钢板组合剪力墙外包钢板和内填混凝土连接构造综述

朱有沈

摘 要 本文在介绍钢板剪力墙行业标准给出的钢板组合剪力墙中外包钢板和内填混凝土的连接构造基础上，对国内现有的新型连接构造研究成果进行介绍和分析，并对连接构造的选择提供了一些建议。

关键词 钢板组合剪力墙;连接构造;设计建议

引言

钢板组合剪力墙是由两侧外包钢板和中间内填混凝土组合而成并共同工作的钢板剪力墙，作为一种抗震性能优越的新型抗侧力构件，较高的承载能力可使其截面相对于钢筋混凝土剪力墙厚度更薄，并且外包钢板可作为混凝土浇筑的模板。相对于其他钢结构体系的抗侧力刚度明显提高，钢板壁薄且用钢量低。这种结构体系在超高层建筑和核电站工程中已有较多应用，如广州东塔、CAP1400核电厂。在如今装配式钢结构住宅开展6省试点，建筑产业转型升级的大趋势中，广泛应用钢板组合剪力墙结构体系于已成为必然趋势。

钢板组合剪力墙两侧设有端柱、暗柱或翼墙，中间为外包钢板和内填混凝土组成，正常工作的前提是墙体外包钢板和内填混凝土之间具有可靠的连接构造，保证钢板在屈服前不发生局部屈曲，使钢板和混凝土组合成整体共同受力。从而实现钢板约束混凝土，提高其抗压能力，而混凝土限制钢板的屈曲。

1规范中的连接构造

《钢板剪力墙技术规程》（JGJ/T380-2015）中对于钢板组合剪力墙给出了四种研究较为成熟的连接方式，分别为栓钉、对拉螺栓、T形加勁肋和缀板[1]。

1.1 栓钉连接

栓钉连接是在两片钢板内侧采用电弧螺柱焊对称焊接栓钉，通过锚固在混凝土内部的栓钉对钢板形成约束。这种构造对栓钉焊接位置的精度要求不高，构造简单、施工方便。但是在混凝土破坏到一定程度时，栓钉抗拔削弱，对钢板的约束作用降低。栓钉也可以在两侧钢板上交错分布，加长栓钉的长度，从而达到更好的锚固效果。

1.2 对拉螺栓连接

对拉螺栓连接是用一定间距的螺栓固定两侧钢板，这种方法在浇筑混凝土时不用设置临时支撑。能保证在整个受力过程对钢板形成持续稳定的拉结作用，可以有效地防止钢板屈曲，大幅提高混凝土的工作性能，组合墙的抗震性能更好。但钢板表面需要开螺栓空洞，对承载力有一定程度的削弱，墙体外表面突出的螺栓也会占用一部分额外空间。

1.3 T形加劲肋连接

两侧钢板焊接竖向通长的T形加劲肋，在整个高度上对外侧钢板形成连续的约束。当设置足够刚度的T形加劲肋时，相邻加劲肋之间的约束条件类似于贯通隔板，加劲肋水平间距要求相比于栓钉和螺栓要宽松一些。

通过与栓钉的对比试验得出，T形加劲肋对试件初始抗侧刚度和承载力有较大提升，墙身钢板的鼓曲不会连城整体，表现出更好的延性[2]。

1.4 缀板拉结

缀板构造是在两侧钢板先焊接竖向通长的短加劲肋，然后按照一定间距将缀板的两边分别焊接在两侧加劲肋上，从而固定两侧钢板。该构造焊接工作量偏大，钢板拉条的难度相对较高。但是缀板拉结可以有效避免墙身钢板的局部屈曲，大幅提高了高强混凝土的变形能力，使高强混凝土在组合剪力墙中的应用成为可能，能够满足超高层建筑对剪力墙“高轴压、高延性、薄墙体”的设计需求。

2L形钢板拉结件

结合多种连接构造的优点，从简化现场施工、加快装配速度的角度出发，合肥工业大学陈丽华教授提出了一种L形钢板拉结方式。L形钢板类似于T形加劲肋，区别在于两侧反对称布置的L形加劲肋可以相互扣合。采用交错断续单面角焊缝的方式焊接L形钢板，焊接工作量小且易于操作。通过一批缩尺试件的拟静力试验和有限元模拟分析验证，L形拉结件在整个受力过程中扣和良好，可有效抑制墙身钢板的屈曲，结构具良好的变形和耗能能力。这种方式构造简单、施工便捷，有待进一步研究，在装配式钢结构住宅中有广阔的应用前景[3]。

3格构柱式C型缀板拉结

把钢板组合剪力墙中间部分拆分为多个格构柱连续焊接组装，每个格构柱由两个开口相对的C型钢板通过C型缀板连接。这种构造解决了焊接内部缀板操作困难的问题，而墙身每一个格构柱的连接焊接加大了焊接工作量。同济大学王伟教授进行了4片格构柱式组合剪力墙构件的拟静力试验研究，并结合有限元分析得出，该种形式的组合墙抗震性能良好。

4连接构造的距厚比要求

各连接件的间距需要满足一定条件来防止钢板过早屈曲，保证钢板组合剪力墙的性能满足要求，规范通过连接件间距和外包钢板厚度的比值（距厚比）来实现。规范规定，栓钉和对拉螺栓距厚比不大于40εk（εk为钢号修正系数，取），T形加劲肋不大于60εk。L形拉结件和格构柱式C型缀板通过试验和有限元分析推荐距厚比分别不大于60εk和40εk[4]。

5结束语

（1）本文介绍的连接构造按照约束方式大致分为两类，第一类借助连接件在内填混凝土中的锚固作用约束外侧钢板构造相对简单，加工精度要求低;第二类连接件直接对两侧钢板形成约束，可以承受浇筑和振捣内填混凝土时产生的侧压力，不用设置临时支撑。

（2）各种连接构造的钢板组合剪力墙在生产和使用方面各具优缺点，可以混合使用不同连接构造来达到优势互补的目的，从而在快速生产、提高装配效率的同时，兼顾结构性能。

（3）在选择连接构造时，可以根据建筑结构的刚度需求、抗震设防类别，并结合钢构件加工和现场施工成本等方面的综合分析来考虑。

参考文献

[1] JGJ/T380-2015钢板剪力墙技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2] 聂建国，陶慕轩，樊健生，等.双钢板-混凝土组合剪力墙研究新进展[J].建筑结构，2011，（12）：52-60.

[3] 陈丽华，夏登荣，刘文武，等.双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J].土木工程学报，2017，50（8）：10-19.

[4] 王伟，吴倩，张瑞斌.格构柱式双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2019，40（S1）：61-69.