预制夹心保温墙板钩形钢芯复合连接件拉拔试验研究*
江焕芝，郭正兴”，沈峰
（1.东南大学土木工程学院，江系南京210096；2.南京锋晖复合材料有限公司，江苏南京210004）
[摘要】针对一种新型预制夹心保温增板钩形钢芯复合连接件开展拉拨试验，对其抗拔承载力、皱坏形态、荷载-清较小；钩形钢芯复合连接件的购头与双层钢筋节点相连会显著提高抗拉承藏力；当试件其他条件相同时，连接件抗 移关系与荷载-应变关系等进行了较为系统的研究.研究表明，试件均发生混凝土锥体徽坏：试件破坏时滑移量均按承载力随着混覆土强度等级提高面增大；购形附芯复合连接件的抗拨荷载试验值均在设计值5倍以上，均能满足工程设计要求，具有足够的安全储备.
[关键调]预制装配式：混土：预制夹心保温墙板：连接件：承载力：维体破环；试验
[中图分类号]TU528.7[文献标识码]A[文章编号】1002-8498（2017）02-0124-05
Steel Core Composite Connectorin Precast Concrete Sandwich Wall Panels Pull-out Tests forEvaluations ofAnti PullingBehavior ofHook-type
Jiang Huanzhi' Guo Zhengxing' Shen Feng(1. Schoel of Cimil Engineering Sossheast Unisersity Nanjing Jiangss 210096 Chine;2. Nanjing Fenghui Composie Maserial Co. Lad. Nanjing Jiangsu 210004 China)
panels pull-out tests were carried out. Connectors* pull-out capacity failure patterm losd-slip curveSlippages were allsmall when specimens were damaged ; Hook of the conneetor connected with reinforced and load-strain curve etc. were presented. All the tests were teminated by the concrete conical failure;node could significantly improve the pull-out capacity ; The pull-out capacity increased with the incrementof concrete strength gade; The average pull-out capacity f the conectors was orer 5 times of the desigpull-out load This means the connector could meet the requirements of the design in the practical project and has a great safety margin as well.
Key words; prefabricated assembly; concrete; precas concrete sandwich wall panels; connectors;bearing capacity; conical fsilure; testing
随着国家大力推进装配式混凝土建筑和实施土墙板之间，通过连接件把内外叶墙板和保温材料建筑节能及绿色施工，预制混凝土结构得到越来越连接为一体，不仅其有承重、围护和保温功能，又可
广泛的应用，其中墙体节能是实现绿色建筑的关有效防止外部环境和内部装修的影响，可实现与结键，具有良好的发展前景.保温墙体作为节能墙体构同寿命，是今后建筑外墙节能保温构造的主要发在建筑领城已经得到广泛的推广.目前，工程中常展方向.3种.内保温墙体保温层易受室内装修影响面损和保温板的关键部件，同时是抵抗自重荷载下层间 用的保温墙体包括内保温、外保湿及夹心保温墙体坏，外保温存在防火、外抹灰与结构不同寿命等问题.夹心保温墙体是将保湿材料置于内外叶混凝
连接件是连接夹心保温墙体内外叶混凝土板剪切力和风荷载下拉压力的关键部件.众所周知的国内外应用于预制混凝土夹心保温墙体中的续纤维增强塑料（FRP）连接件.普通钢筋连接件价 连接件主要有普通钢筋连接件、不锈钢连接件和连格低康，但导热系数高，存在”热桥”效应，影响墙体保温效果，抗腐蚀性能差，易造成墙板安全隐惠：不锈钢连接件导热系数低于普通碳钢，可减少热损
1试验设计
1.1试件设计
1.2试件制作
失，同时提高了耐久性，但成本过高；连续纤维塑料（FRP）连接件虽具有抗拉强度高、耐腐蚀性强、传热5%-20%），将导致内外叶钢筋混凝土墙板在保温 系数小等优点，但其抗剪强度低（仅为抗控强度的连接件处发生层间剪切破坏，有一定的安全使用风险.鉴于此，本课题组联合南京锋晖复合材料有面规律状凹凸不平的高强刻痕钢丝或带助钢筋为 限公司研发一种新型钩形钢芯复合连接件，以外表内芯，外包玻璃纤维树脂层组成新型复合连接件，有效地利用内芯高强钢丝或钢筋的抗拉拔和抗剪强度高的特性，并结合了外包的玻璃纤维树脂的低解决了预制混凝土夹心保湿墙板内外叶板间连接 传热、耐腐蚀性能好的优点，据弃了各自缺点，有效件关键问题.
钩形钢芯复合连接件设计为一端钩形一端直形，目的是方便施工安装，增强锚固性能.其构造如图1所示.
Fig. 1Hook-type steel core posite 留1钩形钢芯复合连接件构造connector structure
为检验新型钩形连接件的抗拉拔性能，保证在外荷载作用下编体的安全性，开展了购形钢芯复合连接件的拉拔试验，对其抗拔承载力、破坏形态、荷 载-滑移关系与荷载-应变关系等进行了较为系统的研究.
件拉拔试验包括3组其9个试件，每组3个试件. 预制混凝土夹心保温墙板购形钢芯复合连接其中混凝土强度等级分2种：C25和C35：构形连接件分2种连接方式：钩住钢筋网片和不钩钢筋：连接35mm：保温层厚度为50mm.试件编号及参数如表 件内叶板锚固长度均为75mm，外叶板锚固长度为1所示（PO-C-1-3中PO表示拨出试验pullout的简写，C表示弯钩头位于钢筋网片中央空格处，不与钢筋相连接；PO-N-1-6中N表示弯购头位于钢筋 网片节点处，钩住双层钢筋）.
为模拟实际墙板厚度，购形钢芯复合连接件拉拔试验试件外叶板混凝土块尺寸为350mmx350mm
表1拉拔试件设计参数Table 1 Design parameter of pull-out specimens
PO-C-1-3到筋月片中央 试件编号连接件位置 混派土保康等级 C25 试件个数 3PO-N-1 -3 9-N-0 节点 节点 C25 C35 3 3
x50mm 内叶板尺寸为250mm×250mm×80mm.由于外叶板太薄，为防止加载时混凝土过早压碎，在外叶板四周用L50×5焊成钢框兼做模板，与混凝土一并浇筑形成外叶板.为防止混凝土过早劈裂，在外叶混豪土板中配置单层直径为8mm的钢筋 网片，内叶板中配置双层直径为8mm的钢筋网片.每个试件使用1根连接件.
制作试件时，首先将保温板切割成350mm×350mm的块体，在中心开槽，将连接件插人槽中，使 定位环卡紧保温板，用发泡剂填堵空原并固定连接件.将内叶板的模板组装好，按设计位置敢入双层钢筋网片，浇筑混凝土振揭密实，在混凝土初凝前将保温板放置在内叶板上，使其中心与内叶板的中混爱土模板使混凝土密实.最后把外叶板钢框放 心重合，连接件插人内叶混凝土中，再次振动内叶置在保温板上四边对齐，放置钢筋网浇筑外叶混凝土振搞密实.拉拔试件施工设计如图2所示.制作过程为：内叶板钢筋绑扎支模一浇筑内叶板混凝土 →安装保温板和连接件一连接件钩住钢筋节点一连接件位于钢筋网空格内一浇筑外叶混凝土并振揭.
1.3加载方案
钩形复合连接件拉拨试验在专门设计的自平衡知载架上进行，试验采用单调加载方式，用数显拉拨仪手动加载，先预加载，再匀速缓慢加载至试件破坏，加载速度控制在1kN/min.
1.4测试内容
为模拟连接件最不利受力状态，试验时把保温层扣掉.主要测试内容包括以下2个方面.
1）购形钢芯复合连接件应变
内叶板内的连接件表面两侧各布1个测点. 在保温层处连接件表面两侧各布1个测点，在
2）连接件与混土滑移
在连接件上下端部与混凝土块表面各引出1个位移导杆，分别测试连接件上下两端与混凝土的滑 移，每个试件共测4个滑移值.
试验采用3816数据采集系统进行数据采集，以1s间隔连续采集记录数据采集点的信号并储存在计算机中.应变片、位移计布置如图3所示.
2试验结果
2.1试件的破坏形态
万方数据
图3拉拔试件应变片、位移计布置Fig.3 Layout of the strain gauges and displacement meters
试件PO-C-1-3加载至约0.85P（P为峰值荷载）时，连接件上端附近混凝土表面开始出现劈裂裂缝，裂缝迅速扩展；当荷载达到P时，混凝土劈裂掀起，连接件钩头处连同混凝土一起拔出，混凝 土呈锥形破坏，连接件无破损，试件破坏，连接件下端无任何破坏迹象，试件破坏形态如图4a所示.
试件PO-N-1~6加载至约0.9P.时，连接件上端附近混凝土表面开始出现裂缝，随着荷载增大，裂缝不断延伸形成多条环状裂缝；当荷载达到P. 时，外叶混凝土锚固破坏，钩头处外包层断裂，钢芯与外包层脱离，钢芯弯头钩住钢筋，连接件未从外
图2拉拔试件施工设计
Fig. 2 Construction design of pull-out specimens
图5钩形钢芯复合连接件荷载-应变曲线
Fig.5 Load-strain curves of hook-type steel core posite connectors
叶板混凝土中拔出，试件破坏形态如图4b所示.
图4破坏状态
Fig.4 Faling state
2.2连接件荷载-应变曲线
来分析研究连接件的受力状态.各拉拨试件钩形 通过对连接件在拔出荷载作用下的应变变化钢芯复合连接件沿拔出方向的应变随拔出荷载的关系曲线如图5所示.
由连接件荷载-应变曲线可以看出：
1)钩形钢芯复合连接件沿拔出方向的正应变随荷载基本呈现线性关系，个别试件沿拉拔方向的正应变在加载前期增长缓慢，当荷载加载至约0.5
面6物形钢芯复合连接件荷载-滑移曲线
1）当混凝土强度相同时，连接件购头位于钢筋网片中央空格处、不与钢第相连时邯试件PO-C-1~3的拉拔峰值荷载平均值为7.23kN，相对于弯钩头 位于钢筋网片节点处、钩住钢筋的试件P0-N-1~3的峰值荷载均值9.1kN较低.说明连接件钩头与钢筋网相连可以提高抗拔承裁力.
2）当试件发生破坏时，连接件沿拉拔方向维外包层无断裂破坏现象. 的正应变均小于连接件纵向拉伸极限应变，玻璃纤
2.3连接件荷载-清移曲线
钩形钢芯复合连接件根部相对于混凝土的滑移量随着拉拔力增大的变化曲线如图6所示.
与PO-C-1~3相当，较试件PO-N-2-3 PO-N4-5 2）试件PO-N-1和PO-N-6连接件抗拨承载力承载力明显偏低，主要原因是施工过程中操作失误导致连接件购头仅购住1根钢筋，说明连接件钩头只钩1根钢筋对拉按承载力提高不明显，面钩住双 层钢筋网片可有效提高抗拔承载力.
由连接件荷载-滑移曲线可知：
1)PO-C系列试件和PO-N系列试件的峰值滑移基本相同.
2）拉拔力<0.1P.时，连接件与混凝土间的滑移值都<0.3mm，连接件荷载-滑移曲线基本呈线 性，连接件与混凝土间的错固力主要以化学胶着力为主：随着荷载的增加，滑移量逐渐增大，当加截至约0.5P时，连接件与混凝土间的化学胶者力丧凝土间的机械咬合作用，此时滑移量增加较快：当 失，锚固力主要来自于连接件上的倒圆台樱口与混荷载继续加载至0.85P.-0.9P 时，连接件根部混凝土开裂；荷载达到峰值时，连接件与混摄土间的滑移量s 约为1.5-3.0mm. 3.2混凝土强度影响 试件PO-N-2~3.P0-N-4-5的混凝土强度等级分别采用C25和C35，其他参数和构造均相同. 由表2分析可知： 1）当试件其他条件相同时，混凝土强度等级懿高，连接件抗拔承载力越大，采用C35混摄土强度等级的试件连接件抗拔承载力比采用C25混凝土强度等级提高了16.1%. 2）混凝土强度等级提高时，连接件与混凝土间的滑移量减小. 3试验结果分析 3组9个拉找试件的试验结果如表2所示. 3）混凝土强度等级对连接件与混凝土间的峰值滑移量无显著影响. 表2拉拨试验结果 Table 2 The results of pull-out tests 3.3安全性评价 试件输号 连核件 位置 混凝土 强度 P /kN 对应的峰值滑 移量s/mmPO-C-4 钢网片中 7.2 2.23PO-C-3 P0-C-2 央空格处 C25 6.9 7.6 2.13 2.96PO-N-1 PO-N-2 C25 7.9 9.3 2.15 2.01PO-N-3 PO-N-4 节点 11.7 10.0 2.05 2.64PO-N-5 G35 10.8 2.118.4 1.59 PO-N-6 夹心保湿墙板属于外围护结构，参照《建筑结构荷载规范》CB50009-2012计算墙板承受风荷载标准值 (1) 式中：为风荷载标准值（kN/m²）：β为高度：处的阵风系数：μ，为局部风压体型系数：μ为风压高度变化系数；为基本风压（kN/m²）. 参照《金属与石材幕墙工程技术规范》用标准值： JGJ133-2013垂直于增板平面的分布水平地震作 3.1连接件位置的影响 由表2分析可得： 万方数据 设计要求，具有足够的安全储备. (2) x =β a G/A式中：9为垂直于墙板平面的分布水平地震作用为水平地震影响系数最大值；G为墙体构件的 标准值（kN/m²）；B为动力放大系数，可取≥5.0；重力荷载标准值（kN）；4为墙体构件平面面积（m²). 通过试验分析购形制芯复合连接件的受力性能，建议实际工程施工时连接件钩头与双层钢新网时连接件弯钩处外层纤维先行断裂，为确保结构安 节点相连，可获得充足的安全保障.鉴于试件受拉全，在下一步研究中，应将外层纤维组分进行调整以增强连接件的抗拉拔能力. 考虑风荷载和地震荷载作用下的最不利组合，得到预制夹心保温墙板的抗拉荷载设计值为： 参考文献： [1]姜伟庆，张荟，秦格，预制夹心保温墙体新型FRP连接件抗抗性能[J] 工业建筑 2013 43(S);161-163.[2]杨催林，薛伟展，预制夹芯保温墙体FRP连接件应用进展 [J].低温建筑技术 2012（8）：139-142.[3]谷明旺，关于国内外三明治增板设计的恶考[3]住宅与房地[4]万朝阳，旅国新，预制夹芯保调墙体保温连接件研究现状 产 2015 (12) ;53-59.[5]建筑结构载规范：GB50009-2012[S]-北京：中国建筑工 [3].玻璃码/复合材料，2015（11）：81-84.业出版社，2012.[6]会属与石材蒂墙工程技术规范：JCJ133-2013[s].北京：中 国建筑工业出版社，2013. (3) 式中：S为组合作用的效应设计值：S为地震作用效应标准值；S为风荷载效应标准值：Y：为地震作用分项系数，取1.3：y.为风荷载分项系数，取1.4： 中：为地震作用的组合值系数，取0.5；中.为风荷载的组合值系数，取1.0. 针对南京市某工程，由公式（1）、（2）、（3）计算得到预制夹心保温墙体的抗拉承载力设计值与试 验结果平均值的对比如表3所示. Table 3 The cemparison of design and test pull-out loads 表3抗拔荷载设计值与试验值对比 （上接第116页） 试件编号 混观土 试验平均 设计值/ 安全系数FO-C-1 -3 强度 C25 值/kN 7.23 1.22 IN 5.93PO-N-1 -3 C25 9.10 1.22 7. 46PO-84 ~6 C35 10.30 1.22 8. 44 的调查处理后做出事故的处理方案，在保证架体及 相关物品损害最小的前提下迅速恢复拆除工作. 5.3.2架体在安装作业中的应急预案 现场安装应按施工方案安装步骤进行，爬模在进行吊装前应预先在地面组装位置进行预吊装，先 将架体稍稍吊起，看架体是否有变形，挂钩是否牢靠，待确定无误后，方可进行吊装，如吊起后架体倾斜过大应将其回落至地面，重新选择挂钩位置，待架体吊起后无较大斜的情况下再将架体吊装至安装位置. 抗拔荷载试验值均在设计值的5倍以上，均能满足 由表3对比数据可知，钩形钢芯复合连接件的工程设计要求，具有足够的安全储备. 4结语 连接件的拉拔试验，对比分析了连接件不同安放位 本文通过9个预制夹心保温墙体钩形钢芯复合置、不同混凝土强度等级对抗拔承载力的影响，得到以下一些结论. 6结语 通过该工程的施工实践证明，该液压爬模变截面施工技术安全可靠，操作简单，能满足变截面施工的要求，值得推广. 1）连接件拉拔试件均发生外叶湿凝土板出，外层纤维无损坏，混减土锥形破坏；连接件与钢 锥体错固破坏，连接件不与钢筋相连时，连接件拔筋相连时，弯钩头外层纤维断裂，钢芯未滑出，外叶板未脱落，可保证实际工程中墙板破坏后不脱落，避免坠落伤人. 参考文献： [1]牛家，黎文方，薛雁，等，铝合金早拆模板在基工程中的应用[2]江苏江都建设工程有限公司，减压限升模板工程技术规程： [J].工技术 2016 45(2) ;93.97.JGJ195-2010[S].北京：中国建筑工业出浙社，2011.[3]刘志坚，买仍辉，静别，等，核心美异简二次水平结构液压自 底升顿板体系施工技术[J].施工技术 2016 45（2）；98-100.[4]马费红，形建筑单曲变截面始板幕增施工技术[J]，施工[s] 马张永，徐子涵，吴小燕，大悬挑曲面空间网格继构液压同步 技术 2016 45(3):115-118 122.[6]王大磊，余流，高璞，等，大悬携变截面钢桁架施工及控制关 提升施工技术[J].施工挂术，2015 45（8）：72-75.健技术[J].施工技术，2016 45（14）;128-131. 2）连接件钩头不与钢筋相连和仅与单根钢筋相连，抗披承载力相当，面与双层钢筋网相连可有效提高抗拔承载力. 高，连接件抗拔承载力越大. 3）当试件其他条件相同时，混凝土强度等级越 4）混凝土强度等缓对连接件与混凝土间的峰值滑移量无显著影响. 5）钩形钢芯复合连接件拔出性能可满足工程
