雙層鋼板組合剪力墻技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用和創(chuàng)新

【摘要】雙層鋼板組合剪力墻技術(shù)在超高層工程中的應(yīng)用減少了墻體厚度，特別是在寸土寸金的城市中心區(qū)，可以有效提高建筑面積實用率，節(jié)約土地資源，增加產(chǎn)品市場競爭力，是一項實用性很強的技術(shù)。本文分享該技術(shù)在超高層建筑上的應(yīng)用案例，并創(chuàng)新解決實際操作中的技術(shù)難點，旨在為類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】雙層鋼板組合剪力墻;超高層住宅;技術(shù)創(chuàng)新

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.117

目前一線城市地價房價居高不下，土地資源非常緊張，新開發(fā)項目容積率普遍較大，同時為保證園林景觀的高標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致建筑不斷往高處發(fā)展，超高層居住建筑受到國人生活習(xí)慣影響，戶型結(jié)構(gòu)沿用普通高層居住建筑，因此大多仍然采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，而雙層鋼板組合剪力墻體積較小的優(yōu)勢非常顯著，在實際工程中進(jìn)行創(chuàng)新，簡化施工，解決好各項施工難題將帶來很大的社會效益。

1、技術(shù)應(yīng)用

剪力墻作為主要的抗側(cè)力構(gòu)件，廣泛應(yīng)用在高層超高層建筑中。而目前國內(nèi)采用的剪力墻形式主要有現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻、預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻和雙層鋼板組合剪力墻三種，這三者各有優(yōu)缺點：（1）現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻技術(shù)成熟，施工難度小，但需要大量模板，現(xiàn)場占地面積大，施工作業(yè)量大，工期較長;（2）預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，縮短工期，但是墻體重量大，運輸安裝工作量大，現(xiàn)場吊裝困難;（3）雙層鋼板組合剪力墻用于超高層建筑時，相對前兩種形式而言，墻體體積較小，但是其豎向焊縫多，而且需采用墻身拉結(jié)筋與墻身鋼板開孔塞焊或焊接鋼板固定雙片墻身鋼板，施工作業(yè)量大，工期較長。

廣州市某超高層住宅項目就是個典型案例，總建筑面積65551.8m2，地下4層，住宅地上首層為框支轉(zhuǎn)換層，層高8.6m，總層數(shù)50層，總高度175.2m。如果采用傳統(tǒng)鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，五層以下大多剪力墻厚度將超過0.8m，嚴(yán)重影響建筑實用率。因此該項目經(jīng)過多方探討和論證，該項目采用部分框支-剪力墻結(jié)構(gòu)，核心筒采用0.7m厚的雙層鋼板組合剪力墻，這種結(jié)構(gòu)形式有效地節(jié)省了建筑空間，同時給結(jié)構(gòu)提供較大的剛度，但是鋼板剪力墻施工的難度也凸顯出來了，如何簡化施工，解決好各項施工難題成了該項目的重點之一。

鋼板組合剪力墻的墻體外包鋼板和內(nèi)填混凝土之間的連接構(gòu)造，目前工程中主要有下面四種方式（如圖一）：

a型和b型連接方式施工難度較低，但是兩片鋼板墻之間的聯(lián)系少，需在澆筑內(nèi)部混凝土?xí)r采取對鋼板的穩(wěn)定采取一定的措施。c型和d型連接方式，兩片鋼板墻之間形成良好的連接體系，澆筑內(nèi)部混凝土?xí)r不需要另外采取支撐措施，但是c型連接在內(nèi)部焊接綴板，施工難度大;d型連接需要在鋼板上鉆大量螺絲孔，對鋼板強度有損耗。

（1）采用前文提到的栓釘或T型加勁肋連接（a型b型），則需要解決澆筑混凝土?xí)r鋼板的穩(wěn)定問題。該項目首層層高8m，為了防止混凝土澆筑時鋼板的傾倒，需額外做模板支撐體系，現(xiàn)場操作空間有限，較難實施。

（2）用綴板連接（c型），需將墻體沿高度方向分成5段，分段焊接完再進(jìn)行豎向拼裝焊接。這樣不利于剪力墻的垂直度，平整度的控制。

（3）采用對拉螺桿連接（d型），需約每800mm設(shè)置一道對拉螺桿，以抵抗混凝土澆筑時的側(cè)推力。剪力墻的鋼板為主要的受力構(gòu)件，大量的開孔對鋼板強度有一定的損耗，易形成較多應(yīng)力集中點。

2、技術(shù)創(chuàng)新

為了解決上述問題，該項目對鋼板-剪力墻構(gòu)造進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新。

首先用直徑12的鋼筋預(yù)制成單片鋼筋網(wǎng)骨架，起到相當(dāng)于c型里的綴板或d型里的對拉螺桿的作用;然后在鋼板墻上設(shè)置90mm寬的水平加勁板，防止鋼板的局部屈曲，同時焊接耳板，耳板上預(yù)留卡槽，卡槽的圓孔比縱向鋼筋直徑大10mm，方便縱筋穿過，卡槽的長縫寬度比縱向鋼筋直徑小3～4mm，既可以讓預(yù)制鋼筋架的水平拉筋順利通過，又能限制縱筋的移動。 單片鋼板在開敞的條件下，能便捷的完成內(nèi)部的焊接工作，待兩片外側(cè)鋼板完成拼裝后，內(nèi)部的鋼筋架插入耳板卡槽，便輕松地完成了兩片鋼板的連接。經(jīng)過試驗后，現(xiàn)場反饋焊接量較大，而且對每塊耳板上下對齊要求較高。于是再次對方案進(jìn)行了調(diào)整：取消水平加勁板和耳板，用兩根相對放置的角鋼代替卡槽。這樣焊接簡單，插槽位置的準(zhǔn)確度容易把握，效果更好。

通過成品鋼板作為剪力墻的外包模板將剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔圍閉，使得混凝土能夠通過剪力墻骨架拼裝件在頂面露出的敞口注入并填充滿剪力墻的內(nèi)腔，從而混凝土能夠與剪成品鋼板一體澆筑成型形成鋼板剪力墻。其中成品鋼板可以作為剪力墻的組成部分以及內(nèi)腔混凝土澆筑的施工支承模板，解決了超厚度混凝土澆搗施工難問題。在外包鋼板的兩側(cè)，各放置一層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與外包鋼板連接成一體，同時與70mm厚的混凝土結(jié)合，提高鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的抗裂、防火，防腐性能。從結(jié)構(gòu)受力上，通過頂部連接構(gòu)件、底部連接構(gòu)件、豎向支撐構(gòu)件和剪力墻骨架拼裝件組成的鋼構(gòu)架作為常規(guī)鋼筋混凝土剪力墻鋼筋骨架，在約束構(gòu)件區(qū)域形成由外包鋼板骨架與內(nèi)置鋼板共同受力的體系，在墻身區(qū)域形成外包鋼板骨架輔助內(nèi)包常規(guī)混凝土剪力墻鋼筋骨架受力的高穩(wěn)定鋼構(gòu)架體系，使得剪力墻周圍、底和頂形成穩(wěn)定的鋼構(gòu)架體系，鋼材強度高，有助于加強剪力墻的剛度，進(jìn)一步提高其抗剪能力，從而提高超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的整體剛度。

經(jīng)過一系列的改造，采用工廠加工半成品，現(xiàn)場組裝施工方便、吊裝方便、顯著減少施工焊接工藝，充分發(fā)揮分離式鋼板與拉桿、螺栓等構(gòu)件之間的相互作用，在鋼板墻的設(shè)計、制作安裝及驗收過程中做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量、較少環(huán)境污染。并且形成具有高承載力，抗震性能好，安全性能高，施工便捷的結(jié)構(gòu)體系。

結(jié)語：

該技術(shù)創(chuàng)新，初步取得了良好的市場效益，開發(fā)商和施工單位的滿意度很高，對后續(xù)的超高層裝配式施工提供了很好的參考，對裝配式施工，綠色施工的推廣具有非常重要的意義。在解決了鋼板混凝土剪力墻在施工過程中的吊裝難題的同時保證了鋼板剪力墻的整體性，對以后的超高層建筑鋼板剪力墻設(shè)計施工有非常大的參考價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ138-2001

[2]《高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》DBJ/T15-128-2017

作者簡介：

梁麗華（441302198101200529），女，1981年1月生，漢族，廣東廣州人，工作職務(wù)：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。