田春雨：
中國建築科學研究院有限公司
建築工業化院副院長
分享題目：
《夾心保溫疊合剪力牆的相關問題研究》
一、研究內容
（一）豎向鋼筋能否搭接傳力？穿過保溫層的桁架或連接件能否起到橫向約束作用？
（二）為了保證短暫狀況受力，連接件較多，外葉板是否還是非組合受力？
（三）澆築時，需要多少連接件才不脹模？對後續連接件受力有多大影響？
針對夾心保溫疊合剪力牆的以上問題，田春雨院長依次分享了：豎向鋼筋搭接試驗，靜力及往復；夾心保溫疊合牆外葉板溫差試驗；夾心保溫疊合牆澆築工況試驗等內容，並給出相應結論和建議。
二、鋼筋搭接試驗
（一）具體研究內容
1、通過對60個鋼筋間接搭接對拉試件進行單向拉伸試驗，考慮鋼筋直徑、混凝土強度、橫向連接件種類及位置和鋼筋搭接長度的影響，對間接搭接的力學性能進行討論分析，並建議合理的搭接長度取值；
2、在單向拉伸試驗確定的搭接長度基礎上，通過對3個豎向分布鋼筋間接搭接的無軸壓牆體進行擬靜力試驗，研究其在往復荷載作用下的各項力學性能，進而檢驗單向拉伸試驗建議的搭接長度的合理性。
3、通過對豎向分布筋間接搭接的牆體試件進行有限元模擬，將其與試驗結果進行對比。此外，建立採用間接搭接方式的帶軸壓剪力牆有限元模型，探究剪力牆有無邊緣構件時插筋直徑、插筋構造及排數對牆體變形能力的影響。
（二）試驗形式及結論
1、對拉試驗
1）主要內容
綜合分析前期試件設計和裝置及量測方案，以及試驗過程中的試驗現象及破壞模式、極限承載力、典型荷載-位移曲線、鋼筋應變分布、兩種拉結件實測應變分析、混凝土強度影響分析、搭接長度、有效搭接長度等核心數值。
2）試驗結論
·夾心保溫連接件的形式對於夾心保溫疊合剪力牆豎向鋼筋搭接傳力性能的影響可以忽略。
·疊合牆間接搭接試件和現澆直接搭接試件的承載力和破壞模式基本相同。
·對於搭接長度足夠、發生鋼筋拉斷破壞的情況，混凝土強度對鋼筋的間接搭接沒有影響；對於搭接長度不足、發生鋼筋拔出破壞的情況，提高混凝土強度可以提高間接搭接鋼筋的承載力，且搭接長度越短效果越顯著。
·在單調拉伸作用下，豎向鋼筋間接搭接的搭接長度取為1.2倍錨固長度可以實現有效傳力。
2、牆體實驗
1)主要內容
通過對豎向鋼筋搭接方式為直接搭接的全現澆試件、間接搭接的桁架連接件疊合牆試件和間接搭接的玻纖直杆連接件疊合牆試件進行往復水平加載的擬靜力試驗，試驗過程中綜合分析試驗現象、滯回曲線及峰值曲線、鋼筋應變曲線、鋼筋應變分布、根部裂縫沿截面分布（不同位移角時）等核心因素各項數值。
2）試驗結論
·各試件均以根部結合面處開裂後地梁插筋拉斷為破壞模式。
·各試件的滯回曲線和骨架曲線基本一致，承載力和開裂後剛度基本相同，變形能力基本相同。
·各試件的搭接區鋼筋滯回能力基本相同，搭接區頂部和底部同階段的滯回曲線形狀基本一致，根部結合面裂縫寬度分布基本一致。
·在往復荷載作用下，搭接長度取為1.2倍錨固長度的間接搭接方式與直接搭接各項力學性能基本一致，可以實現有效傳力。
三、溫度試驗
（一）主要內容
·試件採用內葉預製牆厚50mm，內葉現澆部分厚150mm，外葉牆厚60mm。試件寬度取約3m，高度約2.7m。試件混凝土強度等級為C30 。
·對夏季，外葉牆表面溫度最大取基本氣溫Tmax+42℃，以北京為例，則外葉牆表面溫度最大取78℃，內葉牆表面溫度按室內溫度取25℃，則外葉牆與內葉牆溫差為53℃；對冬季，外葉牆表面溫度最小取基本氣溫Tmin（以北京為例，為-13℃），內葉牆表面溫度按室內溫度取25℃，則外葉牆與內葉牆溫差為-38℃。
·各試件面外變形大小接近，降溫後最大內凹變形為4~7mm，降溫升溫結束後最大外凸變形為4~5mm，最大變形與外葉牆短邊長之比為1/675~1/386。參考《預製混凝土外掛牆板應用技術標準》JGJ/T 458-2018對外掛牆板的平面外變形限值規定：「平面外撓度限值為外掛牆板面外支座間距離的1/250」，可見溫度作用下外葉牆最大變形明顯小於限值要求。
（二）建議
1、對不鏽鋼桁架式拉結件，應通過增大拉結件間距（如增大中距、增大邊距或取消邊緣處的拉結件）或減小拉結件剛度（如減小腹杆直徑、調整腹杆角度等）等措施，進一步減小拉結件系統對外葉牆變形的約束。
2、對拉結件承載力驗算時應合理考慮溫度作用的影響，以提高拉結件受力的安全儲備，避免拉結件及外葉牆存在破壞、脫落等安全隱患。
3、外葉牆表面優先採用淺色飾面材料，以減小溫度作用大小；同時飾面材料應具有較好的防裂和彈性變形能力，以避免或減輕外葉牆表面開裂問題。
4、對初始裂縫問題，應從生產工藝尤其脫模養護工藝等方面著手，加強質量控制。
四、澆築試驗
（一）主要內容
·試件內葉牆厚50mm，空腔後澆部分厚150mm，外葉牆厚60mm。試件高度約3m。試件混凝土強度等級為C30
·試驗時模擬施工時澆築空腔內混凝土的真實情況，如實反映後澆混凝土產生的側壓力和下料產生的水平荷載等施工荷載。
·澆築用混凝土採用強度等級為C30的普通混凝土，實測坍落度約為180mm，按分層連續澆築，每層高度不超過1m，採用振搗棒振搗密實、均勻。試件的實際澆築速度為6.0~12.0m/h。
·澆筑後應持續量測試件內應變、溫度及變形，持續時間不少於12h（混凝土接近終凝狀態），且各項量測結果趨於穩定。
·試驗完畢對試件進行裂縫和各項拉結件受力進行數值分析。
（二)建議
1、對本項目採用的夾心保溫疊合剪力牆構造和特定規格的拉結件，拉結件間距不宜大於400；超過400mm時應進行研究分析，並通過工藝試驗進行驗證。
2、對本文採用的FRP直杆式拉結件，建議在混凝土澆築的短暫設計狀況下進行承載力驗算時，可採用安全係數法，內力採用標準組合，承載力採用標準值，安全係數可取大於1.0不大於1.5的值。
3、對本文採用的桁架式拉結件，建議在混凝土澆築的短暫設計狀況下進行承載力驗算時，可採用基本組合和承載力設計值；由於拉結件間距不受拉結件承載力控制而受牆板混凝土開裂控制，因此建議對拉結件杆件直徑和節間距進行優化，以充分發揮拉結件承載力。