装配式混凝土结构夹心保温外墙不锈钢拉结件抗剪承载力试验分析.pdf

安徽建筑中图分类号：TU317文献标识码：A文章编号：1007-7359（2023）5-0083-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.5.0290引言夹心保温墙体作为装配式混凝土结构应用最为广泛的预制构件，墙体中所用拉结件作为关键受力元件承载力性能至关重要，承载能力大小直接决定此种夹心保温墙体内外叶墙连接体系的工程质量。国内外拉结件种类主要分为金属拉结件与FRP拉结件，对拉结件体系已有诸多研究1-2，对金属材料桁架筋拉结件及FRP拉结件承载力也分别进行了研究3-6，但对预制夹心保温墙体用板型不锈钢拉结件抗剪承载力试验研究较少，本文根据 装配式建筑 预制混凝土夹心保温墙板（JC/T 2504-2019）中拉结件承载力试验方法7，对板型不锈钢拉结件的抗剪承载力进行试验研究，并对试验结果中荷载-位移曲线进行分析。1试件制作与加载方法1.1试件制作本次试验分别对 SP-FA-1-175-120/160/200三种规格不锈钢拉结件进行剪切试验。每种规格试件5个。试件均由2个拉结件、2块混凝土板和 1块保温板组成（图 1）。SP-FA-1-175-120 型号的拉结件使用平面尺寸240mm240mm的2块混凝土板；SP-FA-1-175-160 型号拉结件使用平面尺寸为 320mm320mm 的 2块混凝土板；SP-FA-1-175-200 型号拉结件使用平面尺寸为 400mm400mm 的 2块混凝土板。为了更加准确地测试拉结件抗剪承载力，试验开始前将试件上的夹心保温材料去除，保温层厚60mm。组成有2个不锈钢拉结件锚入混凝土剪切面的试件。混凝土强度等级为C30。浇筑抗剪试件同时，每种规格的试件分别预留 3个尺寸为100mm100mm100mm的试块测定配套混凝土立方体抗压强度。所有留样与试件均在标准条件下养护。拉 结 件 型 号 为 SP-FA-120/160/200，3个规格尺寸。3个尺寸的拉结件厚 度 均 为 1.5mm，长 度 L 分 别 为120mm、160mm、200mm。每个规格取10个拉结件、每个抗剪试验试件用2个拉结件，每个规格有5个试件，共计30个拉结件、15个抗剪试验试件。试验选用的不锈钢拉结件安装示意图如表1所示，用规定长度的后置钢筋插入拉结件孔中，将拉结钢筋与混凝土板内的钢筋网绑扎、以固定拉结件，并保证拉结件在混凝土板中有55mm的锚入深度（混凝土表面到拉结件底的距离）。不同规格拉结件的后置钢筋规格、长度和数量如表1所示。1.2加载方法剪切试验的加载示意图如图2。2试验准备按试验方法要求将拉结件预埋在试件 中。采 用 规 格 为 SP-FA-1-175-120、SP-FA-1-175-160、SP-FA-1-175-200的试件样品各5个，各样品编号系列配套的混凝土试块抗压强度见表2。3试验结果装配式混凝土结构夹心保温外墙不锈钢拉结件抗剪承载力试验分析郑旭（中戈建工集团有限公司，辽宁沈阳110148）摘要：文章对应用于装配式混凝土结构夹心保温外墙中的板型不锈钢拉结件的抗剪承载力进行了试验研究。根据板型不锈钢拉结件的型号设计并制作了三组共15个试件在标准条件下进行养护，并在试验室条件下按照现行规范规定的方法进行剪切试验，绘制了荷载-位移曲线，研究了试件抗剪承载力性能。结论表明：板型拉结件锚入混凝土试件破坏形式为不锈钢拉结件屈曲破坏，随着不锈钢拉结件长度方向尺寸增加，其承载力增加，达到最大荷载时的位移减少。对实际工程项目应用进行验算得到较大的安全系数，从而可得不锈钢拉结件抗剪承载力可满足工程应用要求。关键词：装配式混凝土结构；夹心保温外墙；抗剪承载力；不锈钢拉结件作者简介：郑旭（1990-），男，辽宁锦州人，毕业于沈阳建筑大学土木工程专业，硕士，工程师，一级建造师、咨询工程师。专业方向：结构工程。a正视图图1试件制作图（注：1a-内叶混凝土板；1b-外叶混凝土板；2-拉结件；3-保温层；4-钢筋网片h1-内叶板厚度；h2-外叶板厚度；t-保温层厚度；L-板型拉结件截面高度。）b侧视图c俯视图表1不锈钢拉结件安装用拉结钢筋板型拉结件样式长度L/mm120160200后置钢筋形式配筋要求256mml=400mm266mml=400mm建筑结构研究与应用83安徽建筑3.1 SP-FA-1-175-120规格试件试验结果5 个试件具有基本相同的试验现象，正式加载开始时，随着荷载的增大，试件位移并不明显，且部分试件存在安装时未压实现象。随着试验的进行，荷载和位移不断增大，试件混凝土没有明显现象。当荷载增大至23kN左右时混凝土在拉结件安装位置开始出现细小裂纹，随着荷载增加裂缝开始延展，当荷载增大至约 2530kN 时，承载力开始下降，位移增长速度增大，混凝土内侧也出现明显裂缝，不锈钢拉结件发生较大屈曲，试验停止，试验加载状况见图 3，试验后情况见图4。由试验得到5个构件的荷载-位移曲线如图5所示，试验结果汇总见表3。3.2 SP-FA-1-175-160规格试件试验结果5 个试件具有基本相同的试验现象，正式加载开始时，随着荷载的增大，试件位移并不明显，且部分试件存在安装时未压实现象。随着试验的进行，荷载和位移不断增大，试件混凝土没有明显现象。当荷载增大至35kN左右时，混凝土在拉结件安装位置开始出现细小裂纹，随着荷载增加裂缝开始延展，当荷载增大至约 4260kN 时，承载力开始下降，位移增长速度增大，混凝土内侧也出现明显裂缝，不锈钢拉结件发生较大屈曲，试验停止。由试验得到5组构件的荷载-位移曲线如图6所示，试验结果汇总见表4。图6SP-FA-1-175-160规格试件的荷载-位移曲线3.3 SP-FA-1-175-200规格试件试验结果5 个试件具有基本相同的试验现象，正式加载开始时，随着荷载的增大，图2试件加载示意图（注：1a-内叶混凝土板；1b-外叶混凝土板；2-拉结件。）图3试件加载图4试件破坏表2混凝土试块抗压强度样品编号系列SP-FA-1-175-120SP-FA-1-175-160SP-FA-1-175-200受压面积/mm100001000010000极限荷载/kN356.2338.7363.8330.8334373.8342.1362.7339.4抗压强度/MPa35.633.936.433.133.437.434.236.333.9抗压强度平均值/MPa35.334.634.8折合150mm试块抗压强度/MPa33.532.933.1表3SP-FA-1-175-120规格试件试验结果汇总表编号1#2#3#4#5#平均值最大荷载（kN）26.5530.1030.2029.3031.3529.50相应位移(mm)9.59.78.56.57.88.4破坏模式不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲表4SP-FA-1-175-160规格试件试验结果汇总表编号1#2#3#4#5#平均值最大荷载（kN）44.8549.7050.4558.1060.8052.78相应位移(mm)6.57.07.48.87.57.4破坏模式不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲图5SP-FA-1-175-120规格试件的荷载-位移曲线建筑结构研究与应用84安徽建筑试件位移并不明显，且部分试件存在安装时未压实现象。随着试验的进行，荷载和位移不断增大，试件混凝土没有明显现象。当荷载增大至35kN左右时混凝土在拉结件安装位置开始出现细小裂纹，随着荷载增加裂缝开始延展，当荷载增大至约 4461kN 时，承载力开始下降，位移增长速度增大，混凝土内侧也出现明显裂缝，不锈钢拉结件发生较大屈曲，试验停止。由试验得到5个构件的荷载-位移曲线如图7所示，试验结果汇总见表5。图7SP-FA-1-175-200规格试件的荷载-位移曲线4工程项目应用验算SP-FA-120/160/200 板型拉结件应用于南京桥林产业人才共有产权房建设项目，项目中最大墙板构件的外叶墙尺寸为 3030mm3165mm，竖向布置两个SP-FA-1-175-160拉结件，位置与外叶墙重心两侧等距。经过计算，外叶墙自重荷载标准值为 14.38kN，每个拉结件承载荷载7.19kN，由上述试验得到承载力平均值 52.78kN，安全系数为52.78/2/7.19=3.67。安全系数较大，可满足工程应用要求。5结论板型不锈钢拉结件剪切试验中，三种尺寸的 SP-FA-120/160/200 板型拉结件锚入混凝土试件破坏形式均为不锈钢拉结件屈曲破坏，混凝土内侧也有开裂，结论如下。长度120mm拉结件最大荷载平均值为 29.50kN，相应位移平均值为8.4mm；长度 160mm 拉结件最大荷载平均值为 52.78kN，相应位移平均值为7.4mm；长度 200mm 拉结件最大荷载平均值为 55.24kN，相应位移平均值为5.7mm。随着拉结件尺寸增加，其承载力增加；随着拉结件尺寸增加，相应达到最大荷载的位移减少。对实际工程项目应用进行验算具有较大的安全系数，不锈钢拉结件抗剪承载力可满足工程应用要求。参考文献1谢俊.预制夹心保温外墙板连接件布置研究D.沈阳建筑大学,2019.2王勃,杨树林,周柏成,等.预制混凝土夹心保温墙板中FRP连接件研究J.吉林建筑大学学报,2016,33(03):1-3.3薛伟辰,姜伟庆,宋佳峥,等.预制混凝土夹心保温外挂墙体桁架式不锈钢连接件抗拔与抗剪性能试验研究J.施工技术,2018,47(12):95-99.4薛伟辰,张赛,苏瑞佳,等.预制混凝土夹心保温墙体棒状不锈钢连接件研发与抗拔性能试验研究J.施工技术,2018,47(12):92-94.5朱斌,施华飞.预制混凝土夹心保温外墙板桁架式不锈钢连接件施工及质量控制技术J.施工技术,2018,47(12):108-111+144.6陈长林,张宗军,丁磊,等.预制夹芯保温墙板纤维增强复材连接件的抗拉性能试验研究J.工业建筑,2019,49(11):58-63+71.7JC/T 2504-2019,装配式建筑预制混凝土夹心保温墙板S.表5SP-FA-1-175-200规格试件试验结果汇总表编号1#2#3#4#5#平均值最大荷载（kN）47.4053.0059.7061.5554.5555.24相应位移(mm)5.05.56.06.35.55.7破坏模式不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲不锈钢拉结件屈曲4结论本文考虑真实地形，建立三维静力有限元模型，计算分析了新建分离式隧道开挖过程中自身结构的稳定性及对既有分洪隧洞结构安全的影响，得到以下结论：新建分离式隧道有效应变区未贯通，隧道底部衬砌变形最大，竖向位移最大值为 0.54mm，衬砌最大拉应力和压应力均小于混凝土强度，处于安全状态；已建分洪隧洞在新建分离式高速隧道开挖过程中受到一定影响，但最大拉应力和压应力均小于规范中规定的材料强度；分洪隧洞位移最大处为工程交汇处，且因隧道为双向，导致产生两处隆起；随着高速隧道的开挖，分洪隧洞的竖向位移逐渐增大，开挖至分洪隧洞正上方时，位移并未达到最大值，当隧道继续开挖跨过分洪隧洞 200m 后，分洪隧洞位移才达到最大值。参考文献1赵凯,崔允亮,李明照,等.大断面水工隧洞下穿既有公路隧道沉降影响分析J.水利水电技术(中英文),2021,52(03):162-168.2刘光华,魏红.电力隧道近距离底穿输水方涵应力变形分析J.人民黄河,2020,42(04):108-111.3丁玉仁.新建引水隧洞下穿既有高速公路隧道爆破振动影响研究J.福建交通科技,2019(06):73-76.4李荣军,韩福,雷龙,等.引汉济渭秦岭隧洞开挖期围岩稳定性数值分析J.人民黄河,2021,43(11):137-139+146.5任喜平,党康宁,柯啸,等.秦岭输水隧洞越岭段施工围岩变形有限元分析J.人民黄河,2020,42(11):135-137+168.（上接第76页）建筑结构研究与应用85