普通混凝土预制墙板可以在工厂预制生产，具有节约资源、减少污染和提高质量等优点。但实际工程中由于预制墙板自重大，与主体连接薄弱等问题，阻碍了其建筑产业化发展。为此，国内外学者对采用轻骨料混凝土减轻构件自重^[1,2,3,4]和预制墙板与框架的连接方式^[5,6]进行了深入的研究。研究发现，全轻混凝土具有重量轻、抗震性能好、保温隔热好等优点，可以解决普通混凝土预制墙板自重大的问题。墙板与主体结构连接方式中，柔性连接具有适应主体结构变形的能力，可以使墙板与主体结构协同工作。在《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)^[7]中也提出了“非承重预制试件与支承结构宜采用柔性连接方式”的要求，并已应用于实际工程。除此之外，内嵌式点支承外墙板还存在很多问题，例如柔性连接尚无具体构造要求，连接节点位置和数量不明等问题。为此，本文设计了一种柔性连接方式，并对6种不同形式的全轻页岩陶粒混凝土预制墙板进行抗弯承载力试验研究。

　　 本次试验对6块全轻页岩陶粒混凝土墙板进行了抗弯试验研究，选取连接节点位置、节点个数和开洞情况作为主要参数，见表1。

　　 墙板的基本尺寸为3 000mm×5 000mm×100mm(高×宽×厚)，无洞口墙板采用HPB300钢筋，双层双向配筋，水平钢筋为8@250，竖向钢筋为6@250，节点附近水平与竖向钢筋间距分别加密为8@100与6@100;开窗洞墙板在洞口周围配筋加密，如图1所示。

　　 墙板与框架柔性连接为内嵌点支承式相连(图2)。墙板与框架梁柱间隔20mm，与框架柱脱开，与框架梁采用角钢螺栓点式连接，构造方式为:在上下框架梁内分别预埋相应M12螺纹套筒，在墙板对应节点处预埋PVC管开孔，制作100×63×8角钢连接件，并在短肢上开两个内径为14mm的螺栓孔，在长肢上开一个内径为18mm的条形槽。目的是使墙板在地震作用下能够具有一定的耗能能力和降低墙板的安装精度，柔性连接节点见图3，角钢结构见图4。

　　 在墙板吊装时，将螺栓穿过角钢短肢孔道与墙板预埋的套筒拧紧，用螺杆穿过墙板预留孔道和两个角钢长肢上的条形槽，加螺母拧紧。

　　 本次试验所用混凝土为LC25全轻页岩陶粒混凝土，水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，粗骨料为碎石型页岩陶粒，细骨料为页岩陶砂，力学性能分别见表2,3。减水剂为固态聚羧酸减水剂，拌和用水为临颍县生活用水。

　　 浇筑墙板同批浇筑三组，每组预留三块150mm×150mm×150mm立方体试块，同条件养护28d，试验开始前用压力机进行试验，测得混凝土立方体抗压强度为27.8MPa，抗拉强度为2.46MPa。

　　 本次试验的全轻页岩混凝土预制墙板采用两根普通混凝土梁作为支座，利用角钢及螺栓与梁连接。试验中试件水平放置，故加载荷载值均含试件自重。试验装置及现场加载照片见图5。

　　 本试验为结构静力试验，试验加载主要分为三个阶段:预加载阶段、正常使用阶段、破坏阶段。采用单调多级的加载方式(图6)。根据《混凝土结构试验方法标准》(GB/T 50152—2012)^[8]在板面上均匀放置砂袋模拟均布荷载，单个砂袋重25kg，尺寸为60mm×100m，砂袋堆间隔最小为100mm，每级加载一层，无洞口墙板每级加载0.49kg/m²，带洞口墙板每级加载0.478kg/m²，每级持荷10min，在墙板开裂和接近极限荷载时，持荷时间15min。

　　 首先对墙板进行预加载，检查测量仪器和设备状态是否正常。然后正式开始加载。PLCB-1墙板在加载初期所加荷载较小，墙板保持弹性状态。加载至2.27kN/m²，墙板开裂，中心区域出现细小的竖向裂缝，裂缝宽度为0.06mm。随后加载到2.7 kN/m²时，中心区域出现水平裂缝。随着荷载增加，水平与竖向裂缝不断发展，形成通长裂缝。最终加载至6.13kN/m²时墙板破坏，挠度达到98.85mm，超过墙板极限承载力挠度限值。破坏时裂缝较多，水平与竖向裂缝相互交错，在中部形成网状裂缝，延性较好，属于延性破坏，破坏形态如图7(a)所示。

　　 PLCB-2墙板与PLCB-1墙板除了连接节点位置不同外，节点形式、混凝土强度、钢筋类型等均相同。加载至1.79kN/m²时，在长边中部出现竖向裂缝，裂缝宽度为0.09mm左右，随着荷载增加，不断出现新的竖向裂缝，旧的竖向裂缝也逐渐发展形成通长裂缝，最终在4.68kN/m²时破坏，挠度达到98.9mm，超过墙板极限承载力挠度限值。主裂缝为中部竖向贯通裂缝，竖向裂缝较多，水平裂缝较少，呈延性破坏状态，破坏形态如图7(b)所示。

　　 PLCB-3与PLCB-1墙板、PLCB-2墙板区别在于支承点的个数，节点形式、混凝土强度、钢筋类型等均相同，PLCB-3上下各三个支承点，在力学模型中可以简化成线支承形式。荷载加至3.23kN/m²时听见混凝土开裂的声音，板底出现数条细小裂缝，沿长边方向，宽度为0.06mm，此时挠度为3.8mm。继续加载，加载至第6级、荷载3.7kN/m²时，水平裂缝贯通，裂缝宽度为0.22mm，此时挠度13.7mm。加载至8.06kN/m²，裂缝宽度达到1.62mm，挠度达到67.12mm，墙板破坏，板底裂缝较多，以水平裂缝为主且与竖向裂缝相互交错，有明显的延性特征，属于延性破坏，破坏形态如图7(c)所示。

　　 PLCB-4为开窗洞口墙板，加载至2.74kN/m²时，墙板在两短边中部出现若干条平行于长边的水平裂缝，随着荷载的增加，水平裂缝不断发展，数量增加，窗口上下端出现竖向裂缝。荷载加至3.41kN/m²时，四角部开始出现裂缝，中部最大裂缝宽度为0.29mm，此时最大挠度为27.58mm。板顶支座处未发现裂缝，墙板破坏形态如图7(d)所示。

　　 PLCB-5墙板与PLCB-4都是开窗洞墙板且都是四点支承，区别是节点位置不同，PLCB-5的支承点比PLCB-4节点位置内移一段距离。加载至3.17kN/m²时，墙板中部出现几条细微水平裂缝，混凝土完全退出工作。加载至6.46kN/m²时，此时角部与墙板节点处未发现有裂缝，墙板最终破坏形态如图7(e)所示。

　　 PLCB-6墙板为六点支承开窗洞墙板，类似单向板受力，加载至3.17kN/m²时，墙板开裂，出现若干条水平裂缝，最终墙板的破坏形态跟PLCB-5相似，如图7(f)所示。

　　 由试验数据和试验现象可以得出六块墙板的开裂荷载、极限荷载、挠度值如表4所示。

　　 无洞口墙板的挠度测点位于墙板正中心，开窗洞墙板的挠度测点位于洞口长边中点，如图8所示。在不同影响因素下，墙板各测点的荷载-挠度曲线如图9所示，在数据处理时需要除去支座位置产生的挠度，同时将墙板自重作为第一级荷载。

　　 无洞口墙板中，PLCB-1墙板的开裂荷载比PLCB-2高了27%，极限荷载高了30%(图9(a));开窗洞墙板中，PLCB-5墙板的开裂荷载比PLCB-4开裂荷载高了15.6%，极限荷载高了11%(图9(b))。

　　 无洞口墙板和开窗洞墙板连接节点内移后，开裂荷载和极限荷载均有所提高，这是因为节点内移，墙板净跨度变小，跨中最大正弯矩峰值减小;相同荷载作用下，净跨距大的墙板跨中混凝土更先达到混凝土极限拉应变，开裂较早，挠度较大。对于本文所研究尺寸的墙板，节点内移位置的极限应该是使墙板长边跨中弯矩与短边跨中弯矩相等时的位置，超过这个极限位置，墙板两边可能成为悬臂结构，对墙板的承载不利。

　　 无洞口墙板中，PLCB-3墙板的开裂荷载比PLCB-1高了42.3%，极限荷载高了31.5%(图9(a))。开窗洞墙板中，PLCB-6开裂荷载比PLCB-4高了15.7%，极限荷载高了24.7%(图9(b))。

　　 当连接节点个数由4个增加为6个或6个以上时，墙板的承载能力显著提高，但是延性减小。这是由于多点支承墙板类似单向受力，与四点支承墙板相比净跨度从长边转为短边，净跨度变小，墙板刚度增加，跨中弯矩减小，开裂荷载和极限荷载增加。PLCB-6墙板与PLCB-5墙板荷载-挠度曲线几乎相同，原因是PLCB-5节点内移，长边净跨距与短边跨距相近，墙板受力接近单向板，与六点支承的PLCB-6墙板相近，由于PLCB-6墙板支承点个数较多，限制位移能力强，与PLCB-5墙板相比刚度较大，因此在相同荷载作用下，挠度较小。

　　 四点支承下无洞口和开窗洞墙板的荷载-挠度曲线见图9(c),PLCB-4墙板开裂荷载比PLCB-1高了20.7%，极限荷载高了9%。六点支承下无洞口和开窗洞墙板的荷载-挠度曲线如图9(d)所示，PLCB-6墙板与PLCB-3墙板开裂荷载与极限荷载均相近。

　　 在本次试验中，墙板开窗洞对其开裂荷载与极限荷载影响不大，这是由于窗洞口边水平与竖向钢筋加密，形成钢筋骨架，增大了墙板刚度，消除了窗洞口对墙板的不利影响，因此开窗洞墙板的开裂荷载、极限荷载与无洞口墙板相近。验证了在窗洞口边配筋加密对削弱洞口不利影响效果明显。洞口角部混凝土及钢筋测得应变数据较小，建议不配置斜向加强钢筋。

　　 选取PLCB-1墙板钢筋网片中心处测点数据绘制钢筋荷载-应变曲线并进行分析，为了方便对比，正负应变取绝对值放在同一象限内绘制，见图10。

　　 可以看出，在墙板加载初期，钢筋网片中部两测点荷载-应变曲线趋势基本一致，说明上下钢筋网片具有足够的刚度，与混凝土具有较好的握裹力，墙板在受荷作用下，钢筋与混凝土没有发生滑移，能够协同一致工作，提高了墙板的抗弯能力。加载初期两曲线呈线性关系且相差不大，这是由于墙板受力初期还处于弹性阶段，荷载主要由混凝土承担;随着荷载增加，墙板出现裂缝，混凝土退出工作，钢筋应变迅速增大;上部钢筋受压变形比较小，应变值较小，下部钢筋受拉变形大，应变值较大。

　　 (1)结合试验结果，对墙板连接节点位置、个数和是否开洞等参数进行分析发现，四点支承下连接节点适度内移可以提高墙板的抗弯承载能力，节点内移距离的限值为长边跨中弯矩与短边跨中弯矩相等时。六点支承墙板抗弯承载力虽然比四点支承好，但延性较差，因此在满足承载力要求的情况下，宜选用四点支承形式。开窗洞墙板由于洞口边配筋加密，增强墙板的刚度，基本消除了洞口对墙板的不利影响。

　　 (2)试验中，加载至正常使用荷载后，6块墙板均没有破坏，挠度也未超过规范挠度限值。在正常使用荷载作用下，6块墙板都能满足规范对墙板抗弯性能的要求，可以承受100m高度处风荷载作用。

　　 (3)HPB300双层钢筋网具有一定的刚度，在墙板承载时可以协调一致工作。内嵌式点支承开窗洞墙板角部钢筋应力很小，建议不配置斜向加强钢筋。

　　 (4)设计的角钢螺栓柔性连接构造简单，安装方便，强度完全满足墙板承载力要求，使墙板对主体结构影响较小且有一定的变形能力，属于柔性连接。

　　 (5)全轻页岩陶粒混凝土预制墙板比普通混凝土墙板相比，具有自重轻、抗震性能好、保温隔热、减少墙板厚度增大利用空间、绿色环保等优点，可以广泛运用于装配式建筑中。