钢骨混凝土剪力墙抗剪性能分析

钢骨混凝土剪力墙抗剪性能分析

卢树金

贵州道兴建设工程检测有限责任公司 贵州贵阳 550001

摘要：钢骨混凝土墙是一种新型的剪力墙，本论文主要通过对现阶段我国对于钢骨混凝土剪力墙的使用情况进行了简要的介绍、对于此种剪力墙的实验建立了模型设计同时对在不同情况下的混凝土剪力墙的抗剪性能力做出简要分析。

关键词：混凝土；剪力墙；剪力

前言：从我国目前的科研成果来看，钢骨混凝土剪力墙在高层建筑结构中的应用已经比较广泛，在近些年来的实验中可以很明显的看出，在蒙皮效应下的剪力墙的受力程度与在不考虑蒙皮效应下的受力程度有很大的不同。

一、钢骨混凝土剪力墙介绍

钢骨混凝土剪力墙比传统的钢筋混凝土剪力墙的结构承载力大、刚度更强、抗震减震性能更优，同时它与单独的纯钢材结构相比，具有更好的防火性能，局部和整体的稳定性能都比较好，可以用最少的钢材达到最优的抗剪性能。

在我国，钢骨混凝土剪力墙主要用于高层建筑之中，一般来讲，因为建造成本的压力，对于中低型的建筑很少会用到钢骨混凝土剪力墙这种侧力结构。钢骨混凝土剪力墙又可称为SRC墙，当它的墙端没有安装翼缘的时候，混凝土与剪力墙的连接部分受到的轴力方向是向四个墙肢方向蔓延，在中国现阶段的发展情况来看，钢骨混凝土剪力墙是一种很有市场应用前景的抗侧力结构，在未来中国的建造市场将会大规模的进行应用。

二、模型设计

（一）试件

此次模型设计所应用的试件为单片矩形截面墙，要求厚度大约为120mm，宽度大约为850mm使用编号为SRCW6、SRCW7、SRCW9、SRCW11的截面墙，同时要求剪力墙所能承受的立方强度为65MPa、45MPa、46.3MPa和47.8MPa。

在剪力墙的上方所使用的钢骨为SRCW6、SRCW8、SRCW12、SRCW13这四种类型的结构，截面的面积需为1202mm²和935mm²，钢含量分别为3.25%和2.77%，可受压力强度为457MPa和383MPa，最后要注意的是要在钢骨架上焊接一个U型的钢筋，目的是加强剪力墙与混凝土的粘性，防止材料脱落。

（二）模型构建

本次的模型构建主要是基于我国西北部地区的某建筑工程结构来进行二次构建，主要运用的方法使有限元模型的构建。

在模型构建的过程中，要先提出几个基本的假设情况。第一，对于带有边框的超低型的剪力墙，在它的变形过程中要将墙板的边框分成两个部分来进行受力程度的分析，然后再根据受力分析图将两部分所受到的牵引力进行叠加处理。第二，在模型构建中的所有钢筋混凝土墙板的缝隙必须是匀称的且密度大小一致的，同时要求所有的墙板的变形程度必须完全保持一致。第三，墙板的主要受力方向必须与地面上所受到的重力方向保持一致。第四，混凝土墙板上所受到的来自四周的剪应力和正应力应该保持均匀。在实验的过程中必须要满足以上四个基本的假设。

三、抗剪性能分析

（一）受力状态分析

此次受力分析将分为两种情况进行讨论。第一种，在不考虑蒙皮结构情况下的受力程度分析。假设钢骨混凝土剪力墙承受的最大剪力是在底部，那么在水平力的作用下，与底部距离最近的边框架在底部所承受的最大剪力值约为42.22KN，则上半部分的剪力值分别为31.2KN、18.55KN和9.34KN；与底部距离比较远的边框架在底部所承受的最大剪力值约为45.221KN，上半部分的剪力值分别为31.05KN、18.98KN和7.15KN。在剪力墙的中间的边框的剪力值与其他的地方相比承重力相对较小，大约可以减小至原来的一半，造成这种情况出现的原因为中间框架承载的重力是底部的一半，中间的框架所承受的作用力只有顶端的水平作用力和上半部分的重力，沿框架上方没有承载其他的荷载作用，所以剪力值也相对较小^[1]。从内部的受力情况来分析，从整个剪力墙的顶部往下来看，框架内部所承受的中部作用力是在不断向外扩大的，在顶部所承受的剪力值相对较小，这主要是因为在内部四个框架的联系程度不强，所以每个框架在荷载作用的影响之下所受到的剪力各自独立、互不干扰，导致框架的四个角的剪力值几乎是相等的，受力的情况也比较接近，相差的几乎可以忽略不计，框架在三维空间上的整体性比较强。

在第二种情况下，在考虑蒙皮结构情况下的受力程度分析。首先对于框架整体所承受的剪力来讲，因为考虑到了蒙皮结构，所以不管是框架的顶部还是底部所受的剪力值都是比较小的，最大值也仅为2.36KN。其次，从框架的所承受的内力来看，在蒙皮结构的作用下，框架的顶部、中部和底部的受力情况都存在着很大的差异，因为位移大小的不同，顶端所承受的内力值一直是以直线上升的，中部的位移量相对于顶部来讲比较小，所以承受的内力值没有收到太大的影响，底部的位移变化是最小的，所以受到的内力值相对于在不考虑蒙皮结构的情况下有所减小。

（二）结构对比分析

在剪跨比⋌的数值不同的时候，钢骨混凝土剪力墙的抗剪性能也有很大不同。在常温下，剪跨比对剪力墙的抗剪性能起着决定性的作用，当1≤⋌≤4时，将会出现剪压被破坏的情况，当⋌>4的时候，框架模型的斜拉将会遭到破坏。而在抗剪能力的大小方面，因为在斜坡的时候物体表面能承载的剪力最大，所以斜拉所受到的破坏程度最小

^[2]。

（三）温度场分析

钢骨混凝土剪力墙在高温的状态之下，整个墙面的温度将沿着墙面的横切面呈一个U型的受热趋势。当剪力墙的顶部受到高温的侵袭时，因为混凝土自身的结构特性，显现为温度越高时剪力墙的表面温度上升越快，使墙内部的温度与表面温度之间产生温度差，然而随着温度的不断改变，整个剪力墙的内部的密度值也会随之发生变化，它会随着温度差值的变化程度而增大或是减小。但在实际的建筑应用之中，混凝土对于整个剪力墙而言，在高温的环境下是有一定的缓解作用的，但是这种性能也有弊端，就是当剪力墙周围的温度下降的时候，墙表面的温度降低，但是由于混凝土的温度滞后性，使得剪力墙内部的温度不会很快的降低下来，在一段时间内，墙内部还是会处于一个温度较高的状态，外部和内部的温差会造成对剪力墙结构的破坏。

四、实验结果分析

在水平的作用力下，SRC墙主要在受力的过程中以内部的形变为主，墙板与边框都各自拥有一段位移，且通过不同作用力的大小，位移的长短也会有所改变，同时在剪力墙形变的过程中考虑了在蒙皮结构下的情况以及无蒙皮结构的情况。最后分析了剪力墙在不同的受力状态下、不同的结构层次下和不同的温度场所下，抗剪力的不同情况。

结论：通过全文对钢骨混凝土剪力墙抗剪性能的分析，可以得出以下两条条结论。第一，传统的理论框架不能直接应用于超低边框的剪力墙分析中。第二，钢骨混凝土剪力墙超低边框的受力程度分析必须要分成两部分来进行受力分析，之后再对其进行加和。

参考文献：

[1]陈晓坤,管成旭.国外主要装配式预制混凝土结构体系概述[J].广东土木与建筑,2020,27(07):11-16.

[2]翁泽松,陈星,苏恒强.装配式新型组合钢板剪力墙的创新实践[J].广东土木与建筑,2020,27(07):17-22.