鋼板組合剪力墻外包鋼板和內填混凝土連接構造綜述

朱有沈

摘 要 本文在介紹鋼板剪力墻行業標準給出的鋼板組合剪力墻中外包鋼板和內填混凝土的連接構造基礎上，對國內現有的新型連接構造研究成果進行介紹和分析，并對連接構造的選擇提供了一些建議。

關鍵詞 鋼板組合剪力墻;連接構造;設計建議

引言

鋼板組合剪力墻是由兩側外包鋼板和中間內填混凝土組合而成并共同工作的鋼板剪力墻，作為一種抗震性能優越的新型抗側力構件，較高的承載能力可使其截面相對于鋼筋混凝土剪力墻厚度更薄，并且外包鋼板可作為混凝土澆筑的模板。相對于其他鋼結構體系的抗側力剛度明顯提高，鋼板壁薄且用鋼量低。這種結構體系在超高層建筑和核電站工程中已有較多應用，如廣州東塔、CAP1400核電廠。在如今裝配式鋼結構住宅開展6省試點，建筑產業轉型升級的大趨勢中，廣泛應用鋼板組合剪力墻結構體系于已成為必然趨勢。

鋼板組合剪力墻兩側設有端柱、暗柱或翼墻，中間為外包鋼板和內填混凝土組成，正常工作的前提是墻體外包鋼板和內填混凝土之間具有可靠的連接構造，保證鋼板在屈服前不發生局部屈曲，使鋼板和混凝土組合成整體共同受力。從而實現鋼板約束混凝土，提高其抗壓能力，而混凝土限制鋼板的屈曲。

1規范中的連接構造

《鋼板剪力墻技術規程》（JGJ/T380-2015）中對于鋼板組合剪力墻給出了四種研究較為成熟的連接方式，分別為栓釘、對拉螺栓、T形加勁肋和綴板[1]。

1.1 栓釘連接

栓釘連接是在兩片鋼板內側采用電弧螺柱焊對稱焊接栓釘，通過錨固在混凝土內部的栓釘對鋼板形成約束。這種構造對栓釘焊接位置的精度要求不高，構造簡單、施工方便。但是在混凝土破壞到一定程度時，栓釘抗拔削弱，對鋼板的約束作用降低。栓釘也可以在兩側鋼板上交錯分布，加長栓釘的長度，從而達到更好的錨固效果。

1.2 對拉螺栓連接

對拉螺栓連接是用一定間距的螺栓固定兩側鋼板，這種方法在澆筑混凝土時不用設置臨時支撐。能保證在整個受力過程對鋼板形成持續穩定的拉結作用，可以有效地防止鋼板屈曲，大幅提高混凝土的工作性能，組合墻的抗震性能更好。但鋼板表面需要開螺栓空洞，對承載力有一定程度的削弱，墻體外表面突出的螺栓也會占用一部分額外空間。

1.3 T形加勁肋連接

兩側鋼板焊接豎向通長的T形加勁肋，在整個高度上對外側鋼板形成連續的約束。當設置足夠剛度的T形加勁肋時，相鄰加勁肋之間的約束條件類似于貫通隔板，加勁肋水平間距要求相比于栓釘和螺栓要寬松一些。

通過與栓釘的對比試驗得出，T形加勁肋對試件初始抗側剛度和承載力有較大提升，墻身鋼板的鼓曲不會連城整體，表現出更好的延性[2]。

1.4 綴板拉結

綴板構造是在兩側鋼板先焊接豎向通長的短加勁肋，然后按照一定間距將綴板的兩邊分別焊接在兩側加勁肋上，從而固定兩側鋼板。該構造焊接工作量偏大，鋼板拉條的難度相對較高。但是綴板拉結可以有效避免墻身鋼板的局部屈曲，大幅提高了高強混凝土的變形能力，使高強混凝土在組合剪力墻中的應用成為可能，能夠滿足超高層建筑對剪力墻“高軸壓、高延性、薄墻體”的設計需求。

2L形鋼板拉結件

結合多種連接構造的優點，從簡化現場施工、加快裝配速度的角度出發，合肥工業大學陳麗華教授提出了一種L形鋼板拉結方式。L形鋼板類似于T形加勁肋，區別在于兩側反對稱布置的L形加勁肋可以相互扣合。采用交錯斷續單面角焊縫的方式焊接L形鋼板，焊接工作量小且易于操作。通過一批縮尺試件的擬靜力試驗和有限元模擬分析驗證，L形拉結件在整個受力過程中扣和良好，可有效抑制墻身鋼板的屈曲，結構具良好的變形和耗能能力。這種方式構造簡單、施工便捷，有待進一步研究，在裝配式鋼結構住宅中有廣闊的應用前景[3]。

3格構柱式C型綴板拉結

把鋼板組合剪力墻中間部分拆分為多個格構柱連續焊接組裝，每個格構柱由兩個開口相對的C型鋼板通過C型綴板連接。這種構造解決了焊接內部綴板操作困難的問題，而墻身每一個格構柱的連接焊接加大了焊接工作量。同濟大學王偉教授進行了4片格構柱式組合剪力墻構件的擬靜力試驗研究，并結合有限元分析得出，該種形式的組合墻抗震性能良好。

4連接構造的距厚比要求

各連接件的間距需要滿足一定條件來防止鋼板過早屈曲，保證鋼板組合剪力墻的性能滿足要求，規范通過連接件間距和外包鋼板厚度的比值（距厚比）來實現。規范規定，栓釘和對拉螺栓距厚比不大于40εk（εk為鋼號修正系數，取），T形加勁肋不大于60εk。L形拉結件和格構柱式C型綴板通過試驗和有限元分析推薦距厚比分別不大于60εk和40εk[4]。

5結束語

（1）本文介紹的連接構造按照約束方式大致分為兩類，第一類借助連接件在內填混凝土中的錨固作用約束外側鋼板構造相對簡單，加工精度要求低;第二類連接件直接對兩側鋼板形成約束，可以承受澆筑和振搗內填混凝土時產生的側壓力，不用設置臨時支撐。

（2）各種連接構造的鋼板組合剪力墻在生產和使用方面各具優缺點，可以混合使用不同連接構造來達到優勢互補的目的，從而在快速生產、提高裝配效率的同時，兼顧結構性能。

（3）在選擇連接構造時，可以根據建筑結構的剛度需求、抗震設防類別，并結合鋼構件加工和現場施工成本等方面的綜合分析來考慮。

參考文獻

[1] JGJ/T380-2015鋼板剪力墻技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2015.

[2] 聶建國，陶慕軒，樊健生，等.雙鋼板-混凝土組合剪力墻研究新進展[J].建筑結構，2011，（12）：52-60.

[3] 陳麗華，夏登榮，劉文武，等.雙鋼板-混凝土組合剪力墻抗震性能試驗研究[J].土木工程學報，2017，50（8）：10-19.

[4] 王偉，吳倩，張瑞斌.格構柱式雙鋼板-混凝土組合剪力墻抗震性能試驗研究[J].建筑結構學報，2019，40（S1）：61-69.