摘要: 本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于鋼板混凝土剪力墻的研究進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，將目前主流的研究趨勢(shì)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(guó)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(chē)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(lèi)
　　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�；炷�土板與鋼板之間通過(guò)栓釘連接，且混凝土板與周邊框架之間沒(méi)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(kāi)裂或者壓碎，栓釘周?chē)�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(méi)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(guò)魚(yú)尾板過(guò)渡連接，然后再使魚(yú)尾板與鋼板、型鋼之間通過(guò)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(guò)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(guò)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(chǎng)效應(yīng)，使鋼板表面拉力場(chǎng)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(wú)損。
　　張素梅等提出將鋼板混凝土剪力墻開(kāi)縫，然后進(jìn)行了有限元分析研究。分析假定鋼板四邊簡(jiǎn)支，結(jié)果表明鋼板開(kāi)縫后雖然會(huì)導(dǎo)致承載力有所下降，但通過(guò)改變開(kāi)縫參數(shù)( 如開(kāi)縫數(shù)目和開(kāi)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(guó)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(guò)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(kāi)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(wú)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(duì)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.bestechina.com' 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(wèn)題
　　對(duì)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(méi)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(duì)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(duì)偏向于鋼板混凝土剪力墻承載能力目前沒(méi)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(yǔ)
　　1) 對(duì)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(duì)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(lèi)型的鋼板混凝土剪力墻中，由于發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)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(duì)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(kāi)展。