不同搭接形式的装配式剪力墙中钢筋连接的可靠性研究

一.引言

  装配式建筑中预制混凝土构件的核心问题是连接处是否安全可靠，近年来关于装配式剪力墙中钢筋竖向连接的相关问题成为研究的热点。按照墙体的构造形式进行划分，装配式剪力墙结构体系主要分为实心剪力墙、叠合剪力墙和夹心保温剪力墙体系三大类，叠合剪力墙体系如图1所示。

双面叠合剪力墙钢筋连接	夹心保温剪力墙钢筋连接

图1 叠合剪力墙体系

对于实心剪力墙体系的竖向钢筋连接方式，我国规范《装配式混凝土建筑技术标准》(GBT 51231-2016)给出了三种：套筒灌浆连接、挤压套筒连接和浆锚搭接连接，如图2所示。

套筒灌浆连接	挤压套筒连接	浆锚搭接连接

图2 实心剪力墙竖向钢筋连接

  本文主要以间接搭接中的螺旋箍筋约束的预埋金属波纹管的浆锚搭接和双面叠合剪力墙的钢筋搭接（又叫“双皮墙”）为主要研究对象，进行单项拉伸试验，研究分析这两种搭接方式试件的破坏模式、现象和锚固性能，最后通过计算可靠度指标来分析研究两种搭接方式的可靠性

二.试验设计

   结合国外关于间接搭接的相关规范-美国规范《ACI-318》、欧洲规范《Eurocode 2》等以及我国规范-《混凝土结构设计规范 GB 50010—2010》、《GB/T 51231》等进行试验尺寸的设计，以使其只发生钢筋锚固破坏为界限。

  试验共设计6组18个试件，截面图如3所示。

（a）“双皮墙”试件

（b）浆锚搭接试件

图3试件截面图

三.试验过程

  试件制备过程如图4所示。

（a）浆锚搭接试件

（b）“双皮墙”试件

图4 试件制作

   制作出的试件安装自制的自反力加载装置和量测设备后进行试验，加载如图5所示。

图5 试件加载

四.数据分析

试件均发生钢筋拉断破坏，表面无明显裂缝，如图6所示。

     

图6钢筋拉断破坏

  破坏模式依据钢筋材料试验可以分为四个阶段。通过试验现象、数据和初步的粘结性能计算可以得出：增大钢筋直径，试件的钢筋的变形（位移）也越大，锚固搭接性能也随之提升；“双皮墙”在受力模式上等同于现浇。

  以试验时量测的钢筋屈服强度和钢筋材料试验测得的屈服强度作为可靠度指标计算时的主要参数，和在本文则分别代表钢筋材料试验得到的屈服强度平均值和标准差；和则分别代表试验过程中量测得到的钢筋实测屈服强度值的平均值和标准差。

五.主要结论

  （1）当其他影响因素不变时，增大钢筋直径，浆锚搭接试件和“双皮墙”间接搭接试件的锚固搭接性能随之提升，可靠性也更高；

  （2）当钢筋直径分别为8mm和10mm时，浆锚搭接试件和“双皮墙”试件的可靠度指标分别为3.46、3.54、3.40和3.50。最小值为3.40试件的失效概率。说明这两种搭接方式的试件安全可靠，且按照本文设计的浆锚搭接连接方式比“双皮墙”间接搭接连接方式的可靠性更高；

  （3）增大钢筋直径可以使同种搭接形式试件的可靠性更高，但是影响程度不大。相比之下，钢筋直径对“双皮墙”试件可靠性的影响要略大一点。