預制混凝土夾心保溫墻板連接件淺述

費小爽

（沈陽建筑大學 土木工程學院，遼寧 沈陽 110168）

在科學技術高速發(fā)展的21世紀，建筑業(yè)以快速的發(fā)展成為我國主要的經(jīng)濟組成部分。與此同時，資源消耗加快、環(huán)境污染嚴重、勞動力短缺等一系列問題漸漸暴露在人們眼前[1]。據(jù)統(tǒng)計，在建筑能耗中，因為外墻導致的能源消耗占總體能耗的比例高達一半以上[2]，所以要解決建筑能耗，提高建筑節(jié)能，首先就要解決外墻保溫的問題。

目前，在我國住宅產(chǎn)業(yè)化中，最常見墻體保溫有以下三種形式，包括外墻內保溫、外墻外保溫和夾心保溫三種。三者間主要區(qū)別在于保溫板相對于墻體的位置；外墻外保溫對保溫材料的耐久性和耐火性要求較高，同時還會出現(xiàn)空鼓開裂，滲水脫落等問題；外墻內保溫墻體會占用室內使用空間，而且在梁、柱等節(jié)點位置無法保溫，會造成冷熱橋產(chǎn)生；夾心保溫墻板是由內葉墻板、外葉墻板、保溫層以及連接三者的連接件組成，這種新型墻體可以很好地保護保溫材料，使其與結構主體同壽命，是一種集承重、保溫、裝飾于一體的新型外墻保溫體系，同時適用于工業(yè)化生產(chǎn)，所以夾心保溫墻板正逐步發(fā)展成為墻體保溫的主流形式，是當前建筑領域中討論的熱點問題。

1 夾心保溫墻板連接件的特點

連接件作為夾心墻板的關鍵部件，它起到連接內、外葉混凝土墻板及保溫板的作用。連接件穿透保溫層并錨入內、外葉混凝土板中，使夾心保溫墻板具有整體性、受力安全及耐久性等要求。作為夾心保溫墻板中的關鍵性部件，連接件不僅具有連接作用，同時還要承受并傳遞內、外葉混凝土墻板相互間的作用，即不僅承擔豎向荷載下外葉混凝土墻板的穩(wěn)定性，還要將風荷載、地震荷載進行傳遞，使內、外葉混凝土墻板之間相互協(xié)調，防止失穩(wěn)。

目前，我國對于預制混凝土夾心保溫墻板的連接件還沒有相關的行業(yè)標準。《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ1-2014)[3]標準中關于連接件有以下說明：通過試驗須得到連接件的相關性能指標。其中包括承載力、變形以及耐久能力；在滿足安全的條件下還要具備節(jié)能要求。ACI320《錨固于混凝土中的纖維加固復合連接件驗收標準》[4]中關于連接件內、外葉墻的位移差≤0.1英寸(2.54mm)，這樣才能使預制混凝土夾心保溫墻板具有安全性。

2 夾心保溫墻板連接件的分類

從受力性能劃分，夾心保溫墻板可以劃分為兩部分：組合式和非組合式。兩者的主要區(qū)別在于連接件連接性能的強弱；當連接件的連接能力較強時，內、外葉混凝土墻板之間產(chǎn)生完全協(xié)同作用，混凝土夾心保溫墻板處于“完全組合”狀態(tài)。此時，內、外葉混凝土墻板作為一個整體共同受力，會產(chǎn)生較大的剛度和承載力。連接件限制了內、外葉板間的位移，同時變形滿足平截面假定[6]；而非組合式就是當內、外葉混凝土墻板之間的協(xié)同能力較弱時，兩者無法進行組合受力，這就造成連接件具有相應的變形能力。在設計時，我們通常認為此時受力的構件是混凝土內葉墻板，但外葉墻的變形并不會影響到內葉墻。在具有變形能力的同時，還要在承受外葉墻板和保溫層的自重，以及部分外部荷載。所以對連接件不僅要考慮受力性能的要求，還要考慮變形性等方面的要求[7]。在我國目前對于夾心保溫墻板的實際工程應用中，主要以非組合式為主。

根據(jù)材料屬性劃分，目前國內外混凝土夾心保溫墻板中的連接件包括：普通鋼筋連接件、金屬合金連接件、FRP類型的連接件等。普通鋼筋材料的連接件因為其造價低、方便生產(chǎn)和施工等優(yōu)點在早期使用過，但是，由于具有高導熱性、會在墻體中形成熱橋，影響保溫效果，逐漸被摒棄；FRP類型的連接件具有高強度、高耐久性、低導熱性等優(yōu)點，但是抗腐蝕性和抗火性能較差；金屬合金材料的連接件主要以不銹鋼連接件為主，它的耐腐蝕性良好、導熱性較低，同時相比于其他更易于安裝，可靠性和安全性更高，具有良好的發(fā)展前景。

根據(jù)連接件形狀劃分，連接件可以分為：筒式、板式、針式和桁架式連接件等。不同形狀的連接件在夾心保溫墻板中的作用不盡相同，受力也不相同，其中，針式連接件的主要作用在于控制內、外葉墻板間的位移，又叫限位連接件，主要用于受拉，筒式、板式、桁架式連接件可以受拉和剪的共同作用，主要起到支承的作用，又被稱為支承連接件。當夾心保溫墻板內選擇布置不銹鋼連接件時，通常會布置豎直和水平方向的支承連接件以及部分限位連接件構成一個連接件系統(tǒng)；對于板式連接件，又叫支撐錨固件，受力主要以墻板自重為主，同時也包括地震作用造成的水平力以及墻板在運輸、吊裝過程中產(chǎn)生的力。

3 國內外研究現(xiàn)狀

關于夾心保溫墻板連接件的探討，國外的專家學者們做了很多的研究與分析，取得了很多的成果。20世紀末，澳大利亞、日本、美國的公司就已經(jīng)開發(fā)出了適合預制混凝土夾心墻的連接件[8]，用于指導夾心墻板的設計和生產(chǎn)等；Douglas Tomlinson[9]等通過設計的分析模型對預制夾心保溫墻進行組合程度的分析，可以得出僅依靠保溫層與墻板間的摩擦力使夾心墻具備組合程度，可以完成總體的47%；Ekenel等[10]將復合網(wǎng)連接件的理論公式推翻，并為了說明理論推導結果的準確性通過試驗進行驗證；Kim[11]研究證明采用GFRP纖維網(wǎng)格作為連接件時，其夾心墻組合效率更高、抗彎能力更好。

我國關于對于夾心保溫墻板內連接件的研究與應用仍處于探索階段。清華大學藏人卓[12]等通過夾心墻板偏心受壓試驗發(fā)現(xiàn)豎向承載力與偏心距成反比；濟南大學高娟等[13]進行了夾心墻板的抗彎試驗，證明了在開裂時間和裂縫發(fā)展過程中，夾心墻與普通墻板相比相對較晚，說明夾心墻在破壞前有一定的延性；哈爾濱工業(yè)大學王曉璐等[14]在高溫下對GFRP進行受力試驗，結果表明，在特定溫度范圍內，GFRP筋受溫度的提高，其極限抗拉強度降低。沈陽建筑大學孟憲宏等[15]在不同形式的GFRP連接件(彎錨錨固和抗拉性)進行性能研究時發(fā)現(xiàn)GFRP表現(xiàn)出優(yōu)異的抗拉強度和錨固性能，可用于夾心保溫外掛板的連接件。李智斌等[16]進行了螺紋式GFRP連接件的抗拔及抗剪試驗，結果證明，螺紋式GFRP連接件可以很好的對拉拔和剪切做出反應，可以在工程中得到應用。

4 結語

目前，隨著夾心保溫墻板的大規(guī)模推廣，對連接件的研究也愈加重要，連接件的質量和性能對夾心保溫墻板甚至建筑結構來說起著至關重要的作用。因此，需要結合實際工程應用，利用理論研究指導實踐，為實現(xiàn)我國裝配式夾心保溫墻板的應用，對夾心保溫墻板連接件進一步研究是非常有必要的。