专利名称：非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种夹芯板抗弯承载力确定方法及应用，尤其涉及一种非金属面夹芯 板抗弯承载力确定方法及应用。
背景技术：
随着建筑工程技术的发展，夹芯板在现代社会中越来越广泛使用。随着夹芯板的 广泛使用，夹芯板技术也随之发展，从最初的金属面板的夹芯板到非金属面板的夹芯板。在 现代社会中，随着非金属材料技术的提高，非金属面板的夹芯板逐渐占据了主导地位。对于 非金属夹芯板的抗弯承载力确定，现有技术中还没有一个简便实用的方法，特别是缺乏考 虑非金属面板刚度对非金属面夹芯板弯曲变形造成的影响进行深入地考虑，由此对于非金 属面夹芯板抗弯力学性能不能精确获取，导致不能精确评估非金属面夹芯板的安全性能。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法克服现 有技术中对于非金属面夹芯板抗弯力学性能不能精确获取，导致不能精确确定非金属面夹 芯板的抗弯承载力的技术问题。本发明的技术方案是提供一种非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，所述夹芯 板的面板为非金属材料，非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法包括如下步骤采集非金属面夹芯板的相关参数采集非金属面夹芯板的跨度、非金属面板的弹 性模量、非金属面夹芯板面板的宽度、非金属面夹芯板面板的厚度、非金属面夹芯板芯材厚 度、非金属面夹芯板芯材的剪切模量、非金属面夹芯板芯材的有效截面面积。确定非金属面夹芯板的挠度非金属面夹芯板面板的刚度需要考虑，非金属面夹 芯板的挠度的确定包括集中荷载下的挠度和均布荷载下的挠度，非金属面夹芯板集中荷载 下的挠度采用以下公式获取
「…^WL3 O.SWL (x If YWniax =----— 1 - ~L
m^ 48EJ 4Αμ2σ{ I )非金属面夹芯板均布荷载下的挠度采用以下公式获取
5qLA 0.9qL2 (Λ h 丫w 二---------- 1
384￡/ SAm2G^ I ) ·上述两公式中，各变量的表示意义如下Wfflax表示正常使用阶段跨中位置处的挠度；W表示跨中集中荷载；q均布荷载；L表示夹芯板跨度E表示非金属面夹芯板面板弹性模量
4
If表示上下面板对其自身中和轴的惯性矩，A =
6I表示上下面板对其自身中和轴和整个夹芯板中和轴的惯性矩之和，
「 T bt3 btd2I =——+-
6 2b表示非金属面夹芯板宽度t表示非金属面夹芯板面板厚度d表示上下面板中和轴之间的距离，d = c+t，其中c为芯材厚度A表示芯材的有效截面面积，J
CG表示芯材的剪切模量实测值；μ表示芯材剪切模量的换算系数，通常μ = 1.236确定非金属面夹芯板的抗弯承载力由挠度与抗弯承载力的关系确定非金属面夹 芯板的抗弯承载力。本发明的进一步技术方案是在确定非金属面夹芯板的挠度步骤中，包括确定非 金属面夹芯板面板刚度对夹芯板刚度的影响。本发明的进一步技术方案是确定非金属面板刚度对夹芯板刚度的影响包括确定 非金属面板刚度对夹芯板弯曲刚度的影响和确定非金属面夹芯板面板刚度对夹芯板剪应 力分布的影响。本发明的进一步技术方案是在确定非金属面夹芯板的挠度步骤中，还包括确定 非金属面夹芯板的弯曲变形和剪切变形。本发明的进一步技术方案是确定非金属面夹芯板的弯曲变形和剪切变形包括确 定非金属面板刚度对夹芯板弯曲变形的影响和确定非金属面夹芯板面板刚度对夹芯板剪 切变形的影响。本发明的技术方案是将所述非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法应用于非金属 面夹芯板的安全评估。本发明的技术效果是提供一种非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，通过考虑 非金属面夹芯板的面板刚度对非金属面夹芯板弯曲变形造成的影响，精确获取非金属面夹 芯板在集中荷载和均布荷载下的挠度，然后通过挠度确定非金属面夹芯板的抗弯承载力。 本发明精确获取非金属面夹芯板的抗弯承载力，从而确定非金属面夹芯板的抗弯力学性 能，精确评估非金属面夹芯板的安全性能。
图1为本发明的流程图。图2为本发明的将非金属面夹芯板简化为夹芯梁的示意图。图3为本发明的将非金属面夹芯板简化为夹芯梁的横截面示意图。图4为本发明工字梁横截面剪力分布示意图。图5为本发明夹芯梁的剪力分布示意图。图6为本发明厚面板夹芯板横截面的应力分布示意图。
图7为本发明夹芯梁集中荷载作用下变形示意图。图8为本发明夹芯梁剪切变形示意图。图9为本发明跨中集中荷载作用下的简支梁示意图。图10为本发明均布荷载作用下的简支梁示意图。图11为本发明集中荷载作用下的θ与钓之间的关系。图12为本发明均布荷载作用下的θ与夠之间的关系。
具体实施例方式下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。如图1所示，本发明的具体实施方式
是提供一种非金属面夹芯板抗弯承载力确 定方法，所述夹芯板的面板为非金属材料，本发明中所述夹芯板的面板以秸秆板或定向结 构板(Oriented Strand board, 0SB)为例进行介绍。非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法包括如下步骤步骤100 采集非金属面夹芯板的相关参数，即，采集非金属面夹芯板的以下参 数采集非金属面夹芯板的跨度、非金属面夹芯板面板的弹性模量、非金属面夹芯板面板的 宽度、非金属面夹芯板面板的厚度、非金属面夹芯板芯材厚度、非金属面夹芯板芯材的剪切 模量、非金属面夹芯板芯材的有效截面面积。这些参数中，采集非金属面夹芯板的跨度、非 金属面夹芯板面板的宽度、非金属面夹芯板面板的厚度、非金属面夹芯板芯材厚度、非金属 面夹芯板芯材的有效截面面积由非金属面夹芯板的形状决定，而非金属面夹芯板面板的弹 性模量、非金属面夹芯板芯材的剪切模量由非金属面夹芯板的材料决定。步骤200 确定非金属面夹芯板的挠度，即，非金属面夹芯板挠度的确定包括集中 荷载下的挠度和均布荷载下的挠度。对于非金属面夹芯板挠度的确定，首先需要考虑如下因素非金属面夹芯板的面 板刚度对非金属面夹芯板挠度的影响。一、非金属面夹芯板的面板刚度对非金属面夹芯板挠度的影响。具体而言，非金属面夹芯板的面板刚度对非金属面夹芯板挠度的影响包括非金属 面夹芯板的面板刚度对夹芯板弯曲刚度的影响和非金属面夹芯板的面板刚度对夹芯板剪 应力分布的影响。非金属面夹芯板的面板刚度对夹芯板弯曲刚度的影响，具体如下如图2、图3所示，将非金属面夹芯板简化为夹芯梁的形式，即不考虑y方向(也就 是板材宽度方向)上的应力。图中符号定义如下c表示芯材厚度；t表示面板厚度h表示夹芯板厚度，h = c+2td表示上下面板中心线之间的距离，d = c+tb表示夹芯板宽度G表示芯材的剪切模量D表示夹芯板的整体抗弯刚度
A表示夹芯板的等效横截面面积AG表示夹芯板的剪切刚度，其中A = bd2/cQ表示夹芯板某一截面上的剪力Ef表示面板的弹性模量E。表示芯材的弹性模量I表示整个截面对中性轴的惯性矩If表示上下面板对其自身轴线的惯性矩由于夹芯板由上下面板和芯材组成，如图2、图3所示夹芯梁的弯曲刚度根据材料 力学刚度的计算公式得到以下公式 其中第一项表示的是面板相对于其自身轴弯曲时的局部刚度；第二项代表上下两 个面板相对于中轴线c-c弯曲时的产生的刚度；第三项代表芯材相对于其自身轴(同中轴 线C-C)弯曲时的局部刚度。在实际的夹芯结构中，公式(1)第二项占据了主导地位，公式(1)第一项即非金属 面夹芯板面板刚度的影响不能忽略，公式(1)第三项即芯材自身刚度的影响。非金属面夹芯板的面板刚度对夹芯板剪应力分布的影响，具体如下如图4所示，由夹芯板的工作原理可以将其简化为一个工字梁的形式，得到工字 梁中剪应力的分布情况。对于截面中轴线下方ζ处的芯材剪应力τ，根据材料力学有如下公式 其中Q为所选横截面上的剪力；I为整个截面对中性轴的惯性矩；b为Z1处的宽 度，S为ζ > Z1部分的截面对中性轴的静距，图中ζ表示ζ处与中轴线的距离，Z1表示Z1处 与中轴线的距离。对于夹芯结构的组合梁，考虑各部分的弹性模量，上式可以写成如下形式 其中D如公式(1)所示；Σ (SE)为ζ > Z1的部分截面S和E的乘积之和，例如要 确定芯材部分ζ处的剪应力，则有 因此，芯材中的剪应力 类似的可以得到面板中剪应力。根据材料力学的知识，夹芯梁横截面上的剪应力的分布如图5所示其中，(a)为 夹芯梁横截面真实的剪应力分布。(b)为忽略芯材自身刚度时，夹芯梁的剪应力分布情况，
为忽略芯材自身刚度及面板自身刚度时，夹芯梁的剪应力分布 对于低强度的泡沫芯材，可计E．一o，得到芯材中的剪应力常量，图5中(b)所示
将非金属面夹芯板简化为夹芯梁的形式，材料力学中对于弯曲梁符号的规定，如公式(8)所示。
对于厚面板夹芯板的变形，需要明确以下几点
由于芯材为EPS一聚苯乙烯等泡沫芯材，其弹性模量很小，其自身刚度，即公式(1)中的第三项可忽略；
面板具有一定刚度，公式(1)中的第一项不能忽略；
由于忽略了芯材自身刚度而面板刚度不能忽略，所以芯材中的剪应力分布如图5中(b)所示，其剪应力沿芯材厚度方向为常数，大小如公式(6)所示。
由于考虑了面板的自身刚度，将会对夹芯梁的变形产生如下影响
第一种影响为使面板有两种变形方式，第一种方式为局部弯曲，相对于整个夹芯结构中轴线的弯曲变形，此时产生面板在均布应力下的拉伸和压缩，此时产生的面板中的应力为图6第一部分应力所示。第二种方式为相对于面板自身轴线而不是整个夹芯结构轴线的局部弯曲，此时产生的面板中的应力为图6第二部分应力所示。
夹芯梁作为一个整体发生弯曲的变形，以承受集中荷载为例，当夹芯梁作为一个整体发生弯曲的变形如图7所示。图7中(a)为跨中受集中力的简支梁，(b)为弯曲变形，(C)为剪切变形，(d)为弯曲变形、剪切变形共同作用的结果。图7(b)中，面板同时具有以上两种变形方式。面板局部弯曲刚度对整个夹芯梁弯曲刚度的贡献值可以由公式(1)中的 第一项来表示。第二种影响为对芯材剪切变形产生的影响对芯材内部的剪切变形产生影响当只考虑剪切变形，面板中轴线上的a、b、⑴·· 各点在水平方向上不产生位移(因此不会使面板上的主应力发生变化)，只沿垂直方向发 生变形，如图5中(c)。其跨中位置处将会出现一个折角，此处的曲率将会无穷大，很显然这
是不可能的由材料力学的知识可知，弯矩和曲率之间有= 的关系，则此处弯矩无穷
U K
大。如果面板和芯材仍然要保持连接，则面板需要在跨中两侧一定距离范围内，发生局部弯 曲，以使剪切变形变得平滑。此时，将会在面板中引入额外的弯矩和剪力，从而减小了剪切 变形。在实际的夹芯结构中，尤其是薄面板夹芯结构，该影响很小；当面板较厚(例如石棉 水泥夹芯板和非金属面夹芯板)而芯材为EPS等轻质泡沫时，该影响明显。基于以上讨论，下面分两点对夹芯结构的变形进行讨论(一 )非金属面夹芯板的面板刚度影响下的夹芯板弯曲变形。首先考虑一个芯材剪切刚度无穷大，在均布荷载Q1作用下的夹芯梁单元。按照普 通梁的弯曲理论，产生挠度W1。该挠度与弯矩M1及剪力Q1有关，根据材料力学，其中剪力Q1 得出-Q1 = Dw1 ‘ “ =Ef(I-If)W1' “ +EfIfW1 ‘ “ (9)此时为忽略芯材自身刚度的影响，！) =。··^ + ·^ = ^/，因此有 假定面板只承受拉伸和压缩变形而不发生局部弯曲时，公式(9)右边第一项代表 芯材和面板共同承担的剪力。此时暂不计面板刚度，右边第一项可按图5(c)中的应力分布 进行计算剪应力τ在芯材厚度范围内大小不变，在面板边缘处为0，在面板内部呈线性变 化。因此，第一项可由_bd τ代替，其中τ为芯材中的剪应力，d为上下面板中心线之间的 距离，即-Q1 = -bd τ +EfIfW1 ‘ “ (12)同时有^1 = -Q1' , Q1 = MijM1 = -Dw1" ( 二 )和确定非金属面夹芯板的面板刚度影响下的夹芯板剪切变形。由于上述假定芯材刚度无穷大，因此芯材中虽然存在剪应力τ，但并不会发生剪 应变。因此，如果芯材剪切模量G为某一限值，则在剪应力τ的作用下，芯材产生剪应变Y =τ/G，相当于产生一个额外的横向变形w2。面板必须同时产生该额外变形，因此，其必须 遭受一个额外的均布荷载q2，剪力Q2以及弯矩M2 q2 = -Q2 ‘ , Q2 = M2, M2 = -Dw2 “则总的荷载、剪力、弯矩以及变形如下所示q = q1+q2
Q = Q+Q2M = M+M2w = W+W2也就是说，均布荷载q作用下的夹芯梁，将产生两组不同的变形-.W1与w2。其中第 一项代表普通弯曲变形，其与面板和芯材共同承担的剪力Q1相关；第二项代表由于Q1引起 的芯材剪切变形为适应芯材剪切变形需要，面板还参与了绕其自身轴线的额外弯曲变形 (忽略了面板中的剪切变形，但面板仍分担剪力)；此时，需要一个额外的剪力来驱动此变 形，即Q2。Q1与Q2的和即为施加于梁上的总的剪力。(三)非金属面夹芯板的面板刚度影响下的夹芯板弯曲变形和剪切变形有相互关系。额外变形与芯材剪应变Y的相互关系，如图8所示。线段de的长度等于义·^·，
OX
又有线段Cf的长度等于￥(3，由如=(^，可得^"与Y之间的关系如下 其中，A = bd2/c，AG通常指夹芯梁的剪切刚度。将τ = 入公式(13)，可得额外变形与剪应力之间的关系 将其代入公式(12)，即-Q1 = -AGw2 ‘ +EIfW1' “ (15)将-Q1 = -Dw1'“代入公式(15)，进行变化可得 由于-Q2 = -Dw2 ‘“，则总的剪力Q = Q^Q2 = Q1-EIfW2' ‘‘ (17)将公式(16)代入到公式(17)中，可得关于Q1的方程如下Q1" -B2Q1 = -a2Q (18)
2一 AG其中,=EIf(l-IfII)(19)三、非金属面夹芯板挠度的变形公式。由以上分析可知，知道夹芯梁的受力情况，即Q可以由关于χ的方程给出，进而可 根据公式(17)求得Q1;再根据W/ ,W2'与仏之间的关系，通过积分可最终求得巧和《2; 最后根据w = W^w2的关系，可得简支夹芯梁在不同受力情况下，跨中位置处的最终挠度计 算公式。(一 )集中荷载情况下非金属面夹芯板挠度的变形公式。如图9所示，AB段，χ起始点为A，其剪力为-W/2，此时根据公式(17)的解为0141]
0142]
0143]
0144]
式
0145]
0151]
0152]
0153]
ψ
-Q1 = C1 cosh αχ + C2 sinh ax + ~(20)
通过积分，可得
EIwx =马 sinh αχ +马 cosh αχ+^"" + C3X2 +C4X+ C5 (21) aa\2
方程(20)与方程(21) —起可得到一个关于W2 ‘的表达式，积分一次得到如下公
-EIfW2 =^sinh αχ+ ^cosh ox+ -^y χ +C6(22)
aa2α
0146]AB段上可找到5个边界条件，由此上述六个常数的关系如下
0147]Q)x = Q，Wl = 0(任意性)
0148] C5+4 = 0 a
C1
α3
0149](ii)x = O, W1' =0(对称性)
0150]C1
2+C4=0 a
(iii)χ = O, W1
=0(对称性)
W
C1+-= 0 1 2
/ . χ η ,, WL (IV) χ = 0, M =——
4
0154]定义-M = EIw1" +EIfW2 “ WL
0155]因此，一~-= 2C3 4
0156](v)x = 0，W2 = 0(任意性)
0157]% + C6=0 a
0158]至此，各常数可按如下形式表示，其中C2未知
wWTwr
0159]C1 = --;C3 =-苧;C4 = +^1-,C5 =C6=-^j-
282aa
0160]在BC段上，其中χ以B点位起始点，其总剪力为O。方程(20)和(21)依然适用但 其中包含W的项应消去，新的常数B1-B6用以取代C1-Cp
0161]以下为四个简单的边界条件
0162](Vi)x = 0，Wl = 0(任意性)
β
0163]5S+"^f- = O
(23)
0164](Vii)x = 0，W2 = 0(任意性)
0165]
0166](viii)x = L1, W1" = 0
a
(ix)x = L1, w2" =0 最后两个边界条件是因为自由端的弯矩M1和M2为0。只有当面板端部可以自由 转动，并且不与刚性端部连接时，该条件才成立。以下为上述边界条件的结果 仍然需要建立B点处的连续性。明显的，W1'和W2'，W1 〃和W2〃应该连续；同时 由公式(21)可知，W1'“和<必须连续。然而，仅用三个可提供独立方程的条件，分别为
W1 ‘ , W2'，W1〃。(X)W1'在 B 点连续 (xi)w2'在 B 点连续 (xii) W1〃在 B 点连续 由方程(23)和(24)可约去B2, B3, C1和C3 ；条件(xi)和(xii)可用于解出C2和 B1，我们只对C2感兴趣C2= β, γ(25)其中，A= ·。1^^) = 0^^^ ‘a由公式⑶确定。C1-C6的值全部为已知量，将其代入公式(20)与公式(21)，可解出总的变形量w， 为在AB范围内由χ表示的一个函数
其最大值应发生在跨中位置处，即χ = L/2时 其中吶小^IMZ^I 1 θ通过公式(14)及对方程(21)和(22)进行两次求导，还可以得到芯材内部的剪应 力及面板的法向应力。
( 二)均布荷载情况下非金属面夹芯板挠度的变形公式。如图10所示，为简支梁在均布荷载作用下的受力图。AB部分剪力为-qx，其中χ起始点为A。代入方程(18)中，结果如下-Q1 = C^oshax+CaSinhax+qx (27)通过积分，
EIwl =-^-sinh αχ:+-^-cosh αχ:+ - + C3X2 +C4X+ C5(28)
αa24方程(27)同(28) —起，可得到关于W2'的表达式，积分一次可得式(29)。-EIfW2 =^-Sinh αχ;+%coshax: +-^r-+ C6(29)
aa2α方程(28)、(29)同样适用于BC段，其中χ起始点为B，并且消去包含q的项。常 数C1-C6由B1-B6取代。边界条件及B点的连续性要求同集中荷载作用下的厚面板夹芯梁单元，其中，跨 中弯矩WL/4变为qL2/8。求解未知常数的过程同上，最终结果如下
C1 = O ；= O ；C5 =C6=為
16 2aa
B1 = C2 sinh—+ —； B2 = -BJanhaL1 ,B3 =0;B4 = ^f 2 2 24
η., nI/θ + tanh0 Λ aL, . ^r.
其中成= CO_ + S_tanh0^T;0 = a由公式(19)确定。 AB段任意一点处，总的变形量由下式给出
r, ι\ 一 τ Λ2
W =-
48￡7
v L2 J AG{ I j
x-
2 4Θ
-cosh ax)其最大值发生在χ = L/2处
Ψι
SqL4 qL2 ( If
W -----1--
■ 3S4EII
(30)
其中:^2=l + ^(l-cosh^)
通过公式(14)及对方程(28)和(29)进行两次求导，也可得到芯材内部的剪应力 及面板的法向应力。四、非金属面夹芯板承载力的验算。实际工程中夹芯板的抗弯承载力主要由正常使用极限状态时的变形控制，当受均 布面荷载作用时，单跨夹芯板的抗弯承载力可按下列规定计算
_] Wfflax ^ [f] 其中[f]表示正常使用极限状态时的变形控制限限值，一般取L/200，L为夹芯板跨度。
13
(一 )集中荷载情况下公式简化。集中荷载作用下，非金属面夹芯板在考虑面板刚度情况下，跨中位置处在均布荷 载作用下的挠度计算公式为
WL3 WL (.今丫…、
Wmax =----1 - φ,Czb；
4SEI 4』G( I J1其中明M-^IMZ^I, ΨΧ θ^ _sinh^-(l-cosh^)tanh0 aLa2 = ^ 二
1 sinh 汐 tanh0 + cosh 汐，“2 ‘0 = Α ‘7 f由于实际工程中一般无需设置悬臂梁，此时令L1 = O,由此上述参数可以简化成以 下简单形式
/ \1/2n sinh^ θ = — = ~ —————，,1 sinh 6
’ 2 2 ^/,(I-Z7ZZ)J 0 二0，夠=11·^而a2的大小实质上代表的是芯材剪切刚度与面板局部弯曲刚度的比值，由本文中 所研究的几种非金属面夹芯板可知，其a2的值大约在400以上，由此计算得来的θ值一般 在20左右。钓与θ的关系如图η所示，其中θ为横坐标，钓为纵坐标。考虑θ彡3时， sinh^ ,
因此有
巩二 1-1(31)
Ψι θ对于实际工程中的墙面板，考虑θ值一般在20以上，此时可近似认为钓=1，即可 得到墙面板在集中荷载下考虑面板刚度的最终挠度计算公式w (32)
隨 4SEI 4 VGI I )对于墙面板，估算其面板刚度与整体 刚度的比值，一般在10%以上，此时θ值一 般最小能达到5左右，可取仍=0.8 ；并考虑芯材剪切模量在不同试验方法下的换算关系，可 得到屋面板在考虑面板刚度情况下，跨中位置处在集中荷载作用下的挠度计算公式最终化 简形式为
Γ 00/1 WL3 0.8WL (Λ IΛ2/qqnWmax =----HlL(33)
4SEI 4Αμ2β{ I J其中Wmax表示正常使用阶段跨中位置处的挠度。公式(32)适用于墙面板，公式(33)适用于屋面板W表示跨中集中荷载L表示夹芯板跨度E表示非金属面夹芯板面板弹性模量
If表示上下面板对其自身中和轴的惯性矩
I表示上下面板对其自身中和轴和整个夹芯板中和轴的惯性矩之和， b表示非金属面夹芯板宽度t表示非金属面夹芯板面板厚度d表示上下面板中和轴之间的距离，d = c+t，其中c为芯材厚度A表示芯材的有效截面面积 G表示芯材的剪切模量实测；μ表示芯材剪切模量在不同实验方法之间的换算系数，μ = 1.236( 二)均布荷载情况下公式简化。均布荷载作用下，非金属面夹芯板在考虑面板刚度情况下，跨中位置处挠度计算 公式为 其中 由于实际工程中一般无需设置悬臂梁，此时令L1 = O,由此上述参数可以简化成以 下简单形式
而a2的大小实质上代表的是芯材剪切刚度与面板局部弯曲刚度的比值，本文中所 研究的几种非金属面夹芯板，其a2的值大约在400以上，由此计算得来的θ值一般在20左
右。与θ的关系如图12所示。考虑θ彡3时，flz^^s-!，因此有 φ2\ cosh θ
(34)对于实际工程中的墙面板，考虑θ值一般在20以上，此时可近似认为夠=1，即可 得到墙面板在均布荷载下考虑面板刚度的最终挠度计算公式 对于墙面板，估算其面板刚度与整体刚度的比值，一般在10%以上，此时θ值一 般最小能达到5左右，可取夠=0.9 ；并考虑芯材剪切模量在不同试验方法下的换算关系，可得到屋面板在考虑面板刚度情况下，跨中位置处在均布荷载作用下的挠度计算公式最终化 简形式为
Γ 5qL4 0.9qL2 广 r、' Wmax= HΗ
If
(36)
ν丄J
384五/ %Αμλβ式中Wmax表示正常使用阶段跨中位置处的挠度，其中式(35)适用于墙面板，式(36)适 用于墙面板
q表示均布荷载；
L表示夹芯板跨度；
E表示非金属面夹芯板面板弹性模量；
bt'
If表示上下面板对其自身中和轴的惯性矩，h =
f
6I表示上下面板对其自身中和轴和整个夹芯板中和轴的惯性矩之和，
T bt3 btd2 I = — + -
6 2b表示非金属面夹芯板宽度t表示非金属面夹芯板面板厚度d表示上下面板中和轴之间的距离，d = c+t，其中c为芯材厚度A表示芯材的有效截面面积，J = !
CG表示芯材的剪切模量实测值μ表示芯材剪切模量在不同实验方法之间的换算系数，通常μ = 1.236步骤300 确定非金属面夹芯板的抗弯承载力由挠度与抗弯承载力的关系确定 非金属面夹芯板的抗弯承载力。由于夹芯板墙面板的挠度与抗弯承载力有如下关系Wfflax ( [f]值。参见国家标准《建筑用金属面绝热夹芯板》(GB/T 23932-2009)中挠度的限 则 集中荷载确定 . 0.81
48￡/ 4Αμ2σ [/]
、2
局部荷载的确定 5L4 0.912
W
ν Ij
384五/ 8Αμιβ从而确定非金属面夹芯板的抗弯承载力。本发明非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，通过考虑非金属面夹芯板的面板刚 度对非金属面夹芯板弯曲变形造成的影响，精确获取非金属面夹芯板在集中荷载和均布荷 载下的挠度，然后通过挠度确定非金属面夹芯板的抗弯承载力。本发明精确获取非金属面
16夹芯板的抗弯承载力，从而确定非金属面夹芯板的抗弯力学性能，精确评估非金属面夹芯 板的安全性能。本发明的具体实施方式
是将所 述非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法应用于非 金属面夹芯板的安全评估。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
一种非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，其特征在于，所述夹芯板的面板为非金属材料，非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法包括如下步骤采集非金属面夹芯板的相关参数采集非金属面夹芯板的跨度、非金属面板的弹性模量、非金属面夹芯板面板的宽度、非金属面夹芯板面板的厚度、非金属面夹芯板芯材厚度、非金属面夹芯板芯材的剪切模量、非金属面夹芯板芯材的有效截面面积；确定非金属面夹芯板的挠度非金属面夹芯板面板的刚度需要考虑，非金属面夹芯板的挠度的确定包括集中荷载下的挠度和均布荷载下的挠度，非金属面夹芯板集中荷载下的挠度采用以下公式获取 <mrow><msub> <mi>w</mi> <mi>max</mi></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac> <msup><mi>WL</mi><mn>3</mn> </msup> <mrow><mn>48</mn><mi>EI</mi> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mn>0.8</mn><mi>WL</mi> </mrow> <mrow><mn>4</mn><mi>A</mi><msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn></msup><mi>G</mi> </mrow></mfrac><msup> <mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac> <msub><mi>I</mi><mi>f</mi> </msub> <mi>I</mi></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow>非金属面夹芯板均布荷载下的挠度采用以下公式获取 <mrow><msub> <mi>w</mi> <mi>max</mi></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac> <msup><mrow> <mn>5</mn> <mi>qL</mi></mrow><mn>3</mn> </msup> <mrow><mn>384</mn><mi>EI</mi> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>9</mn><mi>qL</mi> </mrow> <mrow><mn>8</mn><mi>A</mi><msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn></msup><mi>G</mi> </mrow></mfrac><msup> <mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac> <msub><mi>I</mi><mi>f</mi> </msub> <mi>I</mi></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow>上述两公式中，各变量的表示意义如下wmax表示正常使用阶段跨中位置处的挠度；W表示跨中集中荷载；q表示均布荷载；L表示夹芯板跨度；E表示非金属面夹芯板面板弹性模量；If表示上下面板对其自身中和轴的惯性矩，I表示上下面板对其自身中和轴和整个夹芯板中和轴的惯性矩之和， <mrow><mi>I</mi><mo>=</mo><mfrac> <msup><mi>bt</mi><mn>3</mn> </msup> <mn>6</mn></mfrac><mo>+</mo><mfrac> <msup><mi>btd</mi><mn>2</mn> </msup> <mn>2</mn></mfrac> </mrow>b表示非金属面夹芯板宽度t表示非金属面夹芯板面板厚度d表示上下面板中和轴之间的距离，d＝c+t，其中c为芯材厚度A表示芯材的有效截面面积，G表示芯材的剪切模量实测值；μ表示芯材剪切模量的换算系数。确定非金属面夹芯板的抗弯承载力由挠度与抗弯承载力的关系确定非金属面夹芯板的抗弯承载力。FSA00000189287600013.tif,FSA00000189287600015.tif
2.根据权利要求1所述的非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，其特征在于，在确定 非金属面夹芯板的挠度步骤中，包括确定非金属面夹芯板面板刚度对夹芯板刚度的影响。
3.根据权利要求2所述的非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，其特征在于，确定非 金属面板刚度对夹芯板刚度的影响包括确定非金属面板刚度对夹芯板弯曲刚度的影响和 确定非金属面夹芯板面板刚度对夹芯板剪应力分布的影响。
4.根据权利要求2所述的非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，其特征在于，在确定 非金属面夹芯板的挠度步骤中，还包括确定非金属面夹芯板的弯曲变形和剪切变形。
5.根据权利要求4所述的非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，其特征在于，确定非 金属面夹芯板的弯曲变形和剪切变形包括确定非金属面板刚度对夹芯板弯曲变形的影响 和确定非金属面夹芯板面板刚度对夹芯板剪切变形的影响。
6.一种应用上述任一权利要求所述非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法的非金属面 夹芯板，其特征在于，将所述非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法应用于非金属面夹芯板 的安全评估。
全文摘要
本发明涉及一种非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，所述夹芯板的面板为非金属材料，非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法包括如下步骤采集非金属面夹芯板的相关参数，确定非金属面夹芯板的挠度，确定非金属面夹芯板的抗弯承载力。本发明非金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，通过考虑非金属面板刚度对非金属面夹芯板弯曲变形造成的影响，精确获取非金属面夹芯板在集中荷载和均布荷载下的挠度，然后通过挠度确定非金属面夹芯板的抗弯承载力。本发明精确获取非金属面夹芯板的抗弯承载力，从而确定非金属面夹芯板的抗弯力学性能，精确评估非金属面夹芯板的安全性能。
文档编号G01N3/00GK101886992SQ20101021547
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者张旭琛, 查晓雄 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院