第40卷第8期 CHINA PLASTICS INDUSTRY 亚工雨 2012年8月 * 69 * 板式纤维塑料连接件力学性能试验研究 杨佳林，秦析”，刘国权，薛伟辰 （1.同济大学建筑工程系，上海200092;2.北京万科企业有限公司，北京100125） 摘要：纤维塑料（FRP）连接件是连接预制混凝土夹芯保温墙体内外层混凝土板的关键部件，在墙体中主要承 受拔出荷载与剪切荷载.
以北京某住宅工程为背景，对板式FRP连接件的材料性能进行了测定，并对此种连接件的 抗拔及抗剪性能进行了试验研究.
研究表明：连接件抗拨承载力为11.2kN，抗剪承载力为15.3kN，满足工程设计要 求，并具有较大的安全储备.
关键词：纤维料连接件：抗拔承载力：抗剪承载力 中图分类号：TQ327文献标识码：A 文章编号：1005-5770（2012)080069-04 Mechanical Property Tests for Plate Fiber Plastic Connectors YANG Jia-lin’ QIN Heng² LIU Guo-quan XUE Wei-chen' ( 1. Department of Bilding Engineering Tongji Universty Shanghai 200092 China: 2. Beijing Vanke Co. Ld. Beijing 100125 China) Abstract: Fiber reinforced plastic ( FRP)connectors which tied intermal and external concrete wallboard together were important parts which mainly exposed to the pull out load and shear load in precast concrete sandwich wall panels. Take residential projet in Beijing as the example the FRP connectors*mate= rial properties indicators were investigated anti-pulling behavior and shear behavior of plate FRP connectors were tested. The results showed that pull-out bearing capacity and shear bearing capacity of the connector were 11. 2 kN and 15. 3 kN respectively. The connector could meet the requirements of the design and had great safety margin as well. Keywords: FRP Connector; Pull-out Bearing Capacity; Shear Bearing Capacity 纤维塑料（FRP）连接件是连接预制混凝土夹芯南京斯贝尔复合材料有限公司等单位合作研发出预制 保温墙体内、外层混凝土板的关键部件，在墙体中主混凝土夹芯保温墙体板式FRP连接件，并开展了连 要承受拔出荷载与剪切荷载.
按照不同的构造形式，接件材料性能的受力性能、设计方法及工程应用等一 FRP连接件可分为板式、棒式和格构式三种、早在系列研究工作.
本文以北京某住宅为背景，通过板式 20世纪80年代末，美国、澳大利亚等国已开展了FRP连接件材料性能试验、拔出试验及抗剪试验， 司、美国Aslan公司、日本旭硝子株式会社开发了不 了较为系统的研究，为预制混凝土夹芯保温墙体的工 同形式的FRP连接件.
1988年，爱荷华大学Wade 程应用提供技术依据 等人最早研究了连接件的受力性能.
Ramn等[-] 1材料力学性能试验 研究了FRP连接件在静力荷载作用下的抗拔与抗剪 性能.
Parter等”研究了FRP连接件在低周疲劳荷 预制混凝土夹心保温墙体板式FRP连接件由 FRP连接板、FRP插筋和套环两组件组成.
为了确 载作用下的抗剪性能.
目前，采用FRP连接件的预 定板式FRP连接件的材料力学性能，开展了板式 制混凝土夹芯保温墙体已应用于欧美等地工业及民用 FRP连接件材料的拉伸试验与水平剪切试验.
拉伸 建筑中 性能试验参照国标规范GB/T1447-2005进行，层间 我国FRP连接件的研究与应用工作尚处于起步 阶段.
2007年，同济大学、北京万科企业有限公司、 剪切强度参考美国规范ASTMD2344-00（2006）进 上海市科委项目（10dz1202200，10dz0583700）k联系人xuewe@ tongi.edu.cn 作者简介：杨佳林，男，博士研究生，主要从事预制混凝土结构的研究-yjl7895@126.
塑料工业 2012 年 行，测试结果如表1所示.
拔出试验在同济大学建筑结构试验室进行，试验 表1连接件的力学性能 数据采用英国输力强公司生产的35951B型数据采集 Tab 1 Mechanical properties of conetoes 设备采集，开始加载至试件破坏，加载速度控制 项目 拉伸强度 拉伸弹模 泊松比 层间剪切 强度/MPs 在1kN/min-测试内容为FRP连接件应力，FRP连 /MPa /GPs GB/T 1447 GB/T 1447 GB/T 1447 ASTM 接件与混凝土之间滑移，抗拔承载力等.
连接件拔出 测试方法 2005 2005 2005 试验加载如图2所示.
测试值 908 49.8 0.27 47. 8 2.2试验结果 3个FRP连接抗拔试件的主要试验结果如表3所 2 拔出试验 2.1 试验设计 示，试验结果表明： 板式FRP连接件拔出试验参考CTC文献（Ther- 1）拔出试件均发生连接件端部混凝土锚固破坏 momass Connector System for Concrete Sandwich Wall) （劈裂破坏）.
试件加载至约为0.8P，时，连接件根 进行设计，试件共3个，试件尺寸为410mm×250 部混凝土表面出现裂纹，并迅速发展为近似长方形闭 mm×250mm，试件混凝土强度等级为C30.
为防止 合裂缝，随后连接件根部从混凝土中拔出，连接件本 混凝土过早劈裂，在混凝土板内配置双层钢筋网片并 身并无损伤，抗拔试件的破坏形态如图3、图4所示.
预埋钢拉杆和锚固筋，如图1所示.
混凝土力学性能 如表2所示.
250 P 拉杆 杆及预理的视图 图3混凝土锚固破坏 Fig 3 Anchor failure of concrete 连接件 P01 P02 P03 网片 P 943%M 图1FRP连接件抗拨试件施工图 图4试件的破坏形态 Fig 1 Specimen geometry of anti pull-out specimen Fig 4 Failure mode of specimen 表2混凝土的力学性能 表3抗拔试验主要结果 Tab 2 Mechanical properties of concrete Tab 3Main resuls of anti pull-out test 立方体抗压强度 轴心抗压强度 轴心抗拉强度 弹性模量 试件 T2-P01 /MPa /MPa T2-P02 T2-P03 均值 /MPs /GPa 36. 8 26. 4 3. 3 31. 1 抗拔承载力/kN 13.2 11.6 8. 9 11.2 滑移/m 1.4 1.3 0.9 1.2 FRP连接件拨出试验P01 破坏形态 混凝土锚固破坏 2）连接件应变随荷载基本呈线性增长，连接件 最大应变小于600μe，表明连接件受到的应力较小， 荷载-连接件应变曲线如图5所示.
3）连接件与混凝土之间的滑移值基本呈线性增 长，当拔出荷载达到峰值时，相应FRP连接件滑移 图2连接件拔出试验加载 较小（约为0.9-1.4mm），能够满足连接件的正常 Fig 2 Pull out loading test for connectoes 使用要求，荷载一连接件滑移曲线如图6所示.
第40卷第8期 杨佳林，等：板式纤维塑料连接件力学性能试验研究 .71 16 14 加载方式为单调分级加载，先预加载至5kN，然后 12 按2.5kN为加载等级开始加载至试件破坏，主要量 10 测内容包括FRP连接件与混凝土板之间的滑移， 8 FRP连接件应变.
连接件抗剪试验加载如图8所示.
4 100 200 300 400 500 600 应变/ue 图5试件荷载-连接件应变曲线 Fig 5 Load-strain curve of sperimes 12] 14j 图8连接件抗剪试验加载 10 Fig 8 Shear test load of connectors 三 表4混凝土的力学性能 Tab 4 Mechanical properties of conerete 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 立方体抗压强度 轴心抗压强度 轴心抗拉强度 弹性模量 S/mm /MPa /MPa /MPa /GPa 图6试件荷载-连接件滑移曲线 35.4 24. 8 3.1 30.9 Fig 6 Load-slip curve of specimens 3.2试验结果 3抗剪试验 6个FRP连接抗剪试件的主要试验结果如表5所 3.1试验设计 示.
试验结果表明： 1）抗剪试件的破坏形态主要有连接件纤维层间 板式FRP连接件抗剪试验参考Eurocode4:BS EN1994--1:2004的要求进行设计-根据FRP连接 剪切破坏和混凝土锚固破坏两种形式，如图9、图10 所示，T2-VS组试件连接件发生纤维层间剪切破坏， 件平面内和平面外2种布置方向，试验共设计了T2- T2-HS组试件连接件发生混凝土锚固破坏. VS组（连接件截面高度与剪力方向平行）与T2-HS 组（连接件截面高度与剪力方向垂直）共2组6个 试件，试件混凝土强度等级为C30，混凝土力学性能 如表4所示，施工图如图7所示.
RL-11 1 图9T2-VS组试件连接件层间剪切破坏 Fig 9 Interlaminar shear failure of nectors FRP连接作 ( T2VS specimens) 泥减王板 a-T2-VS bT2-HS 图7FRP连接件抗剪试件施工图 Fig 7 Specimen geometry of shear specimen 图10T2-HS组试件混凝土锚固破坏 拔出试验在同济大学建筑结构试验室进行，试验 Fig 10 Anchor failure of concrete ( T2-HS specimens)
72 塑料工业 2012 年 2)T2-HS组试件连接件剪应变较大，T2-VS组试件 算，并与试验结果进行对比，对比结果见表6.
从表 FRP连接件各方向应变相差不大，荷载-连接件应变 6可以看出，板式FRP连接件的抗拉承载力为拉力设 如图11、图12所示.
计值的6.4倍，抗剪承载力为剪力设计值10.5倍， 3)T2-HS组试件的承载力比T2-VS提高了 均具有较大的安全储备.
22%，延性略低于T2-VS组试件.
5结论 表5剪切试验主要结果 1）连接件拔出试验表明，试件发生混凝土锚固 Tab 5 Main results of shear test 破坏，连接件材料本身无损伤，连接件的抗拔承载力 试件 抗拔承载力 滑移 /kN 延性系数 破坏形态 为11.2kN，是拉力设计值的6.4倍. T2-S 组 /mm 18.7 10. 1 1.5 连接纤维层间剪切破坏 2）连接件抗剪试验表明，试件发生混凝土锚固 T2-IS 组 15.3 7.4 1.4 混凝土锚固破坏 破坏或连接件层间剪切破坏，连接件的抗剪承载力为 15.3kN，是剪力设计值为10.5倍.
90 75 21 综上，板式FRP连接件的抗拉及抗剪承载力均 较大，能够满足工程设计要求，具有较大的安全 45 储备.
30 参考文献 15 2-垂自连接件长度方向正应变 -连价长度方向正应变 [1 U. S. A-fapan cooperative research prmgram mitee. 3-剪应变 -5000 0 000C00051000005 Tensile tests of lap-spliced joint for precast concrete panel nections Part 2 1 [M ]. Gaithersburg: NIST Special 图11 T2-VS组试件荷载-连接件应变曲线 Publication 1991. Fig 11 Load-strain cunve of T2VS specimens [2] ICC Evaluation mittee. ICC-ES AC320. Acceptance cri teria fer iber-reinfoeced cmposite netors anchored in conerete [S]. Washington DC: A Subsidiary of the inter- 60 national code council 2009. 50 [3 ] Al-EINA. State of the art of precast concrete sandwich panels 30 [J]. PCI J 1991 36 (6) : 7898. 20 连作长度方向正应变 [4] WADE G T PORTER M L JACOBS D R. Glass-fiber 10 2-垂直连接件长度方向正应变 posite connectoes for insulated conerete sanduich walls -4000 3-剪应变 4000 8000 [R]. lowa: lowa State University 1988. elμe [5] RAMM W. Report conceming shear tests under statie load 图12T2-HS试件荷载-连接件应变曲线 with regand to three-layered fa ade panels with an anchoring Fig 12 Load-slip curve of T2-HS specimens acording to the thermomass building system ( in German) [R ]. Kaiserslautem: University of Kaiserslautern 1991. 4安全性评价 [6 ] RAMM W. Report conceming stress and shear tests with 表6设计值与试验值对比 statie load concerning anchoring of three-layered fa ade Tab 6 Cmparson between tet results and desig value panels according to the Thermomass building system [R ]. Kaiserslautem: University of Kaiserslautem 1992. 试验类型荷载设计值/kN 承载力试验值/kN 安全系数 拔出试验 1.75 11. 2 6.4 [7] PORTER M L BARNES B A. An elemental test series on 抗剪试验 1. 46 15. 3 10.5 low-cyele fatigue behavior of ties subjected to cold tempena- [ ] u p s 参照建筑结构荷载规范》（GB50009-2001） University 1991. 及《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133- [8] PCI Comitee eprt.State-f-the-art of precast/prestressed 2001），对北京市某住宅工程中应用的预制混凝土夹 sandwich wall panels [J]. PCI J 1997 42 ( 2) : 92 芯保温墙体板式FRP连接件抗拉、抗剪荷载设计值 134. （本文于2012-04-27收到） （风荷载及地震荷载作用下的最不利组合）进行了计
