雙鋼板-混凝土組合剪力墻與鋼梁連接節點綜述

陳琦

摘 要 本文對雙鋼板-混凝土組合剪力墻與鋼梁連接節點形式進行簡要總結，對比分析各連接節點的特點，為今后墻梁節點設計工作提出建議。

關鍵詞 雙鋼板-混凝土組合剪力墻;墻梁節點;抗震性能;組合結構

引言

隨著經濟社會的快速發展，高層建筑越來越成為主流，有利于更大程度利用土地資源，而剪力墻結構作為高層建筑的重要受力體系，提高墻體承載力和變形耗能能力一直是國內外學者的研究焦點，近些年來，雙鋼板-混凝土組合剪力墻以其良好的抗震性能，越來越受到各界關注，國內外學者對于組合墻體構造措施的研究愈加成熟，但是在組合墻與鋼梁連接節點方面的研究還不完善，墻梁節點設計是實現“強節點”的重要環節，直接影響到整體建筑的安全，因而，墻梁節點設計在雙鋼板-混凝土組合剪力墻體系中至關重要。

1混凝土剪力墻與鋼梁連接節點

1.1 預埋件節點

預埋件在工程中鋼結構與混凝土之間協同工作的常見方式，預埋件節點形式的主要內容為：鋼板等預埋件的一側與鋼梁連接，另外一側則與栓釘或錨筋焊接，整體澆筑在混凝土墻體內，已達到將鋼梁內力傳送到墻體，其中鋼梁與預埋件之間可采用螺栓連接、焊接、栓焊連接，而埋件厚度以及栓釘錨筋的數量則是根據鋼梁內力。此類節點的傳力機理較為明確，但是此節點剛度較小，接近鉸接節點，承載力較低，所需栓釘錨筋數量較多，鋼板埋件的厚度較厚，另外，節點在反復荷載作用下會出現周圍混凝土的壓碎脫落，存在一定安全隱患。

1.2 型鋼鋼骨節點

為增強節點剛度和承載力，參考鋼結構中梁柱、梁梁節點形式，提出型鋼鋼骨節點，其主要連接為：先在混凝土墻體邊緣設置鋼骨柱或鋼骨梁，再與外部鋼梁連接，其中鋼骨柱與鋼梁采用外伸牛腿，與鋼梁可采用鉸接和剛接兩種方式，而鋼骨梁則與鋼梁之間直接用高強螺栓連接。此類節點的剛度和承載力較高，但鋼梁與墻內部型鋼的傳力機理較為復雜，且節點在反復荷載作用下仍會出現周圍混凝土的壓碎脫落，存在一定安全隱患。

2008年，戴紹斌等人[1]為研究鋼梁與混凝土墻剛性節點在地震作用下受力特性，加工制作了3個足尺節點試件，對其進行擬靜力試驗，結果表明，此種剛接節點在反復荷載作用下具有良好的承載力和耗能能力，其中鋼梁翼緣與端板的焊接質量直接影響節點受力，并建議盡量采取規格較大的高強螺栓，且端板厚度滿足平面內強度和平面外穩定即可。

2雙鋼板-混凝土組合剪力墻與鋼梁連接節點

2.1 H型鋼組合剪力墻與鋼梁節點

2014年，金天德等人[2-3]提出了一種組合型鋼管混凝土墻與鋼梁的剛接節點，以若干個H型鋼縱向焊接成一字型組合墻體，鋼梁則布置在端部H型鋼的兩翼緣板之間，鋼梁端部采用翼緣擴寬的措施，將塑性鉸外移，以實現“強節點、弱桿件”設計原則，另外，此節點傳力直接明確，無須在墻體內部設置埋件和內隔板，可明顯降低施工難度，制作方便。

2.2 隔板節點

與鋼結構中梁柱節點類似，鋼梁與鋼板-混凝土組合剪力墻采用內隔板與外伸隔板兩種形式，在組合墻體的端部腔體內設置隔板，將鋼梁的內力傳送到墻體。此節點的傳力機理較為明確，但存在自身局限性，由于墻板通常較薄，隔板與之只能采用角焊縫連接，強度和變形能力較差，且組合墻體的厚度小，其內隔板尺寸受到限制，傳力效果有所下降，另外，隔板的設置將不利于混凝土的澆筑，對混凝土受力性能產生影響。

2.3 端板型節點

2016年，李硯波等人[4]提出一種新型端板式節點，鋼管束組合墻端部外貼端板，一側采用橫貼板與墻身鋼板焊接，另一側與鋼梁栓焊連接，通過端板以達到良好傳力效果，設計制作了3個端板型節點試件，在低周反復荷載下進行擬靜力試驗，對比分析得知：此節點具有良好的抗震性能，增加端板厚度有利于提升節點承載力，梁翼緣的加厚便于梁端塑性鉸外移，以達到“強節點、弱桿件”設計準則。

2.4 肋板型節點

此節點在鋼梁上下翼緣的兩側均設置橫向肋板，已達到將鋼梁內力直接通過肋板傳送到組合墻體。2016年，陳志華等人[5]進行擬靜力試驗研究肋板型墻梁剛接節點的抗震性能，結果表明，該節點將塑性鉸位置移至肋板末端，避開墻梁交界區域，大大改善節點的受力性能，其等效粘滯阻尼系數為傳統混凝土節點的四倍，具有更高的延性和變形耗能能力。

3墻-梁節點設計的若干問題

組合墻體與鋼梁節點設計仍需要考慮以下問題：

①“強節點”的設計準則，節點的高承載力和良好的變形耗能能力。②墻體內部的傳力方式需考慮組合墻體的薄厚度條件，滿足基本的構造要求。③剪力墻結構常用于高層建筑，節點外觀造型是否影響使用效果，也是一大考慮因素。

4結束語

本文對雙鋼板-混凝土組合剪力墻與鋼梁連接節點形式進行簡要總結，多種節點各具優點，在節點設計中應綜合考慮。隨著研究人員對連接節點的深入研究，墻梁節點將在形式、結構試驗、承載力計算、數值模擬等方面得到進一步發展，也為未來的工程應用提供借鑒參考。

參考文獻

[1] 戴紹斌，張亮權，黃俊.混合結構中鋼梁與混凝土墻剛性節點的擬靜力試驗[J].武漢大學學報（工學版），2008，41（1）：72-76.

[2] 金天德.組合型鋼管混凝土柱與鋼梁的剛接節點[P].中國：102995758B，2014-09-24.

[3] 金天德，葉再利.H型鋼拼接組合鋼管混凝土墻/柱構件協同工作性能分析[J].建筑結構學報，2015，（9）：64-69.

[4] 李硯波，曹晟，陳志華，等.鋼管束混凝土組合墻-梁翼緣加強型節點抗震性能試驗[J].天津大學學報，2016，49（z1）：41-47.

[5] 李杰，陳志華，張曉萌，等.無邊緣構件鋼管束剪力墻的墻梁節點抗震性能試驗研究[J].振動與沖擊，2016，35（21）：159-165.