预制混凝土夹心保温墙体棒状不锈钢连接件研发与抗拔性能试验研究

研发了一种适用于预制混凝土夹心保温墙体的棒状不锈钢连接件,该连接件由不锈钢棒、倒锥形十字肋和套环组成,具有锚固性能好、便于安装的特点。通过拔出试验,对其拔出破坏形态与抗拔承载力等进行了较为系统的研究。结果表明:棒状不锈钢连接件的拔出破坏形态为连接件端部混凝土劈裂破坏;破坏时连接件自身应变较小,极限应变为屈服应变的40%;连接件的抗拔承载力为14.8k N,具有较大安全余量。     

预制夹芯保温墙体棒状FRP连接件有限元模拟分析

FRP连接件是超低能耗预制夹芯保温墙体中的关键构件,其抗拔抗剪性能直接影响了预制夹芯墙体的力学性能。本研究使用ANSYS有限元模拟软件,对超低能耗预制夹芯保温墙体中FRP连接件进行抗拔及抗剪试验模拟,研究直径16 mm、18 mm、20 mm三类FRP连接件试件的力学性能。结果表明：1)FRP连接件抗拔性能较好,试件抗拔性能均满足规范要求,抗拔试验模拟的破坏形式均为混凝土板的劈裂破坏,试件破坏时FRP连接件均完好。2)FRP连接件抗剪性能较差,夹芯墙板内外叶板易出现较大竖向相对位移,抗剪承载力试验中只有当连接件直径达到20 mm时,试件抗剪承载力及内外叶墙体之间的相对位移达到规范要求。     

预制夹芯保温墙体棒状FRP连接件力学性能试验研究

连接件作为预制夹芯保温墙体主要受力部件,墙体内部FRP连接件的受力性能直接影响墙体的使用安全。通过对FRP连接件试件进行抗拔和抗剪试验,研究FRP连接件的力学性能。结论表明:在抗拔试验中,当试件失去承载力时,破坏形式均为混凝土出现裂缝或劈裂,连接件未从混凝土中拔出。在抗剪试验中,试件均因连接件发生层间剪切破坏而失去承载力。只有当连接件直径达到20 mm时,才能符合AC320规范规定的位移与极限承载力要求。     

预制夹心保温墙板钩形钢芯复合连接件拉拔试验研究

针对一种新型预制夹心保温墙板钩形钢芯复合连接件开展拉拔试验,对其抗拔承载力、破坏形态、荷载-滑移关系与荷载-应变关系等进行了较为系统的研究。研究表明,试件均发生混凝土锥体破坏;试件破坏时滑移量均较小;钩形钢芯复合连接件的钩头与双层钢筋节点相连会显著提高抗拉承载力;当试件其他条件相同时,连接件抗拔承载力随着混凝土强度等级提高而增大;钩形钢芯复合连接件的抗拔荷载试验值均在设计值5倍以上,均能满足工程设计要求,具有足够的安全储备。     

预制混凝土夹心保温外墙板桁架式不锈钢连接件施工及质量控制技术

预制混凝土夹心保温外墙板由内外叶预制混凝土板、保温连接件和夹心保温层组成。其中,保温连接件是实现内外叶预制混凝土板良好连接、保证外墙板具有良好受力性能的关键部件。不锈钢连接件具有强度高、抗火性能和耐腐蚀性能好等优点,是目前工程中普遍采用的保温连接件之一。这其中,桁架式不锈钢连接件又因其较高的承载力和较为便捷的施工性能而得到越来越广泛的应用。系统介绍了桁架式不锈钢连接件的设计与施工技术要点,并通过国内外典型工程的介绍对上述技术要点做了更为详细的阐述。     

高层装配式建筑预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板研究

针对预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板的基本组成,开展适用于高层装配式建筑的LC40轻骨料混凝土研制、FRP连接件与轻骨料混凝土的锚固性能以及预制混凝土夹心保温外挂墙板的防水性能和热工性能研究。研究表明:与同强度等级的C40普通混凝土相比,LC40轻骨料混凝土的28d干燥收缩率增大17%,但抗冻性能和抗碳化性能均优于普通混凝土,FRP连接件与LC40轻骨料混凝土的抗拉拔承载力和抗剪承载力分别降低12%和13%,并提出采用面砖反打作为防护层提高预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板的防水性能,开发出适用于高层装配式建筑且满足夏热冬冷地区公共建筑节能要求的预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板。     

夹芯保温墙板金属板式连接件力学性能研究

金属板式连接件是预制混凝土夹芯保温墙板常用的一种连接件形式,具有承载力高、耐久性好等特点,目前国内对其抗拉拔、抗剪等力学性能研究较少,实际工程项目中,对其质量控制也缺少相应的标准和检验方法。对此,本文研究制作6组拉拔和抗剪试件,考虑65mm、90mm和115mm三种保温层厚度,对金属板式连接件的抗拔、抗剪力学性能进行了较为系统的试验研究。试验研究结果表明:试件拉拔破坏状态均表现为混凝土锥体破坏,保温层厚度对试件的抗拔承载力基本没有影响,试件具有10kN的剩余承载力;试件抗剪破坏状态表现为连接件钢板受剪屈曲失稳,抗剪承载力随着保温层厚度的增大逐渐较小,保温层增加25mm,承载力减小幅度为20%。在试验研究的基础上,提出了连接件抗拉、抗剪承载力计算公式,为实际工程中连接件的承载力验算及质量控制提供参考。     

新型夹心保温墙体设计及其连接件剪切性能研究

针对目前建筑工程中常见各类保温墙体做法的一些局限性,推荐了一种由混凝土结构层、保温层、砂浆层以及连接件构成的新型夹心保温墙体。该墙体施工流程类似普通现浇混凝土墙,工艺简单;墙体连接件处设置橡胶材质的堵头来隔断连接处的冷桥,保温节能效果显著。为验证连接件的抗剪性能,开展了墙体连接件剪切性能试验,对连接件的抗剪承载力、破坏形态、荷载-位移曲线进行了研究;根据试验结果对该墙体在工程中推广应用给出了建议。     

预制混凝土夹芯保温墙桁架连接件抗剪性能研究

桁架连接件是连接混凝土夹芯墙板内外叶墙板的重要构件。为了研究桁架连接件的抗剪性能,对2组不同保温层厚度的4个受剪试件进行了试验研究和有限元分析。试验研究表明：剪力作用下夹芯墙桁架连接件的破坏形式为其腹杆受压屈曲后受拉腹杆断裂或受拉腹杆被拔出的锚固破坏。在试验的基础上,对夹芯墙体桁架连接件抗剪性能做了变参数数值分析,主要考虑了桁架腹杆直径、节点间距和保温层厚度等参数的变化。模拟结果表明：夹芯墙的屈服和极限承载力随着腹杆直径的增大而增加,随着节点间距的减小而增大;随着保温层厚度的减小,墙体的抗剪屈服承载力增大,而由于保温板的高压缩性,导致其极限荷载与保温层厚度的相关性不明显。     

预制混凝土夹芯保温墙体不锈钢连接件研究进展

预制混凝土夹芯保温墙体将保温层置于内外叶混凝土板之间,并通过连接件形成整体,是一种保温、装饰与承重一体化的墙体,应用前景十分广阔。连接件是保证预制夹芯保温墙体受力安全的关键部位。目前工程中常用的连接件包括不锈钢连接件和纤维增强塑料(FRP)连接件。与FRP连接件相比,不锈钢连接件具有良好的力学性能以及优良的耐久性能和抗火性能。本文对国内外有关不锈钢连接件的研究进展进行了较为系统的综述,重点介绍了不锈钢连接件的抗拔性能、抗剪性能,并介绍了预制夹芯保温墙体的平面外静力性能和热工性能研究成果,同时介绍了国内外相关技术规范情况,最后对今后不锈钢连接件的研究工作做了展望。     

预制装配式组合梁栓钉连接件抗剪性能试验研究

钢-混凝土组合梁广泛应用于各类建筑与桥梁等结构,为适应装配式组合结构的发展需求,提出了一种将带预制圆孔的混凝土板与焊接栓钉的钢梁安装定位后在预制孔内后填高强填料以固定栓钉连接件的预制装配式钢-混凝土组合梁。通过静力推出试验,研究栓钉直径、预留孔成孔方式与孔径比(预留孔径和栓钉直径比值)对预制装配式组合梁栓钉抗剪连接件的破坏形态、抗剪承载力和滑移性能的影响规律,并进行了普通现浇组合梁栓钉抗剪连接件的对比试验。试验结果表明:破坏形态均为栓钉剪断和混凝土板开裂,螺栓直径和预制成孔后的高强填料对破坏形态有一定影响。装配式抗剪连接件承载力均大于现浇试件承载力,且大于国内外相关规范计算值,采用波纹管成孔的连接件比普通成孔连接件承载力略有提高。提出的组合梁栓钉连接件预制装配构造形式具备应用于实践的可行性,且构造形式简单、施工高效,经合理设计可满足现行规范要求。     

钢-混凝土组合梁中高强螺栓连接件的抗剪性能试验研究

为研究高强螺栓连接件在钢-预制混凝土组合梁中的抗剪性能,对11个高强螺栓连接钢-混凝土组合试件进行了推出试验,分析了预紧力、螺栓直径、预留孔洞大小和混凝土强度等参数对高强螺栓连接件的破坏形态、荷载-滑移特性和受剪承载能力的影响。试验结果表明:高强螺栓连接件的破坏形态为螺栓周围混凝土受压破坏和螺栓栓杆在钢梁和混凝土界面间的弯剪破坏。高强螺栓在加载过程中,同时受到剪力、弯矩和拉力的共同作用,螺栓栓杆受力较为复杂。高强螺栓连接件受剪承载力主要受螺栓直径、混凝土强度的影响,适当增大螺栓的直径、提高混凝土强度,可提高螺栓连接件的受剪承载力。高强螺栓预紧力越大,初始滑移荷载越大,但对试件的受剪承载力影响较小。     

装配式建筑预制轻质保温墙体系统设计与性能研究

以轻骨料混凝土技术为基础,开展装配式建筑预制轻质保温墙体系统设计,并对保温墙体系统性能进行了综合测试分析。研究结果表明:与相同强度等级的普通混凝土相比,轻骨料混凝土保温墙体的防水性能不及普通混凝土,其与FRP拉接件的抗拉拔承载力和抗剪承载力分别降低了12%和13%,系统自重减轻了23%;设计了由轻骨料混凝土内叶墙板100 mm、XPS保温板40 mm、轻骨料混凝土外叶墙板55 mm和面砖饰面层组成的预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板系统,可满足65%的建筑节能设计要求和防水要求。     

预制混凝土夹心保温墙体FRP连接件试验方法综述

目前工程中常用的预制混凝土夹心保温墙体连接件主要有不锈钢连接件和纤维增强复合材料(FRP)连接件两类。其中,FRP连接件强度高、导热系数低、耐腐蚀性能和抗火性能较好,应用前景广阔。内力分析表明,FRP连接件在混凝土板中拔出和剪切承载力是影响墙体安全的关键因素。此外,FRP连接件在混凝土碱环境中的耐久性以及配FRP连接件的预制夹心保温墙体的抗火性能也是影响墙体全生命安全的关键因素。系统总结了当前常用的FRP连接件力学性能、耐久性能以及抗火性能试验方法,对其优缺点进行了对比与分析,并提出了相应的选用建议。     

钢管与管外混凝土界面粘结抗剪能力试验研究

为研究并揭示钢管混凝土叠合柱的钢管与管外混凝土界面的粘结抗剪能力,完成了10个试件的推出试验,其中3个试件的钢管外壁未焊接抗剪连接件,4个试件的钢管外壁焊接钢筋环、3个试件的钢管外壁焊接栓钉作为抗剪连接件。试件的破坏形态为钢管混凝土被推出,钢筋环的焊缝及栓钉的栓杆被剪断;未焊接抗剪连接件试件的实测界面抗剪粘结强度略大于1.0MPa;钢筋环直径由6mm增大为8mm、或由1根增加为2根、或栓钉直径由10mm增大为16mm,界面的受剪承载力增大;1根直径8mm的钢筋环的受剪承载力大于4根直径16mm的栓钉的受剪承载力。钢筋环及栓钉的受剪承载力试验值大于公式计算值。提出了钢管与管外混凝土界面抗剪粘结设计建议。     

两边简支的预制混凝土无机保温夹心墙体抗火性能试验研究

开展了一种新型预制混凝土无机保温夹心墙体抗火试验研究,该墙体由内、外叶钢筋混凝土墙,无机保温砂浆夹心层及FRP连接件组成.试验按照ISO 834升温曲线受火60min(炉膛最高温度为945℃),重点对预制混凝土无机保温夹心墙体在火灾下的破坏形态、温度场分布、耐火隔热性等进行研究.研究表明:在受火60min情况下,外叶墙(即下叶墙)中FRP连接件的最高温度为443.5℃,迎火面最高温度649℃,背火面最高温度22.2℃;预制混凝土无机保温夹心墙体满足《建筑构件耐火试验方法》(GB/T 9978.1-2008)规定的墙体承载力、完整性和耐火隔热性要求,同时也达到《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)(2018年版)中规定的非承重外墙耐火极限60min要求.     

装配整体式钢-混凝土组合梁栓钉抗剪连接件受力性能试验研究

为研究装配整体式钢-混凝土组合梁中栓钉抗剪连接件的受力性能,设计了10个栓钉抗剪连接件,对其进行推出试验,得到了现浇混凝土板和预制混凝土板中栓钉抗剪连接件在单调和重复荷载作用下的界面剪力-滑移曲线以及破坏形态。结果表明:预制混凝土板中栓钉受剪承载力比现浇混凝土中栓钉受剪承载力略低,均为栓杆剪断和栓钉根部焊缝破坏;重复荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移明显大于单调荷载作用下峰值界面剪力对应的界面滑移;重复荷载作用下的峰值界面剪力与单调荷载下的峰值界面剪力相当,其界面剪力-滑移曲线基本一致。     

抗拔不抗剪栓钉连接件抗拔性能试验研究

钢-混凝土组合梁是组合结构中最常见的构件形式,而栓钉连接件是混凝土与钢梁发挥组合作用的关键,也是组合梁研究的重点。随着组合梁的广泛应用,改善其负弯矩下受力状态成为推动组合梁进一步发展的关键。针对可用于改善组合梁负弯矩区受力性能的抗拔不抗剪栓钉,本文进行了7组不同参数的抗拔不抗剪栓钉试件的拉拔试验,获得了混凝土锥体冲切破坏和栓钉径缩拉断两种破坏形态。根据试验结果,对抗拔不抗剪栓钉抗拔性能与栓钉尺寸的关系进行分析,提出了抗拔承载力的设计公式及构造要求。研究表明,抗拔不抗剪栓钉具有良好的抗拔性能,栓钉尺寸是影响其抗拔性能的主要因素。     

预制夹芯墙体中新型复合式连接件受力性能试验研究

为使预制混凝土夹芯墙体的内叶与外叶之间通过连接件具有良好的整体工作性能,针对新型复合式连接件,对其抗拉、抗剪性能开展试验研究,通过15个抗拉试验和12个剪切试验,获得了该连接件的抗拉及抗剪能力、破坏过程与现象,分析了墙体中分布钢筋与连接件位置关系及混凝土强度等级对连接件抗拉性能及剪切性能的影响。结果表明:复合式连接件的受拉破坏形式为混凝土的锥形体破坏,而剪切试验呈现连接件穿心钢筋的弯剪破坏;复合式连接件的抗拉承载力及抗剪承载力与实际工程中连接件所受的拉力及剪力实测值相比,具有较大的安全储备,可在实际工程中应用推广;墙体内分布钢筋与连接件的位置关系对极限承载力大小及破坏现象基本没有影响,但外叶墙中的钢筋网片以及十字形钢筋能够延缓连接件的拔出过程;混凝土强度对连接件的抗拉承载力有显著影响,而对抗剪承载力无影响;最后,基于试验现象及分析,提出了新型复合式连接件抗拉承载力计算方法。     

桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能试验研究

为研究轴压比以及配钢率对桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能的影响，制作了5个核心区剪切破坏的桁架式钢骨混凝土框架中节点，研究不同轴压比和用钢量对节点极限承载力、抗震性能及破坏形态的影响。基于有限元软件ABAQUS,对5个桁架式钢骨混凝土框架节点模型开展了力学性能分析。结果表明：所有构件的破坏形态全部为核心区剪切破坏；提高轴压比对于构件的极限承载力有积极作用，但会使其耗能能力和延性降低；节点核心区配置交叉斜腹杆角钢可提高构件的极限承载能力以及抗震性能；通过分析参数可得，提高轴压比以及混凝土抗压强度、增加核心区交叉斜腹杆的尺寸并且提高其屈服强度都会提高节点的极限承载力；推导了桁架式钢骨混凝土框架节点的抗剪承载力计算公式，经验证计算值与实测值和模拟值相近，可为工程设计提供理论参考。