预制混凝土夹心保温墙板连接件浅述

费小爽

（沈阳建筑大学 土木工程学院，辽宁 沈阳 110168）

在科学技术高速发展的21世纪，建筑业以快速的发展成为我国主要的经济组成部分。与此同时，资源消耗加快、环境污染严重、劳动力短缺等一系列问题渐渐暴露在人们眼前[1]。据统计，在建筑能耗中，因为外墙导致的能源消耗占总体能耗的比例高达一半以上[2]，所以要解决建筑能耗，提高建筑节能，首先就要解决外墙保温的问题。

目前，在我国住宅产业化中，最常见墙体保温有以下三种形式，包括外墙内保温、外墙外保温和夹心保温三种。三者间主要区别在于保温板相对于墙体的位置；外墙外保温对保温材料的耐久性和耐火性要求较高，同时还会出现空鼓开裂，渗水脱落等问题；外墙内保温墙体会占用室内使用空间，而且在梁、柱等节点位置无法保温，会造成冷热桥产生；夹心保温墙板是由内叶墙板、外叶墙板、保温层以及连接三者的连接件组成，这种新型墙体可以很好地保护保温材料，使其与结构主体同寿命，是一种集承重、保温、装饰于一体的新型外墙保温体系，同时适用于工业化生产，所以夹心保温墙板正逐步发展成为墙体保温的主流形式，是当前建筑领域中讨论的热点问题。

1 夹心保温墙板连接件的特点

连接件作为夹心墙板的关键部件，它起到连接内、外叶混凝土墙板及保温板的作用。连接件穿透保温层并锚入内、外叶混凝土板中，使夹心保温墙板具有整体性、受力安全及耐久性等要求。作为夹心保温墙板中的关键性部件，连接件不仅具有连接作用，同时还要承受并传递内、外叶混凝土墙板相互间的作用，即不仅承担竖向荷载下外叶混凝土墙板的稳定性，还要将风荷载、地震荷载进行传递，使内、外叶混凝土墙板之间相互协调，防止失稳。

目前，我国对于预制混凝土夹心保温墙板的连接件还没有相关的行业标准。《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1-2014)[3]标准中关于连接件有以下说明：通过试验须得到连接件的相关性能指标。其中包括承载力、变形以及耐久能力；在满足安全的条件下还要具备节能要求。ACI320《锚固于混凝土中的纤维加固复合连接件验收标准》[4]中关于连接件内、外叶墙的位移差≤0.1英寸(2.54mm)，这样才能使预制混凝土夹心保温墙板具有安全性。

2 夹心保温墙板连接件的分类

从受力性能划分，夹心保温墙板可以划分为两部分：组合式和非组合式。两者的主要区别在于连接件连接性能的强弱；当连接件的连接能力较强时，内、外叶混凝土墙板之间产生完全协同作用，混凝土夹心保温墙板处于“完全组合”状态。此时，内、外叶混凝土墙板作为一个整体共同受力，会产生较大的刚度和承载力。连接件限制了内、外叶板间的位移，同时变形满足平截面假定[6]；而非组合式就是当内、外叶混凝土墙板之间的协同能力较弱时，两者无法进行组合受力，这就造成连接件具有相应的变形能力。在设计时，我们通常认为此时受力的构件是混凝土内叶墙板，但外叶墙的变形并不会影响到内叶墙。在具有变形能力的同时，还要在承受外叶墙板和保温层的自重，以及部分外部荷载。所以对连接件不仅要考虑受力性能的要求，还要考虑变形性等方面的要求[7]。在我国目前对于夹心保温墙板的实际工程应用中，主要以非组合式为主。

根据材料属性划分，目前国内外混凝土夹心保温墙板中的连接件包括：普通钢筋连接件、金属合金连接件、FRP类型的连接件等。普通钢筋材料的连接件因为其造价低、方便生产和施工等优点在早期使用过，但是，由于具有高导热性、会在墙体中形成热桥，影响保温效果，逐渐被摒弃；FRP类型的连接件具有高强度、高耐久性、低导热性等优点，但是抗腐蚀性和抗火性能较差；金属合金材料的连接件主要以不锈钢连接件为主，它的耐腐蚀性良好、导热性较低，同时相比于其他更易于安装，可靠性和安全性更高，具有良好的发展前景。

根据连接件形状划分，连接件可以分为：筒式、板式、针式和桁架式连接件等。不同形状的连接件在夹心保温墙板中的作用不尽相同，受力也不相同，其中，针式连接件的主要作用在于控制内、外叶墙板间的位移，又叫限位连接件，主要用于受拉，筒式、板式、桁架式连接件可以受拉和剪的共同作用，主要起到支承的作用，又被称为支承连接件。当夹心保温墙板内选择布置不锈钢连接件时，通常会布置竖直和水平方向的支承连接件以及部分限位连接件构成一个连接件系统；对于板式连接件，又叫支撑锚固件，受力主要以墙板自重为主，同时也包括地震作用造成的水平力以及墙板在运输、吊装过程中产生的力。

3 国内外研究现状

关于夹心保温墙板连接件的探讨，国外的专家学者们做了很多的研究与分析，取得了很多的成果。20世纪末，澳大利亚、日本、美国的公司就已经开发出了适合预制混凝土夹心墙的连接件[8]，用于指导夹心墙板的设计和生产等；Douglas Tomlinson[9]等通过设计的分析模型对预制夹心保温墙进行组合程度的分析，可以得出仅依靠保温层与墙板间的摩擦力使夹心墙具备组合程度，可以完成总体的47%；Ekenel等[10]将复合网连接件的理论公式推翻，并为了说明理论推导结果的准确性通过试验进行验证；Kim[11]研究证明采用GFRP纤维网格作为连接件时，其夹心墙组合效率更高、抗弯能力更好。

我国关于对于夹心保温墙板内连接件的研究与应用仍处于探索阶段。清华大学藏人卓[12]等通过夹心墙板偏心受压试验发现竖向承载力与偏心距成反比；济南大学高娟等[13]进行了夹心墙板的抗弯试验，证明了在开裂时间和裂缝发展过程中，夹心墙与普通墙板相比相对较晚，说明夹心墙在破坏前有一定的延性；哈尔滨工业大学王晓璐等[14]在高温下对GFRP进行受力试验，结果表明，在特定温度范围内，GFRP筋受温度的提高，其极限抗拉强度降低。沈阳建筑大学孟宪宏等[15]在不同形式的GFRP连接件(弯锚锚固和抗拉性)进行性能研究时发现GFRP表现出优异的抗拉强度和锚固性能，可用于夹心保温外挂板的连接件。李智斌等[16]进行了螺纹式GFRP连接件的抗拔及抗剪试验，结果证明，螺纹式GFRP连接件可以很好的对拉拔和剪切做出反应，可以在工程中得到应用。

4 结语

目前，随着夹心保温墙板的大规模推广，对连接件的研究也愈加重要，连接件的质量和性能对夹心保温墙板甚至建筑结构来说起着至关重要的作用。因此，需要结合实际工程应用，利用理论研究指导实践，为实现我国装配式夹心保温墙板的应用，对夹心保温墙板连接件进一步研究是非常有必要的。