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　   摘要: 本文對目前國內(nèi)外關(guān)于鋼板混凝土剪力墻的研究進(jìn)行了簡要概述，將目前主流的研究趨勢分為兩種: 即偏向于鋼結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻和偏向于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻。
　　關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)；鋼板混凝土剪力墻
　　 引言
　　眾所周知，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于控制側(cè)移，而墻體構(gòu)件可以明顯地提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，因而在高層建筑中廣泛應(yīng)用。主流的混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)都有自己的墻體結(jié)構(gòu)形式。混凝土墻體由兩端鋼筋混凝土邊緣構(gòu)件和中間鋼筋混凝土墻體組成，鋼結(jié)構(gòu)墻體由兩端型鋼柱、上下型鋼梁和中間鋼板組成。
　　鋼--混凝土組合抗側(cè)力構(gòu)件具有廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景，已在發(fā)達(dá)國家的高烈度地震設(shè)防區(qū)得到較多的應(yīng)用。早在20 世紀(jì)60 年代，日本名古屋地鐵公車站率先采用了這種內(nèi)置鋼板鋼筋混凝土剪力墻框架結(jié)構(gòu)。
　　1.鋼板混凝土剪力墻的種類
　　鋼板混凝土剪力墻在組成上主要分為: 鋼框架加內(nèi)嵌鋼板，再在鋼板上貼混凝土墻板的偏向于鋼結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻;鋼框架加內(nèi)嵌鋼板，再整體現(xiàn)澆混凝土的偏向于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻。
　　偏向于鋼結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻
　　偏向于鋼結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻的組成形式及構(gòu)件大致如圖1 所示。
　　圖1 偏向于鋼結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻組成形式
　　
　　
　　傳統(tǒng)的組合鋼板剪力墻，預(yù)制混凝土板與鋼板疊合在一起，共同抵抗水平荷載。混凝土板與鋼板之間通過栓釘連接，且混凝土板與周邊框架之間沒有縫隙。在水平荷載作用下，混凝土板角部與鋼框架發(fā)生擠壓變形，導(dǎo)致混凝土板角部提前開裂或者壓碎，栓釘周圍的混凝土在循環(huán)往復(fù)荷載作用下，也很快壓碎剝落。因此在加載后期，失去混凝土板保護(hù)的內(nèi)嵌鋼板，表現(xiàn)出和非加勁鋼板剪力墻墻板一樣的力學(xué)性能。
　　由于傳統(tǒng)組合墻有諸多不足之處，Astaneh-Asl A 和Zhao Q．H 等提出了改進(jìn)型的組合剪力墻。與傳統(tǒng)組合墻唯一的區(qū)別在于: 混凝土板與周邊框架留有一定的間隙，從而減弱了混凝土材料的破壞。文中相關(guān)試驗(yàn)表明，傳統(tǒng)混凝土墻板破壞嚴(yán)重，混凝土基本上都被壓碎，而改進(jìn)型組合墻雖然在加載試驗(yàn)后也有很明顯的混凝土壓碎情況，但是內(nèi)嵌鋼板卻沒有像傳統(tǒng)剪力墻那樣出現(xiàn)明顯的面外屈曲現(xiàn)象，表現(xiàn)出了良好的延性和塑性變形能力。
　　郭彥林等第一次提出了防屈曲鋼板墻概念。其主要的構(gòu)造特征是內(nèi)嵌鋼板與鋼框架之間通過魚尾板過渡連接，然后再使魚尾板與鋼板、型鋼之間通過焊接或高強(qiáng)螺栓連接。預(yù)制混凝土板與內(nèi)嵌鋼板之間通過施加預(yù)緊力的高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。與Astaneh-Asl A 等提出的改進(jìn)型組合剪力墻不同的就是螺栓桿穿過混凝土墻板的孔洞要大于螺栓桿的直徑。試驗(yàn)結(jié)果可以看出，此種墻體削弱了內(nèi)嵌鋼板在循環(huán)荷載作用下的拉力場效應(yīng)，使鋼板表面拉力場均勻化，同時(shí)極限承載力、彈性剛度增加幅度僅在10%左右，但是混凝土墻板一直完好無損。
　　張素梅等提出將鋼板混凝土剪力墻開縫，然后進(jìn)行了有限元分析研究。分析假定鋼板四邊簡支，結(jié)果表明鋼板開縫后雖然會(huì)導(dǎo)致承載力有所下降，但通過改變開縫參數(shù)( 如開縫數(shù)目和開縫間距等) ，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)其承載力和初始剛度，從而具有良好的抗震性能。
　　1.2偏向于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻
　　偏向于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻的截面形式大致如圖2 所示。
　　圖2 偏向于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻組成形式
　　
　　
　　在國內(nèi)，孫建超、徐培福等進(jìn)行了鋼板混凝土剪力墻的試驗(yàn)研究, 試驗(yàn)中鋼板與周邊型鋼采用四周焊接、兩側(cè)焊接上下錨筋連接、四周通過連接板連接、四周設(shè)錨筋連接、四周設(shè)弱連接等連接方式。
　　試驗(yàn)得出以下結(jié)論:
　　1) 鋼板與周邊型鋼的連接越強(qiáng)，墻體承載力越高，但相應(yīng)地變形和耗能能力就越差，滯回曲線呈現(xiàn)明顯的捏攏效應(yīng);
　　2) 較低荷載下鋼板混凝土剪力墻呈現(xiàn)完全彈性且能夠很好地共同工作; 隨著力不斷加大，混凝土開裂位置增多、剛度降低，鋼板分配的力逐漸增加，鋼筋或鋼板陸續(xù)進(jìn)入屈服，混凝土逐步退出工作; 達(dá)到極限承載力甚至下降時(shí)，混凝土已退出工作，鋼板單獨(dú)提供承載能力，已無共同工作性能。
　　呂西林等進(jìn)行了鋼板混凝土剪力墻的試驗(yàn)研究，主要是鋼板混凝土剪力墻的破壞特征、破壞機(jī)理以及影響破壞機(jī)理的參數(shù)等。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):
　　1) 鋼筋混凝土剪力墻的高寬比對構(gòu)件的破壞形式起決定性作用，高寬比為2.0 和1.5 時(shí)分別發(fā)生彎曲屈服后破壞、彎剪破壞，墻體耗散能力隨高寬比增大而增大;
　　2) 混凝土墻體厚度大的試件變形能力比厚度小的試件大;
　　3) 鋼板焊接栓釘?shù)姆绞奖?a href='http://www.dbwk.com.cn' target='_blank' title='鋼板'>鋼板打孔穿拉結(jié)筋的方式效果好，鋼板上焊接栓釘?shù)脑嚰�裂縫發(fā)展緩慢，裂縫數(shù)量少。
　　2目前研究存在的問題
　　對偏向于鋼結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻，其僅利用混凝土墻板作為鋼板平面外約束，沒有充分利用材料性能。其試驗(yàn)設(shè)計(jì)未充分考慮鋼結(jié)構(gòu)抗火、抗腐蝕等對鋼結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格要求。預(yù)制混凝土墻板的螺栓洞口易形成防火、防腐蝕的薄弱區(qū)域，從而造成重要的連接區(qū)域因腐蝕、大火等造成破壞。
　　對偏向于鋼板混凝土剪力墻承載能力目前沒有可靠的理論計(jì)算公式。目前研究成果中的計(jì)算公式只是將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合得出的公式。而由理論模型推出的計(jì)算公式，需要進(jìn)一步的理論分析研究。
　　3 結(jié)語
　　1) 對于偏向于鋼結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻，逐漸發(fā)展為以預(yù)制鋼板混凝土剪力墻為主流，即混凝土板和鋼板之間用高強(qiáng)螺栓連接，使混凝土墻板與鋼框架之間留有一定縫隙，僅將混凝土墻板視作內(nèi)嵌鋼板的面外約束的形式。
　　2) 對于偏向于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻，逐漸發(fā)展為以現(xiàn)澆鋼板混凝土剪力墻為主流，使鋼板和混凝土能夠共同受力和變形。鋼板與周邊型鋼的連接越強(qiáng)，構(gòu)件的承載力越高，但是其耗能能力越差。構(gòu)件的高寬比決定了構(gòu)件的破壞形式。
　　3) 兩種類型的鋼板混凝土剪力墻中，由于發(fā)達(dá)國家主要建設(shè)高層鋼結(jié)構(gòu)，故偏向于鋼結(jié)構(gòu)的鋼板混凝土剪力墻方面的研究較多，并且也較成熟; 偏向于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼板剪力墻研究較少，只有國內(nèi)幾個(gè)試驗(yàn)，且許多用于設(shè)計(jì)的控制性因素( 如鋼板的連接形式、鋼板厚度的選取等) 都對鋼板和混凝土共同作用有很大的影響，所以此方面的研究仍需大力開展。