近年来，在国家与地方政府的推动下，我国装配式结构体系重新迎来发展契机，形成装配式剪力墙结构、装配式框架结构等多种形式的装配式建筑体系，并在全国各地开展试点推广应用工作，取得良好效果。在装配式建筑体系中，夹心保温外挂墙板作为一种围护构件，应用较广泛，研发具有良好防水性能、热工性能，能满足建筑节能要求的夹心保温外挂墙板是当前研究的热点。作为一种集承重、保温、装饰于一体的新型保温外墙体系，夹心保温外挂墙板由内外叶预制混凝土板、保温层、连接内外叶板的连接件组成，其中内、外叶之间的连接件是关键部件，其性能对墙体安全有重大影响。薛伟辰等对夹心保温外挂墙板桁架式不锈钢连接的抗拔与抗剪性能开展了试验研究，证明了该种连接件的抗拔和抗剪具有较高的安全系数。孟宪宏等对3种不同形式玻璃纤维筋连接件的力学性能开展了试验研究，结果表明，玻璃纤维筋在混凝土内的锚固性能良好，可用作夹心保温外挂墙板的连接件。官文研究了FRP连接件在轻骨料混凝土中的受力特点，并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。此外，针对外挂墙板对结构抗震性能影响的研究相对较多，这些研究大多从外挂墙板对结构性能的影响着手，而对不同结构变形下外挂墙板连接的破坏情况及变形特点关注较少。为了掌握夹心保温外挂墙板的变形特点，开展了足尺夹心保温外挂墙板拟静力试验，其结果可为夹心保温外挂墙板的设计、施工提供依据。

　　1 试验设计

　　为了深入了解低周往复荷载作用下夹心保温外挂墙板的受力过程、破坏形态、墙板与主体结构的连接性能以及两个挂板之间的相互作用，专门设计了1榀可外挂2块夹心保温外挂墙板的钢框架。

　　1.1 试件设计

　　试件由钢框架和2块夹心保温外挂墙板构成，钢框架结构的梁、柱均采用HW250×250×9×14 H型钢，材质为Q235B。钢框架的尺寸及梁、柱间的连接构造如图1所示。为了能模拟不同层间位移角下墙体变形，梁、柱间采用铰接方式(见图2)，以适应大变形需求。夹心保温外挂墙板与钢梁间采用目前工程试件实践中应用较广泛的点支撑方式，如图3所示，每块夹心保温外挂墙板通过上、下各2个锚栓与主体结构相连。

　　图1 试件立面 

　　1.2 加载制度

　　试验加载分为2个阶段:(1)通过预加载消除安装间隙的影响;(2)按确定的加载制度对试件施加水平低周往复荷载。

　　图2 梁、柱间铰接 

　　图3 夹心保温外挂墙板与主体结构间相连 

　　水平低周往复荷载试验的加载制度如表1所示。

　　表1 试验加载制度 

　　1.3 量测内容

　　主要测试框架梁柱与墙板间的相对位移、2块夹心保温外挂墙板之间的相对位移，以及锚栓与连接件之间的相对位移，具体布置为:(1)D1～D4用于测量墙板与框架柱之间的水平相对位移;(2)D5～D12用于测试墙板与框架梁之间的竖向相对位移;(3)D13和D14测量墙板之间的水平相对位移;(4)D15和D16测试框架整体的位移;(5)D17测试框架整体平移;(6)D18和D19测试锚栓与连接件之间的相对位移;(7)2个锚栓的纵向应变。试件的位移测点布置如图4所示。

　　2 主要试验结果

　　2.1 主要现象

　　层间位移角≤1/250时，试件无明显试验现象;当层间位移角达到1/120时，墙体下部锚栓周边开始出现裂缝，2块墙板之间出现竖向错动，错位可达8mm，说明尽管2块墙板的边界条件完全一致，但在结构主体产生较大层间变形时，二者的变形并不一致。

　　图4 位移测点布置 

　　层间位移角达到1/100时，外叶墙板与中间部位的保温层之间开始出现裂缝，墙板上窗口周边开始出现裂缝，说明夹心保温外挂墙板参与了主体结构受力，在工程实践中应考虑这一影响。

　　层间位移角达到1/50时，墙板锚栓在连接件的连接孔内均发生不同程度的水平滑移，部分锚栓在连接件孔内的滑移达到10mm，部分锚栓的滑移顶到极限位置，同一块墙板下部锚栓的水平滑移并不一致，这将导致部分锚栓受力较大，从而导致周围的混凝土开裂，在设计时应考虑这一不利影响。

　　2.2 锚栓应变

　　为了判断锚栓的受力情况，在锚栓上布置了钢筋应变片，不同层间位移角下实测的锚栓典型应变如图5所示。可以看出，总体上，夹心保温外挂墙板锚栓应变在层间位移角≤1%时，随位移角的增大而增大，大体上呈线性关系;从几个不同位置锚栓的应变来看，各位置的锚栓存在受力差异，说明每个锚栓参与受力的程度不同;实测的锚栓最大应变值约为1 200με，说明锚杆处于弹性状态。

　　3 变形分析

　　3.1 墙板与柱间的相对位移

　　为了掌握不同层间位移角下夹心保温外挂墙板与两侧柱之间的相对位移，布置4个位移计(D1～D4)来测试二者之间的相对变形，如图4所示。实测的不同层间位移角下墙板与柱之间的典型相对位移骨架曲线如图6所示。

　　图5 典型的锚栓应变 

　　图6 不同层间位移角下夹心保温外挂墙板与柱之间的相对位移 

　　由图6可看出:(1)夹心保温外挂墙板与柱之间的相对位移具有随着层间位移角增加而变大的趋势;(2)在层间位移角≤1%时，外挂墙板与柱之间的相对位移较小;(3)当层间位移角>1%时，相对变形增加较快;(4)在正、反向加载过程中，在相同的层间位移角下，正、反向的相对位移值不相同，说明外挂墙板在固定点处的水平滑移并不一致。

　　3.2 墙板与梁间的相对位移

　　为了掌握在不同层间位移角下夹心保温外挂墙板与上、下横梁之间的相对变形，布置8个位移计(D5～D12)来测试二者之间的相对变形，位移计的布置位置如图4所示。实测的不同层间位移角下梁与墙板之间的相对位移如图7所示。

　　由图7可看出:(1)总体上，夹心保温外挂墙板与上、下横梁之间的相对位移具有随着层间位移角增加而变大的趋势;(2)相同的层间位移角下，正、反向的相对位移值不相同，说明在固定点处外挂墙板的锚栓在连接件孔内上下滑动的位移不一致。

　　图7 不同层间位移角下夹心保温外挂墙板与横梁间的相对位移 

　　3.3 墙板间的相对位移

　　试验时，布置2个位移计(D13,D14)来测试2块夹心保温外挂墙板间的相对位移，位移计布置如图4所示。实测的不同层间位移角下夹心保温外挂墙板间的相对水平位移如图8所示。

　　图8 不同层间位移角下夹心保温外挂墙板之间的相对位移 

　　由图8可看出:(1)总体上，夹心保温外挂墙板间的相对位移具有随着层间位移角增加而变大的趋势;(2)这说明随着层间位移角的增加，相邻墙板间的水平位移不一致。

　　3.4 锚栓与连接件间的相对位移

　　试验时，布置2个位移计(D18,D19)来测试锚栓与连接件间的相对位移，位移计布置如图9所示。实测的不同层间位移角下锚栓与连接件间的相对位移如图10所示。

　　图9 用于测试锚栓与连接件间相对位移的位移计布置 

　　图1 0 不同层间位移角下锚栓与连接件间的相对位移 

　　由图10可看出:(1)当层间位移角≤1%时，锚栓与连接件的相对位移较小(通常情况下<0.5mm)，表明锚板在连接件内的滑动不明显;(2)当层间位移角>1%时，锚栓与连接件间的相对位移增加显著，表明二者间产生较大滑移，并且各锚栓在连接孔内的滑移大小不同。

　　试验结束后，对试件的8个连接孔用游标卡尺测量后发现8个连接孔尺寸在一定程度上存在偏差，连接孔的高度不一致，导致锚栓在连接孔的滑移不同;连接孔尺寸偏小的地方，孔壁与锚栓间的摩擦痕迹较明显，从而导致正、反向加载时，板的变形并不一致，在设计时应考虑连接孔的尺寸偏差带来的不利影响。

　　4 结语

　　1)夹心保温外挂墙板锚栓应变在层间位移角≤1%时，随位移角的增大而增大，大体上呈线性关系;当层间位移角>1%时，应变增加较快。

　　2)夹心保温外挂墙板与柱之间的相对位移具有随着层间位移角增加而变大的趋势;在层间位移角≤1%时，夹心保温外挂墙板与柱之间的相对位移较小;当层间位移角>1%时，相对变形增加较快。

　　3)夹心保温外挂墙板与上、下横梁之间的相对位移具有随着层间位移角增加而变大的趋势;相同的层间位移角下，正、反向的相对位移值不相同，说明在固定点外挂墙板的锚栓在上下滑动时受到的阻力不同。

　　4)夹心保温外挂墙板间的相对位移具有随着层间位移角增加而变大的趋势，说明随着层间位移角的增加，相邻墙板间的水平位移不一致。

　　5)当层间位移角≤1%时，锚栓与连接件的相对位移较小(通常情况下<0.5mm)，锚板在连接件内的滑动不明显;当层间位移角>1%时，锚栓与连接件间的相对位移增加显著，二者间产生较大错动。