0引言

中南集团引进澳大利亚康诺克公司预制混凝土装配技术形成的“全预制装配整体式剪力墙结构”预制装配率达到90%。为了拓展为了拓展《预制装配整体式剪力墙结构体系技术规程》DGJ32/TJ 125-2011对预制装配体系适用高度限制的应用范围，中南、科正与东南大学联合对预制装配体系边缘构件加强与浆锚连接技术体系进行改进，剪力墙竖向连接采用浆锚连接，墙体底部竖向钢筋搭接区段内水平筋构造加强，边缘构件位置箍筋采用封闭焊接箍（矩形螺旋箍）。

为研究装配体系墙体的破坏模式、强度、刚度、延性，分析其在破坏机制、承载能力、变形、滞回特性、耗能能力等结构性能，对改进型浆锚钢筋连接进行加载拉拔试验研究。

1项目概况

1.1工程概况

中南集团总部基地宿舍楼为地下一层、地上二十八层钢筋混凝土剪力墙结构，约建于2013年，总建筑面积50979.27㎡。抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，抗震等级为三级，建筑抗震设防类别为丙类。该建筑基础采用桩筏基础，地下一层至地上四层采用现浇混凝土结构，五层至二十八层采用预制装配式混凝土结构，并使用改进型浆锚钢筋连接技术。

1.2预制构件

（1）竖向承重构件数量及套筒数量统计

本工程涉及三种不同类型的承重竖向构件，分别为只有浆锚管的承重竖向构件（Ⅰ类构件）、只有钢套筒的承重竖向构件（Ⅱ类构件）、既有钢套筒又有浆锚管的混合承重竖向构件（Ⅲ类构件）。具体构件数量如下表所示。

竖向承重构件数量及套筒数量统计表

说明：①、纯波纹管构件和纯套筒构件：即指该预制构件内仅含上述两种连接埋件中的一种。

②、混合构件：即既有钢套筒，又有波纹管的预制构件。

（2）竖向承重构件的连接构造特征

承重竖向构件中暗柱部分采用了双排半灌浆套筒连接，套筒内连接钢筋直径为12mm，通常情况下，套筒内连接钢筋设计锚固长度为8d。

承重竖向构件暗柱以外的部分采用高低双排浆锚管进行连接，高浆锚管设计净高为750mm，低浆锚管设计净高为650mm，浆锚管内钢筋插入长度设计锚固长度为1.6LaE（浆锚搭接的连接钢筋直径为10mm，抗震等级为三级，按最不利工况计算LaE为370mm）。

2研究方案

2.1研究目的

预制装配体系钢筋的竖向连接具有多种形式，研究剪力墙上、下墙体之间水平连接的可靠性，首先要了解竖向钢筋的连接是否可靠，这也是影响剪力墙抗剪能力的决定性因素。

充分考虑钢筋浆锚连接形式与锚固性能相关的各项参数，进行锚固性能拉拔试验，根据试验成果掌握各参数对其锚固性能的影响规律，从而对波纹管浆锚节点的锚固机理获得深入、全面的认识。在此基础上开发科学的、适用的、简便的预制装配构件设计方法，应用于波纹管浆锚节点的初步设计中，以克服盲目性，从而进行改进型浆锚连接的推广应用。

2.2试验材料

试件材料选用C30混凝土，Φ40镀锌金属波纹管，半灌浆套筒，HRB400级钢筋，BY(S)-40灌浆料。钢筋规格主要为Φ12﹑Φ16﹑Φ20三种，钢筋的锚固长度分为la﹑1.2la两种。试验总共制作了12组试件，试件尺寸与钢筋直径与锚固长度有关，具体尺寸见下表。

构件尺寸表

在试件一端的钢筋头部帮条焊接一个直径为20的螺杆。

2.3研究方案

2.3.1试验方案

试验在预应力实验室张拉台座上进行，钢筋一端采用与拉拔仪所配套的夹片锚进行锚固，构件的另一端用事先加工好的套筒将螺杆和钢绞线连接起来，试验加载时通过千斤顶张拉钢绞线对构件施加拉力。

2.3.2检测方案

剪力墙构件使用传统的金属波纹管连接、结构柱构件使用改进型浆锚钢筋连接（半灌浆套筒）。装配式结构的现场检测包括灌浆饱满度、钢筋锚固（插入）长度、竖向预制构件底部接缝内部缺陷、叠合楼板结合面缺陷、浆锚搭接灌浆饱满度、灌浆料实体强度、外围护墙板防水性能、动力特性检测等。

（1）钢筋插入长度检测

1）半灌浆套筒钢筋插入长度

大部分半灌浆套筒设计锚固长度下连接钢筋末端均位于套筒出浆口底部上下5mm范围内，出浆口上部的空腔是作为调节余量的，因此可直接判定钢筋插入深度是否满足要求。

对于连接钢筋末端低于出浆口的半灌浆套筒，可采用侧视镜头进行观测，调整侧视镜头位置，使其位于套筒内腔垂直向下观察并拍摄套筒内部图像。采用显示测量镜头拍摄端面与选定点之间的距离功能，直接测得连接钢筋末端到镜头拍摄端面的垂直距离，再考虑镜头拍摄端面与出浆口中心的垂直差距，可计算出连接钢筋的插入长度。

在套筒出浆口中心向内沿着出浆孔道打孔，直至打到金属物，采用内窥镜前视观察镜头观察是否为钢筋，若确定是连接钢筋，则定性判断钢筋插入长度≥8d，若未观察到钢筋，则判定钢筋未达到半灌浆套筒出浆口中心高度。

2）金属波纹管钢筋插入长度

根据《装配整体式混凝土结构检测技术规程》DB32/T3754-2020的要求，工程中预制剪力墙暗柱以外的部分采用高低双排浆锚管进行连接，高浆锚管设计净高为750mm，低浆锚管设计净高为650mm，为判断浆锚管灌浆饱满度及钢筋插入长度，在低浆锚管灌浆口正中心以下70mm位置处钻孔，进而采用内窥镜前视观察镜头进行观察，若能观察到钢筋，则定性判断钢筋插入长度≥1.2LaE（浆锚搭接的连接钢筋直径为10mm，全部按最不利工况计算，1.2LaE最大值为480mm），由于波纹管内的钢筋可能会存在偏位、钢筋被截短或截断等情况，若未能观察到钢筋，则无法确定钢筋插入长度。

（2）饱满度检测

1）半灌浆套筒灌浆饱满度

采用侧视镜头进行观测，调整侧视镜头位置，使其位于套筒内腔垂直向下观察并拍摄套筒内部图像；采用显示测量镜头拍摄端面与选定点之间的距离功能，直接测得灌浆面到镜头拍摄端面的垂直距离。

在1.2LaE位置处钻孔，采用内窥镜前视观察镜头观察灌浆料是否饱满，若不饱满，则改用内窥镜侧视测量镜头对灌浆料的灌浆饱满度进行定量检测。

2）金属波纹管灌浆饱满度

凿开灌浆口先用内窥镜前视观察镜头是否有空隙，如有空隙，开孔破损波纹管500mm的位置，改用内窥镜侧视测量镜头对灌浆料的灌浆饱满度进行定量检测。

3试验研究

3.1试验结果

试验结果详下表。

试件试验结果统计表

因为在Φ12试件的拉拔破坏性试验中偏心作用是不可避免的，所以试验结果中钢筋断裂的同时伴随着角部混凝土的崩坏。

Φ20试件的浆锚钢筋因为螺杆规格过低，导致螺杆先于钢筋破坏，试验失败。

3.2试验分析

Φ12﹑Φ16规格的浆锚钢筋最终破坏均是母材被拉断，说明采用BY(S)-40灌浆料，锚固长度la、1.2la的情况下，Φ16以及以下直径规格的HRB400级钢筋的浆锚连接接头性能可靠，满足受力安全要求。

通过比较Φ12钢筋在la和1.2la锚固长度下的极限应力值，可知锚固长度的提高可以提高钢筋的极限强度。

3.3检测结果

（1）半灌浆套筒钢筋插入长度及灌浆饱满度检测结果

所测共92个套筒，其中套筒内钢筋锚固长度满足设计要求有89个，占97.8%；1个套筒内几乎无灌浆料，钢筋锚固长度为0；1个套筒内未检测到钢筋，占总数的1.1%。

（2）波纹管连接钢筋插入长度及灌浆饱满度检测定性检测

所测共76个浆锚管，其中浆锚管内钢筋锚固长度满足设计要求的有75个，占98.7%；有1个浆锚管内灌浆料不饱满，占5.3%。

3.4处理方案

（1）钢筋插入长度

本工程暗柱部位采用的是套筒连接、墙体采用浆锚连接，设计时套筒采用的是8d，钢筋锚固合格率98.9%。暗柱钢筋插入长度设计按照老规范1.6倍考虑，目前已经更改为1.2倍，实际长度按照1.2倍考虑是合格的。

（2）灌浆饱满度

所测92个套筒，有1个套筒内几乎无灌浆料，占1.1%。所测76个波纹管浆锚管，有1个浆锚管内不饱满，占1.3%。

修复方法将采用补浆技术，实现单孔补浆时套筒内部不窝气，并采用专门的补浆饱满度实时监测设备进行全过程监测，确保每个缺陷套筒都能完全灌满。

4结语

以上拉拔试验和应用实例说明预制装配体系采用改进型浆锚钢筋连接技术，剪力墙内竖向浆锚钢筋连接性能可靠，满足施工安全及结构受力要求，具有与现浇结构相同或相近的承载能力、刚度、延性以及耗能能力，在中、高烈度区可达到与现浇剪力墙结构相当的适用性与抗震安全度，值得进一步研究、推广、应用。通过一系列的实验研究和应用实例验证，中南集团主编了《装配整体式混凝土剪力墙结构技术规程》DGJ32/TJ125-2016。

参考文献

[1]朱正文，张季超，陈原，王可怡，李明，李火榆，新型装配整体式混凝土梁板节点试验研究[J],施工技术，2015.44(3)：49-52,92。

[2]姜洪斌，张海顺，刘文清等，预制混凝土结构插入式预留孔灌浆钢筋锚固性能[J],哈尔滨工业大学学报，2014.43(4)：28-31.36。