施工技术 2018年2月下 62 CONSTRUCTION TECHNOLOGY 第47卷第4期 DOI: 10. 7672/sgjs2018040062 预制夹心保温墙体高性能拉结件的研发 丛茂林李智斌王磊孙佳 （1.中国建筑科学研究院北京10013;2.中建三局集团有限公司（北京）北京100097) [摘要]预制夹心保温墙体中通常采用CFRP（玻纤加固复合材料）拉结件该材料强度高、耐久性好且具有较低的 传热系数在保证拉结件承载能力的基础上，可有效防止墙体中出现热桥，根据拉结件的实际受力条件结合 GFRP材料性能参数合理地设计拉结件构造形式及尺寸并通过试验验证从而开发承载力较大的GFRP拉结件.
[关键词]装配式：预制夹心保温墙体：拉结件：研发 [中图分类号]TU741.2 【文献标识码]A [文章编号]1002-8498(2018) 04-0062-03 DevelopmentofHigh-performance Connector forPrefabricated SandwichInsulationWallPanel CONG Maolin’ LI Zhibin? WANG Lei² SUN Jia ( 1. Chin Aoademy ef Building Reearch Bejing 10013 China; 2. Chine Construction 7hird Engineering Bureaa Co. Lad. ( Bejing) Bejing 100097 China) Abstraet: GFRP ( glass-fiber-reinforced polymer) connector is widely used in prefabricated sandwich insulation walls due to its excellent strength durability as well as its lower heat transfer coefficient which eficiently prevents thermal bridges through the walls. GFRP connector with high bearing capacity is developed by designing reasonable structure and sizes according to the connector′ s actual working codition and performance parametes of GFRP material. Relating experiments are caried out to verify the connector′ s bearing capaeity. Key words: precast; prefabricated sandwich insulation wall panel; connector; development 预制夹心保温墙体是指在2层混凝土墙板之间心保温墙体3个构造层的作用，不仅承受外叶墙和 夹入保温材料的预制外墙板这种把保温材料夹在保温板的自重，还承受风荷载、地震作用等其他荷 混凝土中间的做法，既保证了墙体的保温隔热性 载.
此外，为保证预制夹心保温墙体的整体性能， 能又解决了保温板的防火性能，同时达到了保温 拉结件还需满足耐久性、导热性、变形性等方面的 层与墙体同寿命的目的预制夹心保温墙体将成为 要求.
拉结件是预制夹心保温墙体的关键产品.
装配式建筑的主流技术.
目前应用较为广泛的是GFRP拉结件2）GFRP 预制夹心保温墙体可设计为组合式或非组合 材料不仅强度较高，而且导热系数低、耐久性好、弹 式受力.
对于非组合式预制夹心保温墙体，外叶墙 性模量满足拉结件截面刚度要求，是预制夹心保温 和保温板通过拉结件"与内叶墙连接拉结件具有 墙体拉结件的理想材料.
本文根据拉结件的实际 一定的变形能力，使面内外荷载作用下，外叶墙与 受力条件结合GFRP材料性能参数合理地设计拉 内叶墙不能组合受力、外叶墙的荷载通过拉结件 结件构造形式及尺寸，从而开发承载力较大的 传递到内叶墙上，内叶墙可为剪力墙，或者整个夹 GFRP拉结件产品，以减少预制夹心保温墙体中拉 心墙体作为围护墙.
可见拉结件起到拉结预制夹 结件的使用数量最终达到降低总成本的目的.
1拉结件性能要求 中国建筑科学研究院青年科研基金项目：CABR预制夹心外增板 高性能拉结件的研发（20160122331030040）：国家重点研发计划绿 目前国内尚无预制夹心保温墙体拉结件的相 色建筑及建筑工业化重点专项课题“装配式混湿土结构关键配套产 关标准，同济大学等单位正在编制国家产品标准 品开发“(2016YFC0701907) [作者简介]丛茂林工程师E-mail:congmalinfcartech. 预制保温墙体用纤维增强塑料拉结件》.
对于拉 [收稿日期]2017-08-02 结件材料性能主要参照美国标准ACI320《锚固于
2018 No. 4 丛茂林等：预制夹心保温墙体高性能拉结件的研发 63 混凝土中的纤维加固复合拉结件验收标准》的相 为增强受力杆在内、外叶墙混凝土中的锚固效 关规定：对于拉结件产品力学性能，应分析其边界 果，可在受力杆锚固区域的某一位置开槽，这种做 条件及受力情况根据实际荷载作用效应的种类及 法的优点是增强受力杆与混凝土的机械咬合效果， 大小设计与之相适应的承载力最终保证拉结件各 防止受力杆从混凝土中拔出；缺点是开槽处削弱了 项承载力设计值均大于荷载设计值.
受力杆截面，且容易出现应力集中，导致受力杆断 1.1材料性能要求 裂：因此需在受力杆锚固区域设计合理的开槽形 ACI320中的4.1.3规定“拉结件最小弯曲弹 式既增强受力杆与混凝土的机械咬合效果，同时 性模量应为4.5×10psi（31026MPa）”.
表1为本 最大限度地减小截面削弱和应力集中从而使拉结 文所采用GFRP材料的基本性能参数.
件获得较大的锚固承载力.
表1GFRP材料基本性能参数 图2为本文所设计的3种拉结件受力杆形状： Table 1 Primary performance parameters of GFRP 图2a为矩形截面并在两端锚固区域加工哑铃形锚 修数名称 数值 固槽（受力杆a）：图2b同样为矩形截面，并在两端 拉伸强度/MPa 800 拉伸弹性模量/MP 40 000 锚固区域加工燕尾形锚固槽（受力杆b）：图2c为圆 弯曲强度/MPa 844 形截面并在两端锚固区域加工圆锥形锚固槽（受 弯曲弹性模量/MP 30 000 力杆c).
采用ANSYS分别对3种拉结件受力杆建 / 57.6 立有限元模型，并模拟其边界条件及荷载形式，进 1.2产品性能要求 行受力分析有限元分析得到的3种拉结件受力杆 图1为拉结件受力模型，根据图1可知拉结 的应力分布如图3所示.
根据图3可知受力杆a 件锚固于内叶墙的一端属于固端约束；而拉结件锚 和受力杆b在开槽区域应力集中较为明显，且在变 固于外叶墙的一端由于转动受到限制，只可发生竖 截面处的局部应力较大而受力杆c在开槽区域的 向平动因此属于双链杆约束-拉结件受到的竖向 应力分布相对较均匀，无明显应力集中，有利于受 荷载包括外叶墙重力、竖向地震作用等：拉结件受 力杆的传力，因此对于受力杆锚固区域开槽的拉 到的水平荷载包括风荷载、水平地震作用等.
综合 结件设计方案本文采用圆形截面受力杆，并在两 上述分析可知，拉结件受到的荷载作用效应有轴 端锚固区域加工圆锥形锚固槽：锚固区域开槽拉 力、剪力和弯矩因此对于某一具体工况在给定拉 结件如图4所示.
结件布置间距的情况下拉结件必须具备足够的锚 固抗拉承载力、锚固抗剪承载力及抗弯承载力， 以承受相应的轴力、剪力及弯矩 a矩形截面哑铃 形碟槽 b矩形截面燕 尾形铺目槽 c圆形截由园 图2拉结件受力杆设计 Fig. 2 Design of connector bearing rod 图1拉结件受力模型 Fig. 1 Connector mechanical model a受力杆a应力分布 2产品设计 GFRP拉结件一般包括GFRP受力杆和塑料定 b受力杆b应力分布 位套2部分.
其中GFRP受力杆垂直穿过保温板， 且受力杆两端分别锚固于内、外叶墙混凝土中，起 到传力作用是GFRP拉结件的核心部件：而塑料定 c受力杆c应力分布 位套通常采用注塑的方式一体浇铸在受力杆中部， 图3不同受力杆应力分布 起到控制拉结件插入深度及密封保温板与受力杆 Fig 3 Stress distribution of different bearing rods 之间孔隙的作用-因此GFRP拉结件产品设计的核 2.2方案2：受力杆两端安装锚固板 心内容是受力杆设计.
对于钢筋在混凝土中的锚固，GB50010-2010 2.1方案1：受力杆锚固区域开槽 混凝土结构设计规范》的8.3.3条及JGJ256-
64 施工技术 第47卷 428保温层原度42 0 定位套 受力杆 a形状尺寸 a拉拔试验装置 b剪切试验装置 b实体 图6试验装置 图4锚固区域开槽拉结件 Fig.6Test equipment Fig. 4 Anchor area sloting connector 测抗压强度分别为35.5633.3333.60MPa.3个 2011钢筋锚固板应用技术规程》中涉及一种钢筋 拉拔试件破坏形式均为混凝土劈裂破坏.
3个剪切 端部安装锚固板的机械锚固形式，可显著增强锚固 试件破坏形式均为GFRP受力杆截面突变处剪切断 效果、减小钢筋锚固长度.因此本文考虑在GFRP 裂.
各试件的实测承载力如表2所示.
拉结件受力杆的两端安装GFRP锚固板，以增强受 表2拉结件-混凝土试件实测承载力 力杆在内、外叶墙混凝土中的锚固承载力.
Table 2 Measured bearing capacity of 锚固板的尺寸设计主要参考JGJ256-2011的 connector-concrefe test specimens 3.1.2条“部分锚固板承压面积不应小于锚固钢筋 试件 试验名移 检测项目 实测 编号 值/N 破坏形式 公称面积的4.5倍”、锚固板厚度不应小于锚固钢 I 15G40湿凝土劈裂破坏 筋公称直径”.
受力杆采用圆截面直杆截面直径 12 控拔试验 销固抗拉承载力 15 670 混凝土男裂碳坏 设计为10mm，因此圆形锚固板直径设计为 13 14 870 混凝土孵裂碳坏 23.5mm厚度设计为10mm，锚固板与受力杆采用 J1 3 310 受力杆剪切断裂 直螺纹连接.
两端安装锚固板拉结件如图5所示.
J2 剪切试验 销固抗剪承载力 4280受力杆剪切断裂 J3 J010 4 120 受力杆剪切断裂 试验结果表明本文所设计锚固区域开槽拉结 件在混凝土中的锚固效果良好其中拉拔试验的破 40保温层厚度 40」 坏形式均为混凝土劈裂破坏拉结件锚固抗拉承载 a形状尺寸 力较高，而剪切试验的破坏形式均为GFRP受力杆 截面突变处剪切断裂，说明受力杆突变截面以上的 混凝土局部受压破坏、剪切荷载主要由受力杆突变 截面承担因此可通过增大受力杆突变截面距离混 b实体 凝土表面的深度来进一步提高拉结件的锚固抗剪 图5两端安装锚固板拉结件 承载力. Fig. 5 Connector with anchor plates on its ends 3.2两端安装锚固板拉结件承载力试验 3拉结件承载力试验 对于两端安装锚固板拉结件其受力杆与锚固 3.1锚固区域开槽拉结件承载力试验 板通过直螺纹连接，在对GFRP受力杆和GFRP锚 对于锚固区域开槽拉结件，浇筑150mm× 固板分别加工外螺纹和内螺纹的过程中将GFRP 150mm×150mm混凝土试块在混凝土初凝前将拉 材料中的纵向玻璃纤维打断，螺纹连接仅依靠 结件一端锚固区域插入混凝土试块中央并进行标 GFRP材料中的树脂基体传递荷载因此GFRP受力 准工况养护，待拉结件-混凝土试件养护至28d，对 杆与GFRP锚固板间螺纹连接的力学性能有待验 不同试件分别进行拉拔试验和剪切试验：混凝土 证，本文对受力杆与锚固板间的螺纹连接进行拉 强度等级采用C30.共制作拉拔试件3个编号分 拔试验以检测GFRP受力杆与GFRP锚固板螺纹 别为L11213；剪切试件3个编号分别为J1J2， 连接的抗拉承载力.
J3;立方体混凝土试块3个编号分别为B1B2B3.
共进行3组拉拔试验，试件编号分别为M1， 拉拔试验和剪切试验的试验装置如图6所示.
M2M3拉拔试验结果如表3所示.根据试验结果 试验时3个立方体混凝土试块B1B2B3的实 （下转第77页）
2018 No. 4 李星等：可回收底模的钢筋桁架楼承板施工技术 77 板严禁在底模上行走或踩踏.
材料的使用率降低施工成本.
钢筋施工完成后进行封边处理，边模规格型号 2)可回收钢筋桁架楼承板的桁架钢筋在工厂 依结构边尺寸而定，施工前必须仔细核对深化图 加工保留了传统钢筋桁架楼承板钢筋间距和钢筋 纸确定边模板型号和搭接长度.
边模施工时紧贴 保护层厚度控制良好的优点，现场施工操作简单、 钢梁上表面，每隔250mm间距点焊长25mm、高 易行，仅需将镀锌底模和桁架钢筋通过卡扣连在一 2mm的焊缝-边模施工完成后全面检查确认无误 起即可， 进行混凝土浇筑.
3）可回收钢筋桁架楼承板的底模有别于普通 3.5底模、卡扣拆除及回收 钢筋桁架楼承板，可以进行拆除，实现混凝土和底 混凝土强度达到设计要求之后便可进行楼承 模分离利于后期的顶棚精装修施工.
板镀锌钢底模的拆除.
底模拆除时将连接卡扣摘 参考文献： 除之后底模即可自行脱开并由人工取下，部分底 [1]李文斌杨强跃钱磊.铜筋桁架楼承板在钢结构建筑中的应 模因与混凝土黏结不能自行脱开的用专用的操作 用[J] 施工技术 2006 35( S1) : 105-107. 铲取下.
卡扣和底模拆除时，严禁随意抛下，造成 [2]建筑施工手册[M].5版.北京：中国建筑工业出版社2012. [3]钢筋桁架橙承板：JC/T368-2012[S].北京：中国标准出版 材料损坏和安全事故-拆除后剔除已经损坏或周 社 2012. 转到期的底模和卡扣，清理底模上的混凝土，按规 [4]王建忠，钢筋桁架楼承板的设计与施工探讨[J].广东土木 格堆放以备下次使用.
与建筑2008(2):34-36. 4结语 [5]田俊年，某大型游乐项目楼承板施工技术[J].施工技术， 通过上述论述可知，钢结构建筑施工采用可回 e-0c : (s1 )sv 910 [6]姚刚许程丞综士杰等.钢筋桁架橙承板倾斜承载研究与 收底模的钢筋桁架楼承板施工具有以下优点.
应用[J]. 施工技术 2016 45( 10} :45-48. 1)可回收底模的钢筋桁架楼承板由上部的钢 [7]郑光升杨凯王志凌等、柔性防水施工在钢楼承板组合轻 筋桁架和下部的镀锌钢模通过专用的卡扣进行连 质屋面工程中的应用[J].施工技术201645（3]：82-84. 接镀锌钢模和卡扣均可回收利用，可极大地增加 （上接第64页） 形式的GFRP拉结件并进行相关产品力学性能试 可知3组拉拔试件的破坏形式均为螺纹丝扣拉脱， 验最终得出以下结论 且实测抗拉承载力均为3kN左右约为锚固区域开 1)为提高预制夹心保温墙体拉结件在混凝土 槽拉结件锚固抗拉承载力的20%因此GFRP受力 中的锚固效果可在受力杆锚固区域加工适当的凹 杆与GFRP锚固板间螺纹连接的抗拉承载力不足， 槽通过合理地设计凹槽位置、形状和尺寸，降低应 两端安装锚固板拉结件无法达到理想的锚固抗拉 力集中可显著提高拉结件的锚固抗拉承载力和锚 承载力. 固抗剪承载力.
表3GFRP受力杆与GFRP错固板螺纹连接拉拔试验结果 2）对于在受力杆两端通过直螺纹连接方式安 Table 3 Stretching test result of connection between 装锚固板的拉结件设计方案，由于在对受力杆和锚 GFRP bearing rod and GFRP anchor plate by thread 固板分别加工外螺纹和内螺纹的过程中，将GFRP 试件 实测抗拉 破坏形式 破坏形态 材料中的纵向玻璃纤维打断，螺纹连接仅依靠 编号 承载力/N GFRP材料中的树脂基体传递荷载因此GFRP螺纹 M1 2710 螺纹丝扣拉脱 连接的抗拉承载力不足，两端安装锚固板拉结件无 法达到理想的锚固抗拉承载力.
M2 2 800 螺纹丝扣控脱 参考文献： [1]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201633（3}：1-. M3 3 055 螺纹丝扣拉脱 [2]杨佳林，薛伟辰，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]：139-141. 4结语 [ 3 ] Arceptance Griteria for Fiber-BReinsfoned Composite Gonnectoes Anchored in Cencrete: ACI320 [S]. 本文根据预制夹心保温墙体拉结件的实际使 [4]杨佳林蒜伟辰票新.预制夹芯保温墙体FRP连接件的力学 用要求结合GFRP材料性能参数设计了2种不同 性能试验[J]-江苏大学学报 2013 34(6)：723-729.
