摘要
贵州省积极鼓励研发和推广综合利用磷石膏固体废弃物生产建筑墙体材料，将磷石膏应用于轻型木结构房屋中是推进磷石膏在建材领域规模化、资源化综合利用的又一途径。选取贵州省瓮福磷矿的原状磷石膏材料，不经过煅烧直接制备成磷石膏板，以自制磷石膏面板为研究对象，进行磷石膏板和纸面磷石膏板与轻木骨架钉连接方式的研究。论文选取了不同种类的板材的不同钉边距、荷载作用木骨架纹理方向，对钉节点进行单调荷载抗剪试验，分析不同面板钉连接受力性能的各种影响因素及规律，提出磷石膏板和纸面磷石膏板与钉连接的力学模型；运用ABAQUS有限元软件建立钉连接分析，通过对比分析结果与试验结果，验证论文提出的钉连接力学模型应用于有限元分析的可靠性。研究结果显示： 1）通过磷石膏板和纸面磷石膏板材性试验，研究板材力学性能的影响因素。研究发现磷石膏原料含水率对板材力学性能影响大，在制备磷石膏板前需要进行烘干处理；纸面磷石膏试块的抗折强度比磷石膏试块的抗折强度提高了35.11%，抗压强度和吸水率与磷石膏板比较没有明显变化。 2）试验结果表明，3种面板材料与木骨架钉连接的破坏模式基本一致，均为面板在钉连接处截面的断裂破坏，其中，磷石膏板为典型的脆性破坏，纸面石膏板和纸面磷石膏板由于纸面纤维作用，破坏时极限承载能力及延性均有明显提高。在纸面石膏板和纸面磷石膏板试件破坏过程中发生螺钉内陷入板材、钉子弯曲变形、面板发生胶层开裂的现象。 3）根据试验结果提出磷石膏板及纸面磷石膏板的钉连接力学模型。此外，明确了钉边距是影响面板与木骨架钉连接承载力和变形的重要因素，在木骨架顺纹方向承载力和位移随钉边距的增加而增大，钉边距25mm时连接性能最优，在工程应用中应保证25mm的最小钉边距。 4）有限元软件分析结果显示非线性弹簧模型由于采用试验得出的钉连接力学模型进行定义，与实际钉连接失效的结果更吻合，建议在整体分析模型中采用。
NETL