内藏钢板混凝土剪力墙研究与应用--肖从真

   我介绍一下内藏钢板混凝土剪力墙研究与应用。我们院里实际上关于这方面组合的钢板剪力墙做了几年的研究，今天我介绍一下。主要是包括钢板和普通的混凝土的剪力墙抗弯的研究，还有钢板和高强混凝土抗弯的研究。因为我们知道高层建筑越来越高，实际上它的核心筒作用越来越高。随着高度的增加，底部剪力墙的厚度就越来越厚，他们也承受着很大的剪力。我们试图通过各种各样的手段，来改善混凝土剪力墙的性能。以往我们是在边框部加钢，还有内藏钢板斜撑。

    我们的研究实际上经历了五六年的时间，有几个阶段，第一个阶段是在2009年之前，我们做的工作主要是普通的混凝土里面内嵌的钢板剪力墙，主要完成的成果已经写在高规里面了。这种组合钢板剪力墙可以同时考虑它的作用，在高规实施之前我们成果已经有，所以在这个成果出来以后，国内上基本上最起码400米以上的楼都会采取这种剪力墙。在这之前我们又做了一项工作，因为我们知道，高性能的材料是在结构里面得到应用是很重要的方向，但是在这之前呢，我们的结构设计规范里面，对钢筋混凝土的等级是陷在了C60混凝土，基本上你要盖500米，600米的楼，剪力墙的限值基本上是自重，所以造成了墙很厚。所以我们就在研究，看看钢板的组合和高墙的材料能不能互补，因为高墙为什么才限制到C60，就是高墙黏性是比较差的。我们和钢板组合起来，让他们既发挥高的承压的能力，还发挥钢板的黏性，这使我们在2009年以后又做了一大批的试验，探讨高墙组合剪力墙的性能，初步的结果也有了。而且现在在广州实际工程也采用了，这个应该是国内第一个采用C80混凝土剪力墙的工程。我们分别把厚度降低了20%到30%，这20%到30%一方面减少了结构的自重，另外一方面地震力也会减小。这个研究还是很有意义的。

    研究的过程是这样的，我们主要研究什么参数呢？做了大概加起来有几十篇墙的试验，包括强度、轴压比，还有端柱连接的构造都做了一些基本的对比。主要的研究方向就是我们在做一个构建的研究，研究什么呢？主要包括破坏机理和形态，还有共同工作的情况，包括承载力，刚度，变形能力，滞回曲线。现在进行性能化设计以后，底部剪力墙抗剪力也是不错了。普通的混凝土剪力墙我们也要做，超过减面限制条件你提高钢筋的力是不行的。抗点试验，这个是普通的钢筋混凝土剪力墙C40，过程基本上就是会出现一些细微的裂缝。45度的，后面会出现主要的裂缝，这个是水平空间在0.25到0.3之间的破坏，因为它的耗能能力我们知道纯剪力墙抗缝能力还是比较差的。这是端部设型钢，端部设钢管，这个钢管在变形下，和混凝土的安装并不是很统一，所以会造成一些相对的影响。这个是设芯柱都是差不多，这个是高配筋率剪力墙，可以看到我们的水平作用是干什么的？就是限制它的发展，这是内嵌钢板的剪力墙。我们有两个结论，内嵌在混凝土里面的钢板是可以发挥作用的，这个是从抗剪的角度讲的。我们抗弯做了试验，轴压比高的时候黏性会差，这种剪力墙性能也是非常好的。通过这些研究我们得到了这样的结论，这是延性，因为原来的轴力是一样的，但是我们把钢板考虑进去以后，轴压比会变成不一样的，这个是钢筋混凝土的，这个是钢板的，可以看到这几个黏性都是可以满足要求的。这个我们给了计算公式，实际上它也是类似于假定的设计方法。

    在这之前就等于研究告一段落，我们做了C60以下普通钢筋混凝土内藏钢板，后面要做的工作就是对高强混凝土，我们试验做了三批，而且为了和前面普通的钢筋混凝土和普通的混凝土进行对比，我们都是跟前面配套的，做了三批研究，它破坏的形态也是类似的，都可以看到，这个是抗剪，普通的和高强混凝土的对比，高强混凝土的承载力会更高。但是它的变形能力会下降，这是把所有的试验的数据放在一起，这个是C40的，C80的，C70的。可以看到，采用了高强混凝土以后，它的承载力会有所提高。我们为什么不用延续技术，而用极限位移角呢？混凝土强度相同，基本试件极限位移角最小，型钢及钢板试件较大。C40和C80抗剪也可以达到要求，也给出了公式。抗剪承载力和试验值的对比可以看到了，这上面是试验点，这个是按照设计强度进行的验算，可以看到这个公式还是有一定的安全度的。这是第二批试验的情况，抗弯也是类似的。我们基本上可以得到这么一个结论，如果是提高抗弯承载力，它实际上是把钢加在两端。它的效率是高的，但是钢板的剪力墙可以同时提高抗弯和抗载力。

    这个是试验公式的对比情况，通过这些研究，我们把高强的混凝土运用到广州的工程上面去。这个是采用高强混凝土的结果，工程应用很多，我大概列一下，400以上的楼基本上都会有，这是新华网上面的图片，这个是632米的，这个是平安，他们结构体系都是九宫格的核心筒，这个外墙也采用了钢板，这个核心筒采用了C80混凝土，和那几个有区别。这个是天津的，这个是原来做的方案。但是他们的核心筒还是需要采用这种技术的，这是苏州的国贸三期，武汉中心。反正是从统计数据上讲，300米以上的不好说，400米以上的肯定是。高的有一些荷载很大的，比如说高层的有一些加强层的部位的，还有我们院做的受力和行架连接的墙，包括大连达沃斯的会场，这个就是纯粹为了提高抗剪力的，所以还是应用前景比较有优势的，我就给大家介绍到这。谢谢。