超高层建筑与钢板混凝土组合剪力墙的发展和应用

超高层建筑与钢板混凝土组合剪力墙的发展和应用陈大烺1300204020结构工程

超高层混合结构体系中，剪力墙是一种重要的抗侧力构件。在地震作用下，核心筒剪力墙不仅承担了大部分地震剪力，而且还起到了耗散地震能量的重要作用，是超高层混合结构体系抗震设计的关键构件。超高层建筑的发展和应用钢板混凝土组合剪力墙的发展和应用1.1超高层的定义1972年8月在美国宾夕法尼亚洲的伯利恒市召开的国际高层建筑会议上，专门讨论并提出高层建筑的分类和定义。第一类高层建筑：9-16层（高度到50米）；第二类高层建筑：17-25层（高度到75米）；第三类高层建筑：26-40层（最高到100米）；超高层建筑：40层以上（高度100米以上）。

我国民用建筑设计通则GB50352—2005规定：建筑高度超过100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。1超高层建筑的发展与应用1.2超高层的发展1超高层建筑的发展与应用1909年建成的纽约“大都会人寿保险公司大楼，到2013年底，目前世界最高的100座建筑中，有58座是从2005年底到现在的7年中建成的。就高度上超过300米的超高层而言，在1990年全球范围内仅有13座，而到了2013年底这一数字已达到70左右，即在过去的二十年里增长了538%。单单在2013年就有十几座超高层建筑建成，为历史之最。拥有最高建筑的主导性地区已经迅速发生改变。近至1990年，世界最高的100座建筑中有80%位于北美，而到2012年底这一比例预计仅有20%，主导地区转向了亚洲（42%，仅中国就占34%）和中东地区（32%，仅迪拜就占21%）。1.3超高层的结构形式1超高层建筑的发展与应用超高层建筑重力荷载巨大，结构的重力荷载代表值可达数十万t以上，竖向构件除需受很大的竖向荷载外，在抵抗风荷载和地震作用也需发挥巨大作用。

为满足结构的承载力及延性的要求，充分发挥钢材与混凝土的强度，降低构件尺寸，减轻建筑自重，提高建筑使用空间，钢-混凝土组合在超高层建筑得到了广泛的运用。1.3超高层的结构形式1超高层建筑的发展与应用

巨型钢管混凝土柱、型钢混凝土柱，内置钢桁架斜撑混凝土组合剪力墙、型钢混凝土框架+混凝土核心筒结构1.3超高层的结构形式1超高层建筑的发展与应用例如深圳京基100金融中心采用型钢混凝土内筒，钢管混凝土框架体系，其中大的巨型柱尺寸2.7m×3.9m。材料强度高，混凝土为C80，构件含钢量大，为9.13%。1.3超高层的结构形式1超高层建筑的发展与应用深圳京基金融中心超高层建筑型钢混凝土剪力墙的施工现场情况。2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用2.1钢板混凝土组合剪力墙的概念2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用

组合剪力墙由内填钢板和钢筋混凝土板组成，它们之间通过栓钉进行连接。2.2钢板混凝土组合剪力墙的种类2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用现浇钢板混凝土组合剪力墙预制钢板混凝土组合剪力墙

根据施工方法与受力机理的不同，可分为两类:现浇混凝土板－钢板组合墙和预制混凝土盖板－钢板组合墙。2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用上世纪60年代日本提出了在钢板支撑周围浇筑钢筋混凝土以防止钢支撑的屈曲，使剪力墙获得较好的延性和耗能能力，并在日本名古屋地铁公车站率先采用了这种内置钢板钢筋混凝土剪力墙结构。核工业的发展对钢板混凝土组合剪力墙的设计、发展与应用起到了推动作用，19世纪80年代末到90年代中期，针对于核电厂对钢板混凝土组合剪力墙的使用进行了大量的研究。在此之后的一段时间内（90年代之前）由于缺少理论研究与实践经验，钢板混凝土组合剪力墙并没有得到广泛的应用，与此同时由周边框架和内嵌钢板组成的纯钢板剪力墙在于20世纪70年代被提出。早期钢板剪力墙主要应用在美国，加拿大、和日本，如日本钢铁大厦、东京新宿的ShinjukuNomuraTower，神户KobeCityHall，美国加州的SylmarCountyHospital，达拉斯的HyattRegencyHotel等竖缝钢板墙构造加劲钢板剪力墙单元2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用2.3钢板混凝土组合剪力墙与应用

我国1989年的上海新锦江饭店、都江堰灾后重建幸福家园、75层337m的天津津塔以及昆明世纪广场、深圳梅山苑都使用了钢板剪力墙体系。上海新锦江饭店天津津塔2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用1995年，加拿大的Link研究了带加劲肋的双层钢板剪力墙。

该组合墙的破坏模式是拉杆模型，在大变形情况下还可利用屈曲后强度，具有良好的延性。2000年，日本九州大学的Matsui、Hitaka等学者中提出以开缝钢板剪力墙为基础，钢板两侧外夹混凝土板，形成开缝钢板混凝土组合剪力墙。开缝改变了钢板墙的受力模式，使钢板由剪切变形转变为弯曲变形。2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用

认识到“传统组合墙”的不足,2002年，美国加州大学的Astaneh-As提出“改进型，组合钢板墙，即在混凝土板和框架梁柱之间设缝，试验中缝隙填充泡沫聚苯乙烯。

设置缝隙避免了混凝土板在加载初期直接参与受力发生破坏;和未设缝组合墙相比，设缝组合钢板墙的损坏程度明显降低，结构的侧移变形也有所减小，组合墙具有更好的延性和滞回性能，滞回性能更为稳定。2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用2003年，clubley等人分析了双层钢板组合墙，又称Bi-steel组合墙。

试验和有限元模拟结果表明双层钢板组合墙具有很强的抗剪强度。Bi-steel组合墙2004年HossainK.M.A.和Wright对压型钢板组合墙混凝土板和压型钢板进行了单调和低周反复加载试验，研究表明组合墙的纵向抗弯刚度能够预防墙体过早发生整体屈曲。2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用1995年至今，我国同济大学的李国强等，清华大学聂建国、郭彦林等，哈尔滨工业大学董莉、张素梅等，中国建筑科学研究院孙建超、蒋冬启等都先后对钢板混凝土的结构性能进行了大量研究，研究一致表明：极限承载力大、滞回耗能能力强、抗震性能优异。董莉、张素梅提出的两侧开缝钢板混凝土组合剪力墙郭彦林提出的防屈曲钢板混凝土组合剪力墙2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用双钢板混凝土组合剪力墙试件滞回曲线钢筋混凝土剪力墙试件滞回曲线2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用上海中心高度：632/603m结构形式：巨型框架+核心筒+钢外伸臂核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C60状态：在建2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用武汉滩绿地伤中心高度：63穗2m结构患形式红：巨脚型框总架+核心仙筒+钢外伸聋臂核心筒卧：钢板狐混凝土组合剪扯力墙状态：托在建2.4钢选板混屈凝土证组合射剪力孙墙的确应用2钢板岸混凝摊土组否合剪课力墙遵发展降与应股用深圳祥平安腰国际水金融要中心高度适：66锡0/炉59阵7m结构形厚式：巨再型支撑研框架+核心筒+钢外缘瑞伸臂核心筒托：钢板艺混凝土组合尤剪力渴墙核心筒吸混凝土最高强吩度等级预：C60状态：临在建2.4钢风板混热凝土属组合时剪力窗墙的怕应用2钢板谎混凝绳土组队合剪羞力墙涂发展太与应惨用广州烫东塔高度悟：530塌m结构形抖式：巨恼型框架+核心筒+钢外伸渡臂核心筒洽：双钢之板混凝客土组合篇剪力墙核心树筒混跃凝土最高强但度等级饿：C80状态：歼在建2.4钢板骡混凝土筒组合剪好力墙的核应用2钢板钞混凝渠土组拥合剪举力墙原发展首与应奴用天津析高银11窜7大厦高度：59捐7m结构形殿式：巨棉型支撑埋框架+核心筒核心筒久：钢板轨混凝土沟组合剪绑力墙核心筒刮混凝土最高强携度等级适：C7阶0状态：顾在建2.4钢其板混其凝土兴组合腹剪力稀墙的纲应用2钢板混见凝土组阿合剪力荒墙发展漆与应用嘉陵告帆影触二期高度：46因8m结构形饶式：巨夺型支撑秋框架+核心筒核心筒除：钢板犹混凝土砍组合剪盯力墙核心刷筒混瓦凝土最高强荒度等级肝：C6榨0状态：即在建三期破塔楼梯：34层，狡总高饼度17慈4.戏8米。二期塔提楼：99层，径总高钳度468米。裙楼：6层，耽总高棵度40蓝.3毫3米。2.4钢板西混凝土转组合剪苍力墙的井应用2钢板混臂凝土组款合剪力扮墙发展拨与应用武汉累中心高度协：438歪m结构形统式：巨迹柱框架+核心榨筒+伸臂桁定架体系核心筒此：钢板乒混凝土臣组合剪汪力墙核心透筒混清凝土最高烛强度研等级观：C6舞0状态骂：在粉建2.4钢板盖混凝土命组合剪蓄力墙的角应用2钢板混睁凝土组菠合剪力低墙发展而与应用大连袖国贸碧中心遣大厦高度骡：43游3m结构形拆式：外凶巨柱框矛架+内型本钢混旗凝土冻筒体核心盲筒：镰钢板变混凝摔土组白合剪贪力墙核心筒足混凝土最高劳强度如等级庸：C6典0状态：息在建2.4钢板率混凝土图组合剪宅力墙的余应用2钢板失混凝诞土组嘱合剪由力墙察发展姐与应齿用北京被国贸甲三期高度劲：330利m结构使形式滚：型斥钢混究凝土才框架+核心跨筒核心橡筒：融钢板淹混凝另土组依合剪绣力墙核心筒横混凝土最高强迅度等级牵：C6苍0状态愧：已波建成2.4钢召板混国凝土来组合损剪力亭墙的鼻应用2钢板混拼凝土组雪合剪力凑墙发展旦与应用北京财纵富中心圾二期办柔公楼高度踪蝶：265郑m结构形强式：钢屠管混凝援土框架+钢筋鸡混凝高土核宏心筒核心筒恨：钢板列混凝土异组合剪符力墙核心筹筒混愧凝土最高谜强度吼等级违：状态：玩在建2.4钢抓板混已凝土咸组合今剪力贺墙的驼应用2钢板北混凝祥土组吐合剪撕力墙果发展悄与应袖用南昌绿陵地紫峰索大厦高度婆：268脸m结构梳形式陆：钢故板混削凝土咐组合弟剪力怪墙核心筒钞：型钢挨混凝土嫁组合剪脱力墙核心筒室混凝土最高强架度等级恶：C60状态战：在鹿建2.4钢板渔混凝土旦组合剪壶力墙的畅应用2钢板混朱凝土组亡合剪力蓬墙发展膜与应用盐城窃广播钥电视光塔主退塔高度锻：19杀5m结构形当式：八涉角筒+四角剪广力墙+框架核心筒拖：双钢罢板混凝变土组合绿剪力墙核心筒昼混凝土最高宰强度蜘等级事：C50状态：奶已建成2.4钢板公混凝土扯组合剪幸力墙的梦应用2钢板混变凝土组子合剪力阳墙发展剃与应用中国丽国家侍博物阀馆高度：42悼.5野m结构形愉式：多么筒体+部分叛框架役结构核心筒城：钢板宝混凝土存组合剪绢力墙核心枯筒混棒凝土最高肯强度捧等级波：C50状态准：已企建成2.4钢板音混凝土雾组合剪鸦力墙的逮应用2钢板接混凝洒土组魂合剪窜力墙令发展锹与应给用广州失西塔高度并：432晶m结构形跟式：交灾叉网筒+核心撤筒核心筒发：型钢泼混凝土休组合剪力墙核心筒墓混凝土最高强果度等级侨：C80状态驳：已查建成2.4钢板截混凝土名组合剪禾力墙的旷应用2钢板脾混凝败土组绸合剪淡力墙劈燕发展乖与应房诚用深圳讲京基号金融网中心高度尼：44浮1.恶8m结构袜形式焦：巨爪型支太撑框