超高層建筑與鋼板混凝土組合剪力墻的發(fā)展和應(yīng)用

超高層建筑與與鋼板混凝土土組合剪力墻墻的發(fā)展和應(yīng)應(yīng)用陳大烺1300204020結(jié)構(gòu)工程超高層混合結(jié)構(gòu)體系系中，剪力墻是一種重要的的抗側(cè)力構(gòu)件件。在地震作作用下，核心心筒剪力墻不不僅承擔(dān)了大大部分地震剪剪力，而且還還起到了耗散散地震能量的的重要作用，，是超高層混混合結(jié)構(gòu)體系系抗震設(shè)計(jì)的的關(guān)鍵構(gòu)件。超高層建筑的的發(fā)展和應(yīng)用用鋼板混凝土組組合剪力墻的的發(fā)展和應(yīng)用用1.1超高層的定義義1972年8月在美國賓夕夕法尼亞洲的的伯利恒市召召開的國際高高層建筑會(huì)議議上，專門討討論并提出高高層建筑的分分類和定義。。第一類高層建建筑：9-16層（高度到50米）；第二類高層建建筑：17-25層（高度到75米）；第三類高層建建筑：26-40層（最高到100米）；超高層建筑：：40層以上（高度度100米以上）。我國民用建筑筑設(shè)計(jì)通則GB50352—2005規(guī)定：建筑高高度超過100m時(shí)，不論住宅宅及公共建筑筑均為超高層層建筑。1超高層建筑的的發(fā)展與應(yīng)用用1.2超高層的發(fā)展展1超高層建筑的的發(fā)展與應(yīng)用用1909年建成的紐約約“大都會(huì)會(huì)人壽保險(xiǎn)公公司大樓，到到2013年底，目前前世界最高的的100座建筑中，有有58座是從2005年底到現(xiàn)在的的7年中建成的。。就高度上超過過300米的超高層而而言，在1990年全球范圍內(nèi)內(nèi)僅有13座，而到了2013年底這一數(shù)數(shù)字已達(dá)到70左右，即在過過去的二十年年里增長了538%。單單在2013年就有十幾幾座超高層建建筑建成，為為歷史之最。。擁有最高建筑筑的主導(dǎo)性地地區(qū)已經(jīng)迅速速發(fā)生改變。。近至1990年，世界最高高的100座建筑中有80%位于北美，而而到2012年底這一比例例預(yù)計(jì)僅有20%，主導(dǎo)地區(qū)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向了亞洲（（42%，僅中國就占占34%）和中東地區(qū)區(qū)（32%，僅迪拜就占占21%）。1.3超高層的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式1超高層建筑的的發(fā)展與應(yīng)用用超高層建筑重重力荷載巨大大，結(jié)構(gòu)的重重力荷載代表表值可達(dá)數(shù)十十萬t以上，豎向構(gòu)構(gòu)件除需受很很大的豎向荷荷載外，在抵抵抗風(fēng)荷載和和地震作用也也需發(fā)揮巨大大作用。為滿足結(jié)構(gòu)的的承載力及延延性的要求，，充分發(fā)揮鋼鋼材與混凝土土的強(qiáng)度，降降低構(gòu)件尺寸寸，減輕建筑筑自重，提高高建筑使用空空間，鋼-混凝土組合在在超高層建筑筑得到了廣泛泛的運(yùn)用。1.3超高層的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式1超高層建筑的的發(fā)展與應(yīng)用用巨型鋼管混凝凝土柱、型鋼鋼混凝土柱，，內(nèi)置鋼桁架架斜撐混凝土土組合剪力墻墻、型鋼混凝凝土框架+混凝土核心筒筒結(jié)構(gòu)1.3超高層的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式1超高層建筑的的發(fā)展與應(yīng)用用例如深圳京基基100金融中心采用用型鋼混凝土土內(nèi)筒，鋼管管混凝土框架架體系，其中中大的巨型柱柱尺寸2.7m×3.9m。材料強(qiáng)度高高，混凝土為為C80，構(gòu)件含鋼鋼量大，為9.13%。1.3超高層的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式1超高層建筑的的發(fā)展與應(yīng)用用深圳京基金融融中心超高層層建筑型鋼混混凝土剪力墻墻的施工現(xiàn)場場情況。2.4鋼板混凝土土組合剪力墻墻的應(yīng)用2鋼板混凝土組組合剪力墻發(fā)發(fā)展與應(yīng)用2.1鋼板混凝土組組合剪力墻的的概念2鋼板混凝土組組合剪力墻發(fā)發(fā)展與應(yīng)用組合剪力墻由由內(nèi)填鋼板和和鋼筋混凝土土板組成，它它們之間通過過栓釘進(jìn)行連連接。2.2鋼板混凝土組組合剪力墻的的種類2鋼板混凝土組組合剪力墻發(fā)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)澆鋼板混凝凝土組合剪力力墻預(yù)制鋼板混凝凝土組合剪力力墻根據(jù)施工方法法與受力機(jī)理理的不同，可可分為兩類:現(xiàn)澆混凝凝土板－－鋼板組組合墻和和預(yù)制混混凝土蓋蓋板－鋼鋼板組合合墻。2.3鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻的發(fā)展展2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用上世紀(jì)60年代日本本提出了了在鋼板板支撐周周圍澆筑筑鋼筋混混凝土以以防止鋼鋼支撐的的屈曲，，使剪力力墻獲得得較好的的延性和和耗能能能力，并并在日本本名古屋屋地鐵公公車站率率先采用用了這種種內(nèi)置鋼鋼板鋼筋筋混凝土土剪力墻墻結(jié)構(gòu)。。核工業(yè)的的發(fā)展對對鋼板混混凝土組組合剪力力墻的設(shè)設(shè)計(jì)、發(fā)發(fā)展與應(yīng)應(yīng)用起到到了推動(dòng)動(dòng)作用，，19世紀(jì)80年代末到到90年代中期期，針對對于核電電廠對鋼鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻的使用用進(jìn)行了了大量的的研究。。在此之后后的一段段時(shí)間內(nèi)內(nèi)（90年代之前前）由于于缺少理理論研究究與實(shí)踐踐經(jīng)驗(yàn)，，鋼板混混凝土組組合剪力力墻并沒沒有得到到廣泛的的應(yīng)用，，與此同同時(shí)由周周邊框架架和內(nèi)嵌嵌鋼板組組成的純純鋼板剪剪力墻在在于20世紀(jì)70年代被提提出。早期鋼板板剪力墻墻主要應(yīng)應(yīng)用在美美國，加加拿大、、和日本本，如日日本鋼鐵鐵大廈、、東京新新宿的ShinjukuNomuraTower，神戶KobeCityHall，美國加加州的SylmarCountyHospital，達(dá)拉斯斯的HyattRegencyHotel等豎縫鋼板板墻構(gòu)造造加勁鋼板板剪力墻墻單元2.3鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻的發(fā)展展2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用2.3鋼板混混凝土組組合剪力力墻與應(yīng)應(yīng)用我國1989年的上海海新錦江江飯店、、都江堰堰災(zāi)后重重建幸福福家園、、75層337m的天津津津塔以及及昆明世世紀(jì)廣場場、深圳圳梅山苑苑都使用用了鋼板板剪力墻墻體系。。上海新錦錦江飯店店天津津塔塔2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用1995年，加拿拿大的Link研究了帶帶加勁肋肋的雙層層鋼板剪剪力墻。該組合墻墻的破壞壞模式是是拉桿模模型，在在大變形形情況下下還可利利用屈曲曲后強(qiáng)度度，具有有良好的的延性。。2000年，日本本九州大大學(xué)的Matsui、Hitaka等學(xué)者中中提出以以開縫鋼鋼板剪力力墻為基基礎(chǔ)，鋼鋼板兩側(cè)側(cè)外夾混混凝土板板，形成成開縫鋼鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻。開縫縫改變了了鋼板墻墻的受力力模式，，使鋼板板由剪切切變形轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閺潖澢冃涡巍?.3鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻的發(fā)展展2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用認(rèn)識到““傳統(tǒng)組組合墻””的不足足,2002年，美國國加州大大學(xué)的Astaneh-As提出“改改進(jìn)型，，組合鋼鋼板墻，，即在混混凝土板板和框架架梁柱之之間設(shè)縫縫，試驗(yàn)驗(yàn)中縫隙隙填充泡泡沫聚苯苯乙烯。。設(shè)置縫隙隙避免了了混凝土土板在加加載初期期直接參參與受力力發(fā)生破破壞;和未設(shè)縫縫組合墻墻相比，，設(shè)縫組組合鋼板板墻的損損壞程度度明顯降降低，結(jié)結(jié)構(gòu)的側(cè)側(cè)移變形形也有所所減小，，組合墻墻具有更更好的延延性和滯滯回性能能，滯回回性能更更為穩(wěn)定定。2.3鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻的發(fā)展展2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用2003年，clubley等人分析析了雙層層鋼板組組合墻，，又稱Bi-steel組合墻。。試驗(yàn)和有有限元模模擬結(jié)果果表明雙雙層鋼板板組合墻墻具有很很強(qiáng)的抗抗剪強(qiáng)度度。Bi-steel組合墻2004年HossainK.M.A.和Wright對壓型鋼鋼板組合合墻混凝凝土板和和壓型鋼鋼板進(jìn)行行了單調(diào)調(diào)和低周周反復(fù)加加載試驗(yàn)驗(yàn)，研究表明明組合墻墻的縱向向抗彎剛剛度能夠夠預(yù)防墻墻體過早早發(fā)生整整體屈曲曲。2.3鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻的發(fā)展展2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用1995年至今，，我國同同濟(jì)大學(xué)學(xué)的李國國強(qiáng)等，，清華大大學(xué)聶建建國、郭郭彥林等等，哈爾爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)董董莉、張張素梅等等，中國國建筑科科學(xué)研究究院孫建建超、蔣蔣冬啟等等都先后后對鋼板板混凝土土的結(jié)構(gòu)構(gòu)性能進(jìn)進(jìn)行了大大量研究究，研究究一致表表明：極限承載載力大、、滯回耗耗能能力力強(qiáng)、抗抗震性能能優(yōu)異。。董莉、張張素梅提提出的兩側(cè)開縫縫鋼板混混凝土組組合剪力力墻郭彥林提提出的防屈曲鋼鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻2.3鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻的發(fā)展展2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用雙鋼板混混凝土組組合剪力力墻試件件滯回曲曲線鋼筋混混凝土土剪力力墻試試件滯滯回曲曲線2.3鋼板混混凝土土組合合剪力力墻的的發(fā)展展2鋼板混混凝土土組合合剪力力墻發(fā)發(fā)展與與應(yīng)用用上海中中心高度：：632/603m結(jié)構(gòu)形形式：：巨型型框架架+核心筒筒+鋼外伸伸臂核心筒筒：鋼鋼板混混凝土土組合剪剪力墻墻核心筒筒混凝凝土最高強(qiáng)強(qiáng)度等等級：：C60狀態(tài)：：在建建2.4鋼板板混凝凝土組組合剪剪力墻墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混混凝土土組合合剪力力墻發(fā)發(fā)展與與應(yīng)用用武漢綠綠地中中心高度：：632m結(jié)構(gòu)形形式：：巨型型框架架+核心筒筒+鋼外伸伸臂核心筒筒：鋼鋼板混混凝土土組合剪剪力墻墻狀態(tài)：：在建建2.4鋼板板混凝凝土組組合剪剪力墻墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混混凝土土組合合剪力力墻發(fā)發(fā)展與與應(yīng)用用深圳平平安國國際金金融中中心高度：：660/597m結(jié)構(gòu)形形式：：巨型型支撐撐框架架+核心筒+鋼外伸伸臂核心筒筒：鋼鋼板混混凝土土組合剪剪力墻墻核心筒筒混凝凝土最高強(qiáng)強(qiáng)度等等級：：C60狀態(tài)：：在建建2.4鋼板板混凝凝土組組合剪剪力墻墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混混凝土土組合合剪力力墻發(fā)發(fā)展與與應(yīng)用用廣州東東塔高度：：530m結(jié)構(gòu)形形式：：巨型型框架架+核心筒筒+鋼外伸伸臂核心筒筒：雙雙鋼板板混凝凝土組組合剪剪力墻墻核心筒筒混凝凝土最高強(qiáng)強(qiáng)度等等級：：C80狀態(tài)：：在建建2.4鋼板板混凝凝土組組合剪剪力墻墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混混凝土土組合合剪力力墻發(fā)發(fā)展與與應(yīng)用用天津高高銀117大廈高度：：597m結(jié)構(gòu)形形式：：巨型型支撐撐框架架+核心筒核心筒筒：鋼鋼板混混凝土土組合合剪力力墻核心筒筒混凝凝土最高強(qiáng)強(qiáng)度等等級：：C70狀態(tài)：：在建建2.4鋼板板混凝凝土組組合剪剪力墻墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混混凝土土組合合剪力力墻發(fā)發(fā)展與與應(yīng)用用嘉陵帆帆影二二期高度：：468m結(jié)構(gòu)形形式：：巨型型支撐撐框架架+核心筒核心筒筒：鋼鋼板混混凝土土組合合剪力力墻核心筒筒混凝凝土最高強(qiáng)強(qiáng)度等等級：：C60狀態(tài)：：在建建三期塔塔樓：：34層，總總高度度174.8米。二期塔塔樓：：99層，總總高度度468米。裙樓：：6層，總總高度度40.33米。2.4鋼板板混凝凝土組組合剪剪力墻墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混混凝土土組合合剪力力墻發(fā)發(fā)展與與應(yīng)用用武漢中中心高度：：438m結(jié)構(gòu)形形式：：巨柱柱框架架+核心筒筒+伸臂桁桁架體體系核心筒：鋼鋼板混凝土土組合剪力力墻核心筒混凝凝土最高強(qiáng)度等等級：C60狀態(tài)：在建建2.4鋼板混凝凝土組合剪剪力墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混凝土土組合剪力力墻發(fā)展與與應(yīng)用大連國貿(mào)中中心大廈高度：433m結(jié)構(gòu)形式：：外巨柱框框架+內(nèi)型鋼混凝凝土筒體核心筒：鋼鋼板混凝土土組合剪力力墻核心筒混凝凝土最高強(qiáng)度等等級：C60狀態(tài)：在建建2.4鋼板混凝凝土組合剪剪力墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混凝土土組合剪力力墻發(fā)展與與應(yīng)用北京國貿(mào)三三期高度：330m結(jié)構(gòu)形式：：型鋼混凝凝土框架+核心筒核心筒：鋼鋼板混凝土土組合剪力力墻核心筒混凝凝土最高強(qiáng)度等等級：C60狀態(tài)：已建建成2.4鋼板混凝凝土組合剪剪力墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混凝土土組合剪力力墻發(fā)展與與應(yīng)用北京財(cái)富中中心二期辦辦公樓高度：265m結(jié)構(gòu)形式：：鋼管混凝凝土框架+鋼筋混凝土土核心筒核心筒：鋼鋼板混凝土土組合剪力力墻核心筒混凝凝土最高強(qiáng)度等等級：狀態(tài)：在建建2.4鋼板混凝凝土組合剪剪力墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混凝土組組合剪力墻發(fā)發(fā)展與應(yīng)用南昌綠地紫峰峰大廈高度：268m結(jié)構(gòu)形式：鋼鋼板混凝土組組合剪力墻核心筒：型鋼鋼混凝土組合合剪力墻核心筒混凝土土最高強(qiáng)度等級級：C60狀態(tài)：在建2.4鋼板混凝土土組合剪力墻墻的應(yīng)用2鋼板混凝土組組合剪力墻發(fā)發(fā)展與應(yīng)用鹽城廣播電視視塔主塔高度：195m結(jié)構(gòu)形式：八八角筒+四角剪力墻+框架核心筒：雙鋼鋼板混凝土組組合剪力墻核心筒混凝土土最高強(qiáng)度等級級：C50狀態(tài)：已建成成2.4鋼板混凝土土組合剪力墻墻的應(yīng)用2鋼板混凝土組組合剪力墻發(fā)發(fā)展與應(yīng)用中國國家博物物館高度：42.5m結(jié)構(gòu)形式：多多筒體+部分框