钢板-混凝土组合剪力墙研究

钢骨混凝土组合结构连接的设计研究发布时间：2022-04-25T09:27:06.597Z 来源：《城镇建设》2022年1月第1期作者：王文灏[导读] 钢骨混凝土结构的强度及刚度较大，其分别保留着钢与钢筋混凝土两种构件的优点。

王文灏中恩工程技术有限公司摘要：钢骨混凝土结构的强度及刚度较大，其分别保留着钢与钢筋混凝土两种构件的优点。

通过钢与外部混凝土的结合，具有优秀的防腐、防锈及防火性能，且构件截面更小，节约空间满足建筑功能。

但钢骨混凝土连接节点在连接、配筋等方面较为复杂，所以设计人员应分认识并做好深化设计，保证节点受力合理以及可实施性。

在本文中，对钢骨混凝土组合结构，主要是型钢混凝土梁柱节点进行设计研究。

关键词：钢骨混凝土；梁柱节点；设计研究一、钢骨混凝土组合结构及其节点简介随着经济的发展，在建筑工程中出现了越来越多的大跨度结构和构件，普通钢筋混凝土构件由于截面过大无法满足建筑功能，而预应力钢筋混凝土构件工艺较复杂且需要一定的专门设备，对于大跨构件数量少的工程成本较高，且所需的施工工期比较长，在多跨连续梁的民建项目中较难实施。

钢骨混凝土组合结构构件保留了钢与钢筋混凝土两种结构构件的优点，相比钢结构，其防腐、防锈及防火性能优越，且局部及整体稳定性好，能够减小构件及结构整体的形变幅度；而相较于普通的钢筋混凝土结构构件，其构件截面更小、刚度更大、强度更高、抗震的延性和耗能能力也更强。

在浇灌混凝土前，拼装的钢骨构件已经形成了结构，具有相当大的承载力，能够承受构件的自重和施工荷载，极大的便利了施工，大大缩短了现场的施工工期。

钢骨混凝土组合结构构件可用于框架结构、框架-剪力墙结构、部分框支剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构等各种结构体系。

节点是结构体系中的重要部分，若是梁与柱和梁与墙节点受到破坏，那么整个结构的整体性就不能得到保障，更有甚者还会导致整个建筑体的崩塌。

在钢骨混凝土组合结构构件中，由于钢骨的存在，在节点区域，梁柱连接节点的核心区域受力较复杂，钢骨连接复杂、钢筋绑扎困难，且核心区钢材密集，混凝土浇筑质量也难以保证。

高层双层钢板混凝土剪力墙施工技术1 前言近年来，随着钢板剪力墙理论的发展和工程经验的积累，高层结构中的核心筒主体剪力墙开始采用钢板剪力墙，以发挥钢材高强、质轻的特点。

全钢骨组合钢板墙，也就是整个核心筒均采用钢板剪力墙，因此形成整体结构，最大限度地发挥钢板剪力墙结构的整体效用。

组合钢板墙超长、焊缝多焊接量大和平面外刚度弱等特点，给钢结构施工带来了巨大的挑战。

传统的“梁柱”施工方法，已经不能满足以“面单元”整体式钢板墙的施工，必须有进行有针对性的创新，才能有效地保障其施工质量。

2 工程概况山西杏花村汾酒厂股份有限公司销售中心项目，位于山西省汾阳市杏花村镇，地下一层，地上主楼二十层，裙楼三层，总高度为89.3m，总建筑面积为45679.81m2，钢框架中心支撑结构体系，主楼核心筒采用箱型柱+双层钢板混凝土剪力墙组合结构，箱型柱之间采用钢板剪力墙连接，钢板混凝土剪力墙结构形式为，两侧30mm、16mm、14mm钢板，钢板墙内侧为Φ19@200栓钉L=100mm，纵筋、水平筋钢筋为Φ14@150，拉筋为Φ10@450mm×450mm，内灌C50混凝土，厚度为400mm、350mm，单块钢板宽为2050mm，高为8m，焊缝长，钢板厚，焊接应力较大。

通过研究与应用提高钢板剪力墙焊接质量、减少施工中的应力变形、最大限度地发挥钢板剪力墙结构的整体效用缩短了工期，节约了成本。

双层钢板作为混凝土模板，省去了支模的程序并且加快了施工工期。

3 钢板墙施工工艺流程准备工作→现场定位放线→墙竖向、水平钢筋绑扎→钢筋与钢筋连接板双面焊接→钢板墙安装→钢板墙竖向、水平焊缝焊接（全熔透一级焊缝）→焊缝试验→对拉螺栓加固→混凝土浇筑。

3.1 准备工作①构件、焊剂、连接螺栓等进场前收集资料齐全（合格证、检验报告、复试报告等）；构件进场后需经验收并合格才可进行下一步工序。

②构件规格、尺寸、焊接坡口形式符合设计要求。

③防止焊接过程中应力变化引起应力变形，钢板墙出厂前设置直径为10cm 应力孔洞（钢板剪力墙应力释放孔设置避开钢板剪力墙对角线500mm宽度范围受力较大的区域）。

一钢—混凝土组合结构概况（一）钢—混凝土组合结构的一般概念组合结构定义：组合结构的种类繁多，从广义上讲，组合结构是指两种或多种不同材料组成一个结构或构件而共同工作的结构（Composite Structure）。

钢—混凝土组合结构是继木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构之后发展兴起的第五大类结构。

从广义概念上看，钢筋混凝土结构就是具有代表性的组合结构的一种。

组合结构分类：组合结构通常是指钢—混凝土组合结构，其中钢又分为钢筋和型钢，混凝土可以是素混凝土也可以是钢筋混凝土。

国内外常用的钢—混凝土组合结构主要包括以下五大类：（1）压型钢板混凝土组合板；（2）钢—混凝土组合梁；（3）钢骨混凝土结构（也称为型钢混凝土结构或劲性混凝土结构）；（4）钢管混凝土结构；（5）外包钢混凝土结构。

（二）钢—混凝土组合结构的发展概况钢—混凝土组合结构这门学科起源于本世纪初期。

于本世纪二十年代进行了一些基础性的研究。

到了五十年代已基本形成独立的学科体系。

至今组合结构在基础理论，应用技术等方面都有很大的发展。

目前钢—混凝土组合结构在高层建筑、桥梁工程等许多土木工程中得到广泛的应用，并取得了较好的经济效益。

在国外，钢—混凝土组合结构最初大量应用于土木工程旨在二次世界大战结束后，当时的欧洲急需恢复战争破坏的房屋和桥梁，工程师们采用了大量的钢—混凝土组合结构，加快了重建的速度，完成了大量的道路桥梁和房屋的重建工程。

1968年日本十胜冲地震以后，发现采用钢—混凝土组合结构修建的房屋，其抗震性能良好，于是钢—混凝土组合结构在日本的高层与超高层中得到迅速发展。

60年代以后世界上许多国家（包括英、美、日、苏、法、德）根据本国的试验研究成果及施工技术条件制定了相应的设计与施工技术规范。

1971年成立了由欧洲国际混凝土委员会（CES）、欧洲钢结构协会（ECCS）、国际预应力联合会（FIP）和国际桥梁及结构工程协会（IABSE）组成的组合结构委员会，多次组织了国际性的组合结构学术讨论会，并于1981年正式颁布了《组合结构》规范。

钢-混凝土组合结构设计理论及应用摘要：本文对钢—混凝土组合结构及其设计基本要求进行阐述,从理论层面具体分析了钢-混凝土组合结构设计中特别需要注重的问题，并以某工程为例从节点设计角度探讨了钢-混凝土组合结构设计的应用。

关键词：钢-混凝土组合结构；设计；应用；节点设计Abstract: in this paper, the steel - concrete composite structure and elaborates the design basic requirements, specific analysis from theoretical aspects in the design of the steel - concrete composite structure special need to pay attention to the problem, taking a project as an example from the node design Angle discusses the application of steel - concrete composite structure design.Keywords: steel - concrete composite structure; Design; Applications; Node design一、钢-混凝土组合结构及其设计的基本要求 由两种或两种以上性质不同的材料组合成整体，共同受力、协调变形的结构，称其为组合结构。

钢-混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，是专指型钢或用钢板焊接成的钢骨架，与混凝土形成一体的结构，是继传统的木结构、砌体结构、钢结构和钢筋混凝土结构之后的第5大结构体系。

这种组合结构体系，主要有压型钢板组合板、组合梁、型钢混凝土、钢管混凝土和外包钢混凝土等5种类型。

钢与混凝土组合结构专业：结构工程绪 论由两种不同性质的材料组合成整体共同工作的构件成为组合构件。

由组合构件可组成组合结构。

由于两种不同性质的材料扬长避短，各自发挥其特长，因此具有一系列的优点。

目前研究比较成熟与应用较多的主要是下列的钢与混凝土组合结构：压型钢板与混凝土组合板，.组合梁，型钢混凝土结构，钢管混凝土结构，外包钢混凝土组合结构及钢纤维混凝土等等。

第1章 剪切连接1.1 概述钢与混凝土组合结构，只有将两种不同材料组合成一体才能显示其优越性。

这种组合作用，主要是依靠两种不同材料之间的可靠连接。

连接必须能有效传递混凝土与钢材之间的剪力，同时能有效抵抗两者分离的“掀起力”，才能使混凝土与钢材组合整体，共同工作。

（1）无剪切连接的情况：两根材料、截面、刚度完全相同的矩形截面的梁，叠置在一起，中间不设任何连接，而且忽略两梁之间截面上的摩擦力。

此时，最大弯应力的值为：22m a x m a x 83bhql I My ==σ，发生在每个梁的上下边缘纤维处。

梁在支座处剪力最大：4ql V =。

最大剪应力：bhql bh V 8323max ==τ 跨中最大挠度：3446453842/5Ebhql EI ql f == （2）完全剪切连接的情况：上下梁完全组合成一整体，则可按截面宽度为b ，高为2h ，跨度为l 承受均布荷载q 的简支梁计算。

跨中最大弯矩处的最大正应力为：22max max163bh ql I My ==σ。

梁在支座处剪力最大：2ql V =。

最大剪应力：bhql bh V 8323max ==τ 跨中最大挠度：34425653845Ebhql EI ql f == 可以得出结论：完全剪切连接的组合梁与无剪切连接的叠合梁相比，惯性矩与刚度大大提高。

大大减小了梁截面的法向应力与梁的挠度。

这就是“组合效应”起到的主要作用。

1.2连接方式组合构件中混凝土与钢连接应视构件的形式与受力性能采取不同的方式。

钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点要：组合结构的使用已经广泛，其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式，而且相当成熟，已经自成独立的结构体系。

在我国，组合结构仍属新的结构形式，随着大量建筑物的兴建，组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用，应用前景越来越好。

所以，对钢与混凝土组合结构的结构形式及性能特点有一定的了解是很有必要的。

本文就这些方面对不同的组合结构形式展开介绍。

关键词：钢与混凝土组合结构，结构概念，特点Abstract: The composite structure has been used widely, then steel and concrete composite structure is the most common type and quite mature, so it has become the independent structure system. In our country, the combination of structure is still a new structure form with the construction of large number of buildings,combination structure, as an emerging structure, will more and more widely used, and the application prospect will be better. Therefore, the combination of steel and concrete struction of different structure form will be introduced.Keywords: steel and concrete composite structure ，design concept ，characteristics1 概述组合结构是指由两种以上性质不同的材料组合成整体，并能共同工作的构件。

钢管混凝土剪力墙抗震性能研究综述【摘要】本文对钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能进行了研究，阐述了国内外对该类型剪力墙的研究方法和研究成果，并提出当前钢管混凝土剪力墙研究中存在的一些问题。

【关键词】钢管混凝土剪力墙抗震刚度延性随着国民经济的高速增长，我国高层建筑和超高层建筑也越来越多，其结构形式也越来越复杂。

研制抗震性能好的剪力墙是高层建筑抗震设计的关键技术。

1 综述背景为克服钢筋混凝土剪力墙在工作中的缺点，提高其抗震能力，国内外学者针对钢筋混凝土剪力墙进行了许多研究。

其中，开缝剪力墙主要包括：同济大学吕西林提出的填充氯丁橡胶带的带缝剪力墙[1]；东南大学李爱群提出的采用摩阻式控制装置的带缝剪力墙[2]；清华大学叶列平提出的双功能带缝剪力墙[3]。

研究资料表明带缝剪力墙在一定程度上影响了墙的整体性和受力性能。

1905年日本建造了第一个采用型钢混凝土柱的结构，1950年后，日本主要研究了型钢混凝土（SRC）梁的抗弯性能、SRC柱的偏压性能、SRC梁和柱的剪切性能、SRC梁柱节点抗剪性能及钢管与混凝土的黏结性能等[4]。

我国从20世纪50年代开始应用SRC结构，近年来日渐增多[5][6]。

90年代初清华大学对SRC剪力墙进行了抗弯性能试验研究[7]，随后国内外进行了许多研究[8]，研究表明：采用钢-混凝土组合剪力墙能够控制剪力墙中裂缝的发展，形成较完备的耗能机制，起到了良好的二道设防作用，使结构的抗震能力明显提高。

2 国内外研究现状文献[9]对不同混凝土强度等级，不同轴压比，不同剪跨比，不同强弱抗剪连接键等设计参数的矩形钢管混凝土边框组合剪力墙的抗震性能进行了研究。

研究表明：组合剪力墙及筒体可有效地将混凝土剪力墙侧向刚度和承载力大的优势与钢管混凝土柱抗震延性好的优势组合，钢管混凝土边框柱与混凝土剪力墙之间的抗剪连接键能可靠工作，工程应用效果良好。

文献[10]研究了钢管混凝土边框剪力墙抗震性能，对不同轴压比、不同强弱抗剪连接键的矩形钢管混凝土边框剪力墙进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究。

新型钢框木模体系在天津高银117大厦钢板剪力墙中的应用研究熊德成;艾心荧;李干椿;冯源;王余强;郭威【期刊名称】《施工技术》【年(卷),期】2015(044)002【摘要】钢板-混凝土组合剪力墙(混凝土内包钢板和劲性钢骨)由于其优越的抗震及抗火性能而愈加广泛地应用于日益涌现的超高层建筑结构中,由此带来的剪力墙模板设计及加固技术难题,一直困扰着超高层建筑施工建设者.以天津高银117大厦钢板-混凝土组合剪力墙模板工程为例,从设计、施工2个方面,系统介绍了一种适用于超高层钢板-混凝土组合剪力墙施工的新型钢框木模体系,实际应用效果良好.【总页数】4页(P5-8)【作者】熊德成;艾心荧;李干椿;冯源;王余强;郭威【作者单位】中建三局集团有限公司工程总承包公司,湖北武汉430064;中建三局集团有限公司工程总承包公司,湖北武汉430064;中建三局集团有限公司工程总承包公司,湖北武汉430064;中建三局集团有限公司工程总承包公司,湖北武汉430064;中建三局集团有限公司工程总承包公司,湖北武汉430064;中建三局集团有限公司工程总承包公司,湖北武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TU755.2【相关文献】1.天津高银117大厦 C50P8超大体积筏板混凝土配合比评价体系研究 [J], 余地华;艾心荧;侯玉杰;叶建;袁启涛;赖国梁2.新型钢框木模体系在高层框剪结构施工中的应用研究 [J], 娄逊3.天津高银117大厦钢板剪力墙模板加固创新技术研究与应用 [J], 田军;艾心荧4.天津高银117大厦新型抗侧移模块化低位顶升钢平台模架体系设计关键技术 [J], 余地华;侯玉杰;艾心荧;王开强;叶建;黄爽5.天津高银117大厦工程直径188m圆环非对称受力支撑体系监测分析与研究 [J], 侯玉杰;余地华;艾心荧;叶建;黄晓程因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

钢框架-混凝土剪力墙结构设计的应用摘要：随着我国城市化建设的发展和建筑用地的紧张，高层建筑将日益增多。

本文根据工程实例，介绍了钢框架—混凝土剪力墙结构兼有钢结构施工速度快和混凝土结构刚度大、成本低的优点，充分利用钢结构的钢材强度高的特点。

关键词：高层建筑；结构设计；问题0前言钢框架—混凝土剪力墙结构是将钢筋混凝土剪力墙与钢框架通过铰接或钢接的方式并联使用，以钢筋混凝土剪力墙作为主要的抗侧力结构，外围钢框架则主要承受竖向荷载。

1 工程概况某高层建筑的首层建筑面积约3468Om2，地下室为12640m2。

该工程是3层地下室，为设备用房和停车库，地面以上2O层，主要为办公用房。

主楼平面在1O层以下呈十字型，南北两翼在第11层、第14层以上分别向内收，14层以上为矩形平面，南北两边沿弧线向上逐渐收进。

建筑物高度为80.65m，属A级高度的高层建筑，采用钢框架—混凝土剪力墙结构，主要抗侧力体系为位于两侧的钢筋混凝土简体，中部的承重柱采用钢管柱，内填素混凝土，楼面为钢梁和压型钢板组合楼盖。

2 主体结构设计2.1 结构体系的特点(1)本工程塔楼由两侧的钢筋混凝土简体作为主要的抗侧力体系，中部的柱主要承受结构的垂直荷载，结构平面布置对称均匀，总体上具有良好的抗侧刚度。

但由于建筑物中部是框架结构，剪力墙的间距较大，中部的刚度较弱。

图1、图2为该工程的平面。

图1 二层平面(2)竖向不规则：塔楼在第11层、第14层均有局部收进，收进的水平面尺寸大于相邻下一层的25％，属于竖向不规则体型。

图2 标准层平面(3)从14层起，塔楼宽度沿竖向弧线逐渐收窄，外沿两排钢管柱随竖向弧线变化为弧形柱。

弧形柱对结构的受力及抗震均不利。

(4)两端简体在75.55m以上的地方也随建筑立面线条的变化逐渐收窄。

(5)超长混凝土结构：地下室纵向长度75.40m，标准层长68.80m，楼面结构较长，必须采取有效措施防止温度应力使混凝土产生开裂。

(6)节点的设计与构造将是本工程技术上的关键及难点。

钢板混凝土组合剪力墙施工工法钢板混凝土组合剪力墙施工工法一、前言钢板混凝土组合剪力墙是一种新型的结构体系，在高层建筑结构中得到了广泛应用。

其主要由混凝土剪力墙和钢板材料组成，具有较高的抗震性能和承载能力。

本文将详细介绍钢板混凝土组合剪力墙的施工工法及相关要素。

二、工法特点钢板混凝土组合剪力墙工法具有以下特点：1. 结构牢固：钢板材料与混凝土紧密结合，提升了结构整体的刚度和强度，增强了抗震性能。

2. 节约材料：采用钢板作为模板，减少了对传统木模的需求，降低了材料消耗。

3. 施工速度快：钢板模板可多次使用，减少了现场浇筑周期，提高了施工效率。

4. 节约成本：使用钢板模板可以减少人工、材料和时间的浪费，降低了施工成本。

5. 环保节能：采用钢板模板可以减少木模的使用，减少了材料的消耗，符合可持续发展的理念。

三、适应范围钢板混凝土组合剪力墙适用于高层建筑结构、框架结构、住宅、商业建筑等多种建筑类型。

尤其适用于地震频发地区，可提供更大的抗震性能。

四、工艺原理钢板混凝土组合剪力墙的施工工法与实际工程之间的联系主要体现在以下几个方面：1. 钢板模板搭设：根据设计要求，进行钢板模板的搭设，并确保其稳定性和密封性。

2. 钢筋绑扎：按照设计图纸要求，在钢板模板内部进行钢筋的绑扎，并保证其位置准确。

3. 现浇混凝土浇筑：在钢板模板内部进行混凝土的浇筑，确保浇筑质量和工艺要求。

4. 混凝土养护：对已浇筑的混凝土进行养护，保证其强度和耐久性。

五、施工工艺钢板混凝土组合剪力墙的施工工艺主要包括：1. 钢板模板搭设：根据设计要求和施工方案，进行钢板的切割和组合搭设。

2. 钢筋绑扎：根据设计图纸要求，在钢板模板内部进行钢筋的绑扎，确保其位置准确。

3. 混凝土浇筑：进行混凝土配比、搅拌和运输，按照设计要求在钢板模板内部进行浇筑。

4. 养护处理：对已浇筑的混凝土进行适当的养护，以确保混凝土强度的提升和耐久性的保证。

六、劳动组织钢板混凝土组合剪力墙施工工法需要进行良好的劳动组织，包括施工人员的编组和任务分配，以确保施工进度和质量。