水平縫螺栓連接的全裝配式復(fù)合墻體受力性能試驗(yàn)研究

苗欣蔚 黃煒 胡高興 張家瑞 范珍輝

摘 ? 要：提出一種用于全裝配式復(fù)合墻體水平接縫的干式連接方法，通過(guò)預(yù)埋鋼件、L形鋼連接件和高強(qiáng)螺栓來(lái)連接預(yù)制墻體和上、下層結(jié)構(gòu). 為研究采用此種干式連接方式綠色裝配式復(fù)合墻體的抗震性能和連接件的受力性能，以鋼連接件厚度和高強(qiáng)螺栓規(guī)格（直徑和預(yù)拉力）為關(guān)鍵參數(shù)，設(shè)計(jì)5榀墻體試件進(jìn)行單調(diào)加載試驗(yàn)，對(duì)試件的破壞模式、水平荷載-位移曲線、特征值點(diǎn)、抗震性能指標(biāo)、連接件的應(yīng)變、連接件與墻板的相對(duì)滑移進(jìn)行研究. 研究結(jié)果表明：水平縫采用螺栓連接的試件變形能力較強(qiáng)，極限位移角達(dá)1/25時(shí)仍具有較高的承載力;增加鋼連接件厚度可提升試件的承載力和初始剛度，但高強(qiáng)螺栓規(guī)格對(duì)試件承載力和剛度無(wú)明顯影響.

關(guān)鍵詞：裝配式復(fù)合墻;干式連接;螺栓連接;單調(diào)加載;抗震性能

中圖分類號(hào)：TU375 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract：A dry connection method for horizontal joints of fully assembled composite walls is proposed in this paper. The prefabricated wall and the upper and lower structure are connected by pre-buried steel parts， L-shaped steel plates and high-strength bolts. In order to study the seismic performance of the composite wall and the mechanical behaviour of the joints， 5 specimens were designed with the thickness of steel plate and the high-strength bolt specifications （diameter and pre-tension） as key parameters. A monotonic loading test was performed to study the failure mode， horizontal load-displacement curve， eigenvalue point， seismic performance index， strain of the joint， and relative slip of the joint and the wallboard of the test piece. The results of experimental research show that the specimens with bolted connections on horizontal joints have strong deformation ability， where the ultimate displacement angle is up to 1/25， and they still have high bearing capacity. Increasing the thickness of jointed steel plates can improve the bearing capacity and initial stiffness of the specimens， but the specifications of the high-strength bolt have no obvious influence on the bearing capacity and rigidity of the specimen.

Key words：assembled composite wall;dry connection;bolted connection;monotonic loading;seismic performance

綠色裝配式復(fù)合結(jié)構(gòu)體系是一種耗能減震、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能保溫的裝配式建筑結(jié)構(gòu)新體系. 預(yù)制構(gòu)件內(nèi)填生態(tài)材料可有效緩解原材料的消耗和部分建筑廢棄物的循環(huán)利用問(wèn)題，同時(shí)由于其特殊的材料及結(jié)構(gòu)形式構(gòu)造，使其承力體系具有明確的三道抗震防線. 綠色裝配式復(fù)合結(jié)構(gòu)是由預(yù)制復(fù)合墻板通過(guò)現(xiàn)澆邊緣連接構(gòu)件與疊合樓板及其他預(yù)制構(gòu)件等整裝而成的承重結(jié)構(gòu)體系. 其中，裝配式復(fù)合墻體是預(yù)制復(fù)合墻板與連接柱、豎向現(xiàn)澆連接帶及約束暗梁組合形成的墻體[1-3].

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)裝配式墻體結(jié)構(gòu)墻體邊界連接技術(shù)、結(jié)構(gòu)抗震性能等展開了多方位的研究，已取得較多成果. 陳文等[4]設(shè)計(jì)了2棟縮尺2層干式連接裝配式墻體結(jié)構(gòu)（PPSDC），分別采用螺栓連接和焊接2種干式連接方法，進(jìn)行了低周往復(fù)加載試驗(yàn)，分析了該結(jié)構(gòu)破壞模式、抗震性能等，并提出PPSDC結(jié)構(gòu)的延性節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原則. 孫建[5]提出一種通過(guò)鋼構(gòu)件和高強(qiáng)螺栓連接上下層預(yù)制剪力墻的干式連接方法，擬靜力試驗(yàn)結(jié)果表明：此種裝配式剪力墻變形能力和耗能能力均不遜色于現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu). 楊帆[6]提出在裝配式剪力墻水平拼縫采用部分U形鋼板螺栓連接，將U形鋼板通過(guò)錨筋預(yù)埋至下層墻體，再將上部墻體卡至U形鋼板槽內(nèi)，并通過(guò)螺栓將U形鋼板與墻體實(shí)施連接. 通過(guò)低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究，分析試件破壞機(jī)理及抗震性能，得出水平拼縫采用部分U形鋼板螺栓連接的裝配式剪力墻具有良好延性及抗倒塌能力. 芬蘭Peikko公司[7]研發(fā)了一種預(yù)制混凝土構(gòu)件的豎向連接件“Wall Shoe”，該連接件的優(yōu)勢(shì)在于可使上下層鋼筋連續(xù)傳力，結(jié)構(gòu)整體性能好，且根據(jù)結(jié)構(gòu)需要可在連接件上增設(shè)鋼筋網(wǎng)片應(yīng)用于中高層結(jié)構(gòu). VIMMR等[8]通過(guò)試驗(yàn)給出Wall shoe用于齒槽接觸面時(shí)的受剪承載力公式. Soliman等[9]通過(guò)螺紋鋼和套筒進(jìn)行剪力墻水平向和豎向連接，試驗(yàn)表明，由于接縫處鋼件的屈服，該墻體具有較好的變形性能，表明連接處的鋼錨栓可以設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)延性保險(xiǎn)絲. 黃煒等[10]對(duì)豎向采用不同連接方式的裝配式剪力墻進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)，對(duì)比分析破壞模式和抗震性能，結(jié)果顯示：豎向采用焊接連接試件多為彎剪破壞，預(yù)埋焊板可較好地傳遞應(yīng)力，其抗剪承載力優(yōu)于坐漿連接. 黃昌輝[11]、Sun等[12]將鋼板通過(guò)螺栓連接或焊接的形式來(lái)連接剪力墻，試件受力時(shí)通過(guò)鋼板的塑性變形消耗能量，試驗(yàn)證明：采用此類連接方式的試件均具有優(yōu)越的耗能性能.

本文在課題組前期成果的基礎(chǔ)上，將綠色裝配式復(fù)合墻結(jié)構(gòu)與新型墻體邊界連接技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)綠色裝配式復(fù)合結(jié)構(gòu)的全裝配干式連接技術(shù). 提出一種水平接縫干式連接方式：通過(guò)高強(qiáng)螺栓、預(yù)埋鋼件和鋼連接件實(shí)現(xiàn)裝配式復(fù)合墻體與上下部結(jié)構(gòu)干式連接的方法. 本文通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)了此種干式連接墻體試件的可行性和可靠性，并研究了試件的受力性能、連接件應(yīng)力分布和滑移規(guī)律，以及改變關(guān)鍵參數(shù)對(duì)試件和連接件的影響. 為下一步裝配式復(fù)合墻體的豎向接縫干式連接提供理論研究基礎(chǔ).

1 ? 試驗(yàn)方案

1.1 ? 設(shè)計(jì)概況

螺栓連接方案的核心思路是在預(yù)制構(gòu)件邊緣預(yù)埋鋼連接件，通過(guò)L形鋼連接件和高強(qiáng)螺栓將預(yù)制墻體與下部構(gòu)件連接. 鑒于復(fù)合墻體的特殊構(gòu)造，設(shè)計(jì)時(shí)在肋柱底部布置連接件，選擇C30混凝土依據(jù)規(guī)范[13]計(jì)算出墻體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值約為80 kN，螺栓和鋼板的設(shè)計(jì)保證連接件的強(qiáng)度超過(guò)了墻體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[14]，滿足安全性. 同時(shí)符合“強(qiáng)連接，弱墻肢”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，此種連接方式適用于低層及多層裝配式復(fù)合墻結(jié)構(gòu).

眾所周知，高強(qiáng)螺栓在滑移前后受力機(jī)理不同，滑移前，由預(yù)埋件與鋼連接件接觸面上的摩擦力來(lái)傳遞內(nèi)力（高強(qiáng)螺栓上施加預(yù)拉力）;滑移后，變?yōu)橛赡Σ亮吐輻U壁承壓共同傳力.

由于接縫受剪力與彎矩的影響，滑移時(shí)會(huì)使墻板產(chǎn)生微旋轉(zhuǎn)，受壓側(cè)墻板與底梁、鋼連接件與底梁的間隙會(huì)閉合，這在一定程度上有助于荷載的傳遞;同時(shí)墻體通過(guò)自重及軸向荷載抵抗地震時(shí)產(chǎn)生的不利彎矩[15].

分析水平縫螺栓連接的傳力路徑有2條：1）墻板底部接觸面直接傳遞于底梁;2）墻體預(yù)埋件→高強(qiáng)螺栓→鋼連接件→底梁螺栓→底梁. 前者主要傳遞壓力，后者主要傳遞拉力、剪力和彎矩.

1.2 ? 試件設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了5榀1/2縮尺復(fù)合墻體試件，試件編號(hào)GPCWH-5～GPCWH-9，分別由底梁、預(yù)制復(fù)合墻板、加載梁三部分組成. 5榀墻體尺寸、配筋形式、材料強(qiáng)度均相同，肋格形式為3 × 3，墻體尺寸為1 330 mm×950 mm×100 mm，預(yù)制底梁尺寸為2 000 mm×500 mm×500 mm，現(xiàn)澆加載梁尺寸為1 150 mm ×200 mm×200 mm，墻體底部有10 mm坐漿層，砌塊為MU5加氣混凝土砌塊，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，底梁預(yù)埋高強(qiáng)螺栓M16，連接鋼件均采用Q235B，預(yù)埋鋼件采用焊接方式連接鋼管和鋼板，設(shè)計(jì)軸壓比依據(jù)文獻(xiàn)[13]取為0.2，其計(jì)算式為μ = N/（Ac ?fc），其中 Ac代表混凝土的截面面積，fc代表混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度，N代表豎向荷載;加載點(diǎn)高度為加載梁中部;因考慮安裝問(wèn)題對(duì)連接鋼板上部開設(shè)槽孔，并進(jìn)行高強(qiáng)螺栓的抗滑移承載力驗(yàn)算[16].試件尺寸及配筋和連接件構(gòu)造如圖1、圖2所示. 試件制作過(guò)程如圖3所示.

螺栓連接墻板預(yù)埋件構(gòu)造如圖2所示，墻板預(yù)埋件由無(wú)縫鋼管兩端焊接開孔鋼板呈工字形（如圖2（b）所示），鋼板外露于墻表面，底梁預(yù)埋M16高強(qiáng)螺栓高出混凝土面40 mm，墻板吊裝定位后，通過(guò)高強(qiáng)螺栓穿過(guò)鋼連接件和工字型預(yù)埋件連接墻體和底梁，并按規(guī)范對(duì)高強(qiáng)螺栓施加預(yù)拉力. 其中構(gòu)件GPCWH-8兩邊外側(cè)連接高強(qiáng)螺栓使用M16，內(nèi)側(cè)使用兩根M12高強(qiáng)螺栓，連接件參數(shù)見(jiàn)表1.

1.3 ? 材料性能

各試件混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30，試件墻板同次澆筑，預(yù)留3組100 mm×100 mm×100 mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊. 實(shí)測(cè)立方體抗壓強(qiáng)度35.4 MPa，加砌塊實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度4.6 MPa，鋼構(gòu)件均采用Q235B低屈服點(diǎn)鋼，高強(qiáng)螺栓性能等級(jí)為8.8s，箍筋采用HPB300，縱筋采用HRB400，進(jìn)行材性試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2.

1.4 ? 加載方案

本試驗(yàn)在西安建筑科技大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，豎向荷載由1 000 kN油壓千斤頂施加，水平向荷載由美國(guó)MTS 公司1 000 kN液壓伺服作動(dòng)器施加;按照軸壓比0.2計(jì)算，豎向恒載作用200 kN，通過(guò)分配梁均勻分布于墻頂部加載梁;先進(jìn)行預(yù)加載，待檢查測(cè)量裝置正常后正式加載，水平荷載通過(guò)反力墻，借助液壓作動(dòng)器對(duì)墻體頂部施加. 由于屈服荷載不易捕捉，水平向采用位移控制法進(jìn)行單調(diào)加載，加載裝置見(jiàn)圖4. 開裂前每級(jí)加載0.25 mm，開裂后每級(jí)加載0.5 mm，屈服后滑移段開始前以1 mm為一級(jí)，滑移段開始后以2 mm為一級(jí);直至承載力下降至85%或變形較大時(shí)，視為墻體破壞，試驗(yàn)結(jié)束.

1.5 ? 測(cè)試內(nèi)容

測(cè)點(diǎn)布置如圖5所示，Z1～Z12為肋柱鋼筋應(yīng)變片，L1～L12為肋梁鋼筋應(yīng)變片，編號(hào)依左至右增大，從上至下增大;H1 ～ H4為鋼連接件應(yīng)變花;DT1～DT5為YHD型位移傳感器，DT5號(hào)位移計(jì)測(cè)量底梁剛體滑移，DT2～DT4號(hào)位移計(jì)測(cè)量墻體沿不同高度的水平位移，DT1號(hào)位移計(jì)測(cè)量墻板相對(duì)底梁的滑移;L-1～L-6為拉線位移計(jì)，L-1～L-4測(cè)量鋼連接件相對(duì)墻板的豎向滑移，L-5和L-6測(cè)量墻體兩側(cè)豎向位移.

2 ? 試驗(yàn)現(xiàn)象描述和破壞形態(tài)

試件GPCWH-6：首先施加豎向荷載，通過(guò)千斤頂加在分配梁上，一次加到200 kN，在豎向加載過(guò)程中，試件未出現(xiàn)可見(jiàn)裂縫. 頂點(diǎn)側(cè)移達(dá)到1.25 mm時(shí)，墻體受壓端砌塊出現(xiàn)第一條肉眼可見(jiàn)微斜裂縫. 頂點(diǎn)側(cè)移達(dá)到2.3 mm時(shí)，中間列砌塊均出現(xiàn)斜裂縫，墻體底部與地梁開裂. 隨著頂點(diǎn)側(cè)移繼續(xù)增大，砌塊裂縫繼續(xù)發(fā)展、延伸，并且部分裂縫延伸至肋梁. 頂點(diǎn)側(cè)移達(dá)到8 mm時(shí)，受壓側(cè)肋梁開裂，受拉側(cè)肋梁無(wú)裂縫，此時(shí)荷載-位移曲線上出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，認(rèn)為此時(shí)荷載已經(jīng)達(dá)到屈服荷載. 隨著頂點(diǎn)側(cè)移的增大，受拉側(cè)砌塊裂縫增多，且向肋梁延伸. 頂點(diǎn)側(cè)移達(dá)到16 mm時(shí)，受壓側(cè)肋梁中部出現(xiàn)斜裂縫，中間列肋梁兩端裂縫貫通，此時(shí)荷載-位移曲線已經(jīng)出現(xiàn)較為明顯平緩段. 頂點(diǎn)側(cè)移達(dá)到22 mm時(shí)，水平荷載達(dá)到最大. 頂點(diǎn)側(cè)移達(dá)到25 mm時(shí)，中間兩肋柱出現(xiàn)貫通水平裂縫，隨著側(cè)移的增加，肋梁、肋柱節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)斜裂縫，砌塊表面也逐漸脫落，受拉端墻板底部與地梁的裂縫也逐漸增大. 頂點(diǎn)側(cè)移達(dá)到53.2 mm時(shí)，墻體受壓端角部混凝土壓碎，此時(shí)試件位移過(guò)大，層間位移角達(dá)1/25，停止加載.

其他4榀試件的破壞過(guò)程與試件GPCWH-6 基本相同，由于各組設(shè)計(jì)參數(shù)的不同，墻體裂縫開展及各部件之間的協(xié)同工作性能有所差異. 試件GPCWH-5的開裂位移較試件GPCWH-6增大20%，GPCWH-7的開裂位移與試件GPCWH-6基本相同，最終破壞時(shí)砌塊部分脫落，GPCWH-5、GPCWH-6、GPCWH-7呈現(xiàn)出砌塊脫落從輕到重，墻板受壓區(qū)肋柱柱腳混凝土破壞從重到輕;加載結(jié)束時(shí)，5個(gè)試件螺栓連接部位的混凝土有一定開裂或表皮剝落現(xiàn)象，連接部位整體較為完好，表明螺栓連接方式能夠有效傳遞豎向應(yīng)力. 試件最終破壞情況如圖6所示，局部破壞如圖7所示. 根據(jù)試件破壞情況、試件裂縫的分布及鋼連接件變形情況分析可知：

1）由試驗(yàn)現(xiàn)象和力-位移曲線可知各試件均經(jīng)歷了彈性、彈塑性及破壞3個(gè)階段，由“砌塊—肋梁—肋柱”依次破壞，均為剪切破壞.

2）最終破壞時(shí)連接件除受拉端連接鋼板（4 mm、6 mm）輕微屈服外（對(duì)承載力無(wú)明顯影響），受壓端鋼連接件、底梁預(yù)埋螺栓和墻板連接高強(qiáng)螺栓均未發(fā)生塑性變形，可見(jiàn)連接件不僅能有效傳遞豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力，還能保證上下層構(gòu)件的可靠連接.

3）鋼連接件厚度越小，墻體受拉端鋼連接件越早發(fā)生屈服，墻板受拉端被“拉起”，受力集中在受壓端. 鋼連接件厚度最小的GPCWH-5受壓端破壞最嚴(yán)重，受拉端只有砌塊上有少量裂縫，肋梁肋柱均未破壞;GPCWH-7（鋼板最厚）受拉端與受壓端裂縫均衡（見(jiàn)圖6（a）（b）（c））;其他3組試件裂縫分布情況介于二者之間. 因此為使構(gòu)件合理受力，鋼連接件厚度不宜設(shè)計(jì)得過(guò)小. 改變螺栓規(guī)格對(duì)墻體破壞形態(tài)并無(wú)明顯影響（見(jiàn)圖6（b）（d）（e））.

3 ? 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 ? 荷載-頂點(diǎn)側(cè)移曲線及特征點(diǎn)

各試件的骨架曲線如圖8所示，特征點(diǎn)處位移和荷載見(jiàn)表3. 其中開裂點(diǎn)以墻體出現(xiàn)第一條肉眼可見(jiàn)明顯斜裂縫，且骨架曲線上有明顯的拐點(diǎn)來(lái)判定，屈服荷載通過(guò)能量等效法計(jì)算而得，對(duì)應(yīng)的位移為屈服位移，骨架曲線上峰值荷載85%所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為破壞點(diǎn)，取加載正反向各特征點(diǎn)均值進(jìn)行對(duì)比分析，可得以下結(jié)論：

1）各試件荷載-位移曲線規(guī)律相似，試件在開裂前曲線發(fā)展趨勢(shì)基本相同，開裂后各試件剛度下降速率有所差異，部分試件下降段不明顯，部分試件在位移角達(dá)到1/25時(shí)承載力仍未出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì).

2）墻體的極限承載力隨鋼連接件厚度的增加而增長(zhǎng)，但鋼板厚度對(duì)開裂點(diǎn)和屈服點(diǎn)無(wú)明顯影響;在相同鋼連接件厚度前提下，高強(qiáng)螺栓規(guī)格對(duì)試件的剛度和對(duì)承載力無(wú)明顯影響.

3.2 ? 位移延性系數(shù)

位移延性系數(shù)反映了構(gòu)件在強(qiáng)震作用下承受塑性變形而不破壞倒塌的能力，計(jì)算時(shí)取峰值荷載下降到0.85Pu時(shí)相對(duì)應(yīng)位移值與屈服位移值的比值，本文屈服點(diǎn)用能量等值法確定，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3，經(jīng)分析，可得以下結(jié)論：

1）試件GPCWH-5～GPCWH-9的延性系數(shù)均大于3.9，平均值達(dá)到5.5，而一般認(rèn)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)其抗震要求的延性系數(shù)為3～4[15]，可見(jiàn)水平縫采用螺栓連接的裝配式復(fù)合墻體的延性性能較好.

2）對(duì)比試件GPCWH-5、GPCWH-6、GPCWH-7可知位移延性系數(shù)隨鋼連接件厚度的增加而增長(zhǎng);但對(duì)比試件GPCWH-6、GPCWH-8、GPCWH-9，發(fā)現(xiàn)位移延性系數(shù)與螺栓規(guī)格無(wú)明顯關(guān)系.

3）結(jié)合試驗(yàn)現(xiàn)象可以得出墻板的頂部側(cè)移由多部分組成，包括：墻板底部剛體位移產(chǎn)生的頂部側(cè)移、墻板自身彎曲變形和剪切變形產(chǎn)生的頂部側(cè)移、受拉端墻板底部被拉起時(shí)產(chǎn)生的頂部側(cè)移三部分，其中第三部分又包括底部鋼連接件的豎向變形和鋼連接件與墻板的豎向相對(duì)滑移.

3.3 ? 剛度退化

圖9所示為各試件的割線剛度退化曲線，經(jīng)分析，可得以下結(jié)論：

1）試件GPCWH-5～GPCWH-9的割線剛度退化曲線規(guī)律相似，退化趨勢(shì)基本一致，隨頂點(diǎn)側(cè)移的增大呈現(xiàn)出非線性下降趨勢(shì). 加載初期抗側(cè)剛度退化速度較快，加載后期退化曲線趨于平緩.

2）試件GPCWH-5、GPCWH-6、GPCWH-7相比，在彈性階段，試件剛度呈現(xiàn)GPCWH-7> GPCWH-6> GPCWH-5，表明在彈性階段，采用螺栓連接的裝配式復(fù)合墻體的剛度隨鋼連接件厚度的增加而增大，但差異并不太大.

3）試件GPCWH-6、GPCWH-8、GPCWH-9相比，試件的剛度隨頂點(diǎn)側(cè)移的增大而減小，退化規(guī)律基本一致，說(shuō)明試件的剛度退化規(guī)律與螺栓規(guī)格無(wú)明顯關(guān)系.

4）鋼連接件會(huì)對(duì)墻板整體性能有一定影響，連接鋼板越厚，墻板抵抗水平接縫破壞，即墻板抵抗底部被“拉起”的能力越強(qiáng);相反當(dāng)鋼連接件較薄時(shí)，鋼板受到較小的拉力就會(huì)超過(guò)其彈性極限發(fā)生變形，從而引起墻板頂部側(cè)移，導(dǎo)致計(jì)算剛度降低.

3.4 ? 鋼筋應(yīng)變

圖10所示為試件肋柱縱向鋼筋應(yīng)變和頂點(diǎn)水平側(cè)移關(guān)系曲線[17]. 經(jīng)分析，可得以下結(jié)論：

1）試件GPCWH-5、GPCWH-7、GPCWH-9，受拉區(qū)鋼筋應(yīng)變隨著頂點(diǎn)側(cè)移增加而增加，鋼筋Z7加載初期受壓（試件GPCWH-7的Z7全程受拉），加載后期轉(zhuǎn)為受拉，受壓區(qū)鋼筋Z8全程受壓，可知破壞時(shí)試件中和軸位于Z7和Z8之間. 而試件GPCWH-6的Z7、Z8全程受壓，Z6在接近破壞時(shí)由受拉變?yōu)槭軌?，可?jiàn)改變連接件參數(shù)會(huì)影響試件中和軸位置.

2）試件GPCWH-5、 GPCWH-6、 GPCWH-8、GPCWH-9，均為中肋柱鋼筋應(yīng)變較大，而邊肋柱鋼筋應(yīng)變較小，與試驗(yàn)中各肋柱裂縫分布情況吻合（見(jiàn)圖6）;受壓區(qū)的邊肋柱壓應(yīng)力主要由混凝土承擔(dān)，縱筋承擔(dān)壓應(yīng)力很小，所以應(yīng)變也很小，而受拉區(qū)邊肋柱被“拉起”，首先由于其縱筋與下部不貫通，且沒(méi)有邊緣構(gòu)造柱對(duì)其約束，縱筋未能很好地進(jìn)入受力狀態(tài)，此處荷載主要由墻板混凝土承擔(dān)，鋼筋受力較小. 對(duì)于中肋柱，兩側(cè)砌塊與邊肋柱對(duì)中肋柱形成類似“邊緣構(gòu)造柱”的作用，對(duì)其產(chǎn)生約束，使中肋柱縱筋進(jìn)入受力狀態(tài)發(fā)揮其作用，因此中肋柱縱筋應(yīng)變普遍大于邊肋柱縱筋應(yīng)變. 而試件GPCWH-7受拉端邊肋柱出現(xiàn)裂縫較多，監(jiān)測(cè)顯示此處鋼筋最先達(dá)到屈服，二者結(jié)果吻合.

3.5 ? 鋼連接件應(yīng)變分布

在試驗(yàn)中采用應(yīng)變花監(jiān)測(cè)鋼連接件的應(yīng)變狀態(tài). 各試件的鋼連接件的豎向正應(yīng)變隨頂點(diǎn)側(cè)移的關(guān)系如圖11所示，經(jīng)分析，可得以下結(jié)論：

1）所有試件在施加豎向軸壓力后，鋼連接件全截面受壓，隨著頂點(diǎn)側(cè)移的增加，受拉端鋼連接件正應(yīng)變表現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，應(yīng)變-頂點(diǎn)側(cè)移曲線上均出現(xiàn)一段較平緩的階段，這是因?yàn)殇撨B接件與螺栓、螺栓與預(yù)埋件之間的間隙使得鋼連接件在加載過(guò)程中出現(xiàn)與墻板的相對(duì)滑移.

2）隨著頂點(diǎn)側(cè)移的增加，各試件受壓端鋼連接件正應(yīng)變表現(xiàn)出加載初期增大，加載后期增加較為緩慢. 這是因?yàn)榧虞d初期鋼連接件與墻板之間具有較好的連接，墻板與鋼連接件變形協(xié)調(diào)，當(dāng)達(dá)到一定變形后，由于鋼材與混凝土的材性差異使得鋼連接件出現(xiàn)相對(duì)滑移，這時(shí)墻體的受壓端壓應(yīng)力主要依靠混凝土來(lái)傳遞.

3.6 ? 鋼連接件的滑移

所有試件中的連接件滑移量與頂點(diǎn)側(cè)移的關(guān)系如圖12所示，圖中橫坐標(biāo)代表試件頂部水平位移，縱坐標(biāo)表示各鋼連接件與墻體的豎向相對(duì)滑移量，試件荷載-位移曲線的屈服點(diǎn)和峰值點(diǎn)位置如圖12所示. 經(jīng)分析，可得以下結(jié)論：

1）施加豎向荷載后，由于墻板全截面承受壓力，因此加載初期各連接件相對(duì)墻板產(chǎn)生少量負(fù)滑移，隨著頂點(diǎn)水平側(cè)移增大，受拉端滑移值變?yōu)檎?，并逐漸增大.

2）各試件除L-3處鋼連接件滑移量較小或基本無(wú)滑移外，預(yù)埋件與鋼連接件的豎向滑移均隨著頂點(diǎn)側(cè)移的增大而增大，與鋼連接件的豎向正應(yīng)變的變化基本保持一致，說(shuō)明試件受拉端連接件由于高強(qiáng)度螺栓與螺孔之間的間隙，使得高強(qiáng)度螺栓與預(yù)埋件、鋼連接件產(chǎn)生滑移，在這過(guò)程中，預(yù)埋件與鋼連接件通過(guò)摩擦進(jìn)行傳力;峰值位移以后，相對(duì)滑移-位移曲線上表現(xiàn)出平緩段，表明此時(shí)螺桿與鋼連接件、預(yù)埋件接觸，受力表現(xiàn)為螺桿的承壓.

3）受拉端滑移曲線和試件骨架曲線趨勢(shì)相似，加載初期試件處于彈性階段，連接件滑移量較小，進(jìn)入彈塑性階段后滑移增速明顯加快，屈服點(diǎn)過(guò)后滑移增速進(jìn)一步加快，接近峰值點(diǎn)時(shí)滑移平緩，直至最終試驗(yàn)結(jié)束. 相對(duì)于受拉端而言，受壓端預(yù)埋件增長(zhǎng)速率明顯較緩慢.

4 ? 結(jié) ? 論

本文針對(duì)低、多層裝配式復(fù)合墻結(jié)構(gòu)，提出一種采用高強(qiáng)螺栓和連接鋼件連接裝配式復(fù)合墻體與下層結(jié)構(gòu)的干式連接方法，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)試件的破壞模式、受力性能、剛度、連接件的應(yīng)變和滑移等進(jìn)行了研究和分析，結(jié)論如下：

1）從試驗(yàn)結(jié)果看出螺栓連接復(fù)合墻體均為墻肢破壞，預(yù)埋件及連接基本完好，符合“強(qiáng)連接，弱墻肢”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;雖然4 mm厚鋼板輕微屈服，但未對(duì)試件受力性能造成明顯影響，考慮鋼連接件在設(shè)計(jì)時(shí)不宜過(guò)薄.

2）各試件均經(jīng)歷了明顯的彈性、彈塑性及破壞3個(gè)階段，墻體破壞過(guò)程符合“砌塊—肋梁—肋柱”的破壞順序，破壞模式均為剪切破壞. 各試件承載力、剛度、延性等抗震指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，極限位移角均在1/37～1/25之間，位移延性系數(shù)均大于3.9，具有較好的變形性能.

3）隨鋼連接件厚度的增加，試件的承載力和剛度提升，但對(duì)模型滑移段出現(xiàn)的早晚無(wú)明顯影響;高強(qiáng)螺栓規(guī)格越小試件越早出現(xiàn)滑移，但對(duì)試件承載力、剛度影響較小，軸壓比越大極限承載力越高，且軸壓比越小，模型滑移越早.

4）加載過(guò)程中墻體與鋼連接件之間發(fā)生相對(duì)滑移現(xiàn)象，滑移量隨試件頂點(diǎn)側(cè)移增加而增長(zhǎng)，受拉端鋼連接件與鋼連接件的豎向正應(yīng)變基本保持一致，且滑移主要集中在試件的屈服點(diǎn)和峰值點(diǎn)之間.

5）墻體最大頂部水平位移為53.2 mm，除墻板自身變形外主要是螺栓孔間隙和墻板相對(duì)底梁的水平滑移造成的，可采取剛性材料填孔，并采取增大混凝土接觸面摩擦力的措施，以提高試件的剛度.

6）各試件頂部均經(jīng)歷了較大的水平側(cè)移，結(jié)合試驗(yàn)現(xiàn)象可以得出墻板的頂部側(cè)移是由三部分組成的，包括：墻板底部剛體位移產(chǎn)生的頂部側(cè)移、墻板自身彎曲變形和剪切變形產(chǎn)生的頂部側(cè)移、受拉端墻板底部被拉起時(shí)產(chǎn)生的頂部側(cè)移.

參考文獻(xiàn)

[1] ? ?HUANG W，ZHANG M，YANG Z K. A comparative study on seismic performance of precast shear walls designed with different variables[J]. KSCE Journal of Civil Engineering，2018，22（12）：4955—4963.

[2] ? ?黃煒，張敏，宋林，等. 中高層裝配式復(fù)合墻體抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，44（12）：56—63.

HUANG W，ZHANG M，SONG L，et al. Experimental studies on seismic behavior of mid-highrise prefabricated composite walls[J].Journal of Huazhong University of Science and Technology （Natural Science Edition），2016，44（12）：56—63. （In Chinese）

[3] ? ?錢稼茹，楊新科，秦珩，等. 豎向鋼筋采用不同連接方法的預(yù)制鋼筋混凝土剪力墻抗震性能試驗(yàn)[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2011，32（6）：51—59.

QIAN J R，YANG X K，QIN H，et al. Tests on seismic behavior of pre-cast shear walls with various methods of vertical reinforcement splicing[J].Journal of Building Structures，2011，32（6）：51—59. （In Chinese）

[4] ? ?陳文，熊峰，陳江，等. 干式連接裝配式墻體結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2018，39（10）：56—64.

CHEN W，XIONG F，CHEN J，et al. Experimental study on seismic behavior of prefabricated panel structure by dry connectors[J]. Journal of Building Structures，2018，39（10）：56—64. （In Chinese） [5] ? ?孫建. 新型全預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能研究[D]. 南京：東南大學(xué)，2016：12—20.

SUN J. Study on the seismic behavior of an innovative totally precast shear wall structure[D]. Nanjing：Southeast University，2016：12—20. （In Chinese）

[6] ? ?楊帆. 裝配式煤矸石網(wǎng)格剪力墻抗震性能試驗(yàn)及其抗側(cè)剛度研究[D]. 西安：西安科技大學(xué)，2016：13—37.

YANG F. Seismic performance test and anti-side stiffness of fabricated coal gangue grid shear wall[D]. Xian：Xian University of Science and Technology，2016：13—37. （In Chinese）

[7] ? ?Peikko Group. PSK Wall shoe[R]. Lahti，F(xiàn)inland：Peikko，2006.

[8] ? ?VIMMR，ZAHR S K. Wall shoes and field of application[R]. Lahti，F(xiàn)inland：Peikko，2009：18—23.

[9] ? ?EL SEMELAWY M，EL DAMATTY A，SOLIMAN A M.Novel anchor-jointed precast shear wall：testing and validation[J].Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings，2015，168（4）：263—274.

[10] ?黃煒，張敏，江永濤，等. 裝配式混凝土墻抗震性能試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2015，36（10）：88—95.

HUANG W，ZHANG M，JIANG Y T，et al. Experimental study on seismic behavior of precast concrete walls[J].Journal of Building Structures，2015，36（10）：88—95. （In Chinese）

[11] ?黃昌輝. 帶豎向接縫裝配式剪力墻抗震性能試驗(yàn)及設(shè)計(jì)方法研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué)，2017：25—47.

HUANG C H. Experimental study on seismic performance and design method of pre-cast shear walls with vertical joints[D]. Guangzhou：South China University of Technology，2017：25—47. （In Chinese）

[12] ?SUN J，QIU H X，XU J P. Experimental verification of vertical joints in an innovative prefabricated structural wall system[J]. Advances in Structural Engineering，2015，18（7）：1071—1086.

[13] ?裝配式復(fù)合墻結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：DBJ61/T 94—2015[S]. 北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2015：14—23.

Code for assembled composite wall structure：DBJ61/T 94—2015[S]. Beijing：China Building Materials Press，2015：14—23. （In Chinese）

[14] ?黃遠(yuǎn)，許銘，張銳. 全裝配式混凝土結(jié)構(gòu)界面軟索連接拼縫抗剪性能試驗(yàn)研究[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，41（6）：22—27.

HUANG Y，XU M，ZHANG R.Experimental study of the shear behavior of total precast concrete structures with steel cable connections[J]. Journal of Hunan University （Natural Sciences），2014，41（6）：22—27. （In Chinese）

[15] ?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50010—2010[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010：125—126.

Code for design of concrete structures：GB 50010—2010[S]. Beijing：China Architecture & Building Press，2010：125—126. （In Chinese）

[16] ?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50017—2017[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2017：94—110.

Code for design of steel structures：GB 50017—2017[S]. Beijing：China Architecture & Building Press，2017：94—110. （In Chinese）

[17] ?劉家彬，陳云鋼，郭正興，等. 豎向新型連接裝配式剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，41（4）：16—24.

LIU J B，CHEN Y G，GUO Z X，et al. Test on the seismic performance of precast shear wall with vertical reinforcement lapping in pore-forming on steel plate[J]. Journal of Hunan University（Natural Sciences），2014，41（4）：16—24. （In Chinese）