~2时,挠度值控制在3mm以内,钢框-木塑组合模板具有良好的力学性能,完全胜任模板施工工作。 (5)基于建筑技术经济评价原理,分别对三种形式模板进行经济性分析。分析结果表明:PVC基木塑模板由于良好的力学性能和较低的材料成本使其模板造价最低,可以很好的替代竹(木)胶板、木模板等实芯模板,并且费用低廉;在北方冬季施工期间,可以采用木塑空芯结构模板,使用费用可以比胶合板节省50%,并可节省保温措施费用;当对模板工程有严格要求需要采用钢模板时,可以用钢框-木塑组合模板代替,回收折算后的费用较低。
【学位授予单位】:青岛理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU755.2

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