高 遠，楊艷敏，王秀麗，謝曉娟，李靖諭，袁 琦，鄒毓喆

（1：吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，吉林 長春 130118；2：吉林省建筑科學(xué)研究設(shè)計院（吉林省建筑工程質(zhì)量檢測中心），吉林 長春 130000）

0 引言

拉結(jié)件是決定保溫墻板結(jié)構(gòu)安全性、保溫性、耐久性、防火性、防水性的重要構(gòu)件[1-2]。

國內(nèi)學(xué)者已對不同拉結(jié)件進行了大量研究，薛偉辰等[3]對預(yù)制混凝土夾心保溫外掛墻體桁架式不銹鋼連接件拉拔與抗剪性能進行試驗研究，結(jié)果表明：連接件的抗拔破壞形態(tài)為腹桿拉斷或錨固端焊點脫開，連接件抗剪破壞形態(tài)為受壓腹桿屈服，受拉腹桿拉斷；鄭旭等[4]對夾心保溫外墻用板型不銹鋼拉結(jié)件抗剪承載力進行研究，研究發(fā)現(xiàn)：板型不銹鋼拉結(jié)件尺寸相同時，抗剪承載力隨著厚度的增加而增大，同厚度、同高度的拉結(jié)件抗剪承載力隨長度的增大而增大。綜上，可知國內(nèi)拉結(jié)件多采用不銹鋼，雖能提高抗剪承載力，但耐腐蝕性較差，易形成冷橋或熱橋且制作成本高。此外，國內(nèi)學(xué)者對于拉結(jié)件的抗剪承載力研究大多為棒型或者板型拉結(jié)件，較少考慮拉結(jié)件布置方式等因素對于其抗剪承載力的影響。本文采用玻璃纖維套筒拉結(jié)件，研究不同埋置深度對熱阻斷拉結(jié)件抗剪性能影響，分別設(shè)計3組埋深為25 mm，35 mm，40 mm的試件進行抗剪試驗，研究其在剪力作用下的極限抗剪承載力和變形能力，為實際工程應(yīng)用提供可靠依據(jù)。

1 試驗概況

1.1 試件設(shè)計

試驗采用LC30全輕混凝土和玻璃纖維套筒拉結(jié)件，如圖1所示。其由玻璃纖維套筒和鋼筋絎架拼裝而成，具有強度高、導(dǎo)熱率低及耐腐蝕性等優(yōu)點。

圖1 玻璃纖維套筒拉結(jié)件

為防止偏心，抗剪試驗采用雙剪試驗進行，根據(jù)埋置深度不同設(shè)計3個不同工況的構(gòu)件，具體參數(shù)見表1。3種拉結(jié)件除埋置深度不同以外其余均相同，以FKJ1拉結(jié)件設(shè)計圖為例，如圖2所示。將拉結(jié)件置于輕骨料混凝土中組成單元板，單元板試件設(shè)計參數(shù)見表2。

表1 試件參數(shù)

表2 單元板設(shè)計參數(shù)mm

圖2 FKJ1試件設(shè)計圖（mm）

鋼筋采用HRB400級6 mm鋼筋，間距為140 mm。拉結(jié)件和鋼筋網(wǎng)布置如圖3所示。

圖3 拉結(jié)件、鋼筋網(wǎng)布置圖和1-1，2-2截面圖（mm）

2 試驗方案

試驗采用500 kN電液伺服加載系統(tǒng)，避免在試驗過程中出現(xiàn)偏心，千斤頂軸線應(yīng)與試件中心線在同一直線；試件頂部中間與千斤頂之間放置鋼板和鋼墊塊，使試件頂部中間混凝土受力均勻；試件兩側(cè)外面混凝土各布置1個方墊塊。試驗中需測量中間混凝土板的豎向位移及支座的沉降與變形，因此需在中間混凝土層上下兩端布置位移計1，2，并在底部方墊塊上布置位移計3，4。布置位置如圖4所示。為測量拉結(jié)件的應(yīng)變規(guī)律，在1號拉結(jié)件內(nèi)側(cè)布置3個應(yīng)變片，如圖5所示。

圖4 雙剪試驗加載及位移計布置示意圖

圖5 拉結(jié)件應(yīng)變片布置

3 試驗結(jié)果分析

3.1 破壞形態(tài)

3組試件破壞形態(tài)如圖6所示，F(xiàn)KJ3內(nèi)葉板外表面破壞形態(tài)如圖7所示。

圖6 FKJ1，F(xiàn)KJ2和FKJ3的破壞形態(tài)

圖7 FKJ3內(nèi)葉板外表面破壞形態(tài)

試件FKJ1內(nèi)葉板向外傾斜，內(nèi)葉板外表面拉結(jié)件拐點處產(chǎn)生一條橫向裂縫，最大裂縫寬度為2.54 mm，同時又衍生出若干條小裂縫，寬1.27 mm，向支座方向延伸，破壞主要為中間拐點發(fā)生輕微破壞，頂部拉桿被拉脫；FKJ2內(nèi)葉向外傾斜，在內(nèi)葉板外表面拉結(jié)件拐點處形成貫穿的橫向裂縫，最大裂縫寬度為1.5 mm，其中兩拉結(jié)件頂點混凝土被完全拔出；FKJ3內(nèi)葉板明顯向外傾斜，內(nèi)葉板外表面拉結(jié)件拐點處產(chǎn)生3條橫向裂縫，部分拉結(jié)件頂點及底部節(jié)點被拉脫。3組試件破壞時的拉結(jié)件破壞形態(tài)相差較小，破壞主要由混凝土控制，拉結(jié)件的3個桿受剪變形后混凝土受到的力主要是拉結(jié)件對其拉力，當(dāng)拉結(jié)件的拉力＞混凝土受拉破壞時的極限承載力時，混凝土破壞時的極限承載力與埋置深度有關(guān)。

3.2 荷載-位移曲線

試件FKJ1，F(xiàn)KJ2和FKJ3的荷載-位移曲線如圖8所示。

荷載-位移曲線位移方向為中間葉板與兩外側(cè)葉板豎向相對位移，由圖8可見:在試驗加載初期及荷載為0～60 kN時為彈性階段，此時荷載-位移曲線成線性上升趨勢。隨著荷載增加，保溫板與內(nèi)外葉板之間開始出現(xiàn)脫離，加載過程中有明顯的摩擦聲，此時試件無明顯破壞，荷載-位移曲線開始以曲線形式增長[5]，繼續(xù)增加荷載，破壞聲音明顯增強，由于拉結(jié)件較強的拉結(jié)作用，構(gòu)件可以繼續(xù)承載。繼續(xù)加載，試件FKJ1，F(xiàn)KJ2，F(xiàn)KJ3分別于荷載加至83 kN，150 kN，140 kN時發(fā)生破壞。

圖8 荷載—位移曲線

埋深35 mm的拉結(jié)件極限抗剪承載能力最大，為150 kN,埋深40 mm和25 mm分別為140 kN，83 kN，埋深為35 mm的拉結(jié)件抗剪能力是25 mm時的1.81倍，但埋深為40 mm的拉結(jié)件抗剪能力卻不及35 mm時的拉結(jié)件，說明拉結(jié)件埋深增加＜5 mm時，試件抗剪承載能力易受制作誤差影響。

3.3 荷載-應(yīng)變曲

分析拉結(jié)件在不同位置和不同荷載下的應(yīng)變規(guī)律，選取具有代表性的FKJ2試件進行分析，繪制荷載-應(yīng)變曲線，如圖9所示。

測點1-1產(chǎn)生正應(yīng)變，主要受到拉力作用，在荷載0～80 kN為彈性階段，80 kN～160 kN應(yīng)變增加變快，鋼筋變形逐漸增大；測點1-2主要受到壓力作用，隨著荷載的增加壓應(yīng)變呈線性增加，在達到極限荷載附近由于壓桿鋼筋失穩(wěn)彎曲導(dǎo)致應(yīng)變增加較快；測點1-3在荷載0～40 kN產(chǎn)生拉應(yīng)變，開始第三段拉桿變形較小，測點1-3位于內(nèi)側(cè)，此時主要受拉，隨著拉結(jié)件變形增大第三段拉桿向內(nèi)側(cè)彎曲，拉桿內(nèi)側(cè)受壓逐漸增大，因此40 kN～120 kN測點產(chǎn)生壓應(yīng)變且壓應(yīng)變持續(xù)增加直至失效；由圖9可知鋼筋未產(chǎn)生屈服應(yīng)變。

圖9 荷載—應(yīng)變曲線

4 結(jié)論

1）3組試件內(nèi)葉板均向外傾斜且在內(nèi)葉板外表面拉結(jié)件拐點處均有明顯的橫向貫穿裂縫，裂縫寬度隨著埋深增加而減小。

2）拉結(jié)件埋深對拉結(jié)件的抗剪承載力影響較大，埋深為35 mm時拉結(jié)件極限抗剪承載力最大，達到150 kN，分別是埋置深度40 mm和25 mm的1.07倍和1.81倍。

3）起初，第三段拉桿在荷載0～40 kN作用下變形較小，拉結(jié)件兩端受到拉力作用，測點1-3產(chǎn)生拉應(yīng)變，隨著荷載持續(xù)增加拉結(jié)件變形增大，第三段拉桿向內(nèi)側(cè)彎曲，拉桿內(nèi)側(cè)受壓逐漸增大。