格構式混凝土墻體結構性能研究進展

摘要：為解決建筑高耗能、高污染等問題，國家正在積極推動綠色、節能、環保墻體結構的發展。格構式混凝土墻結構體系作為一種新型墻體結構，具備保溫節能、隔聲耐火、輕質承重、施工便捷和環保等多項優勢，近年來成為研究和應用的熱點。簡要介紹了格構式混凝土墻體結構，歸納總結了格構式混凝土墻體的軸壓、抗酸侵蝕、熱工、隔聲、耐候、抗震等性能，提出現階段格構式混凝土墻體研究中的問題和不足。諸多研究表明：格構式混凝土墻體結構的發展，是建筑材料循環利用和建筑垃圾資源化的重大需求，可用于建筑結構抗震設計；未來可從新型材料、整體結構防火、復雜環境下凍融等方面提升其物理性能，結合減震技術開展可恢復功能性、高層應用方面的研究，進一步提高其抗震性能，為格構式混凝土墻體及其結構的廣泛應用提供重要的科學依據和技術保障。

關鍵詞：格構式混凝土墻體；墻體形式；力學特性；抗震性能

中圖分類號：TU375.4 文獻標志碼：A

本文引用格式：唐柏贊，余廣汕，龔凱，等. 格構式混凝土墻體結構性能研究進展[J]. 華東交通大學學報，2024，41（5）：115-126.

Research on Structural Performance of Latticed Concrete Wall

Tang Baizan， Yu Guangshan， Gong Kai， Zhuang Haiyang， Liu Xuchen， Zhang Ji， Guo Wenjie

（State Key Laboratory of Performance Monitoring and Protecting of Rail Transit Infrastructure，

East China Jiaotong University， Nanchang， 330013， China）

Abstract： To solve the problems of high energy consumption and high pollution of buildings， China has been actively promoting the development of green， energy-saving and environmentally friendly wall structures. Among them， as a new type of wall structure， the lattice concrete shear wall structure has multiple functions such as heat preservation， energy saving， sound insulation， fire resistance， light weight bearing， convenient construction and environmental protection， becoming a hot spot of application and research in recent years. This study briefly introduces the form of lattice concrete wall structure， summarizes the axial compression， corrosion resistance， thermal， sound insulation， weather resistance， seismic and other properties of lattice concrete wall， and puts forward the problems and deficiencies in the research of lattice concrete wall at present. It shows that the development of lattice concrete wall structure is a major demand for the recycling of building materials and construction waste， which can be used for seismic design of building structures. In the future， its physical properties can be improved from the aspects of new materials， overall structural fire prevention， freeze-thaw in complex environment， etc.， and the research on recoverable functionality and high-rise application can be carried out in combination with shock absorption technology to further improve its seismic performance. It provides important scientific basis and technical support for the wide application of lattice concrete walls and their structures.

Key words： lattice concrete wall; wall form; mechanical properties; seismic performance

Citation format： TANG B Z， YU G S， GONG K， et al. Research on structural performance of latticed concrete wall[J]. Journal of East China Jiaotong University， 2024， 41（5）： 115-126.

在國家推進“雙碳”戰略的背景下，建筑業作為能源消耗和碳排放的主要來源，成為了我國實現低碳發展的關鍵行業[1]。在建筑領域，迫切需要用具有良好保溫性能、節能、節土、環保的新型墻體材料來替代那些保溫性能差、能耗高的傳統建筑材料[2]。

格構式混凝土墻體作為一種新型墻體，主要包括水泥聚苯模殼（EPSC）格構式墻體（國外稱“ICF”或“RASTRA”墻體）、密肋復合墻體、現澆磷石膏-網格式框架組合墻等墻體體系。EPSC格構式混凝土墻體是從國外引進并結合我國設計和施工經驗研發的一種集保溫節能、隔聲耐火、輕質承重、施工便捷、環保等于一體的新型墻體，構造示意圖如圖1所示；密肋復合墻體主要包括密肋框格、填充砌塊以及隱形邊框構成，構造示意圖如圖2所示；現澆磷石膏-網格式框架組合墻等墻體體系為我國自主研發，是在框架墻的基礎上內嵌磷石膏實現，與密肋復合墻體類似，可應用多個建筑場景。

與實心混凝土墻相比，格構式混凝土墻體形式可大大節約建筑材料，并因其多項優勢被廣泛應用于住宅、酒店、廠房以及鐵路隔音墻體等建筑結構中。因模殼在工廠預制，在施工工程不需要模板支護，可節省施工時間加快施工進度，符合我國建筑施工的特點。這種墻體結構既能方便快捷地施工，減少噪音和塵土污染，又具備建筑節能環保、保溫隔熱、抗震抗裂、隔音輕質和承重能力強等多種優點。本文通過對格構式混凝土墻體的軸壓性能、熱工性能、隔聲性能、耐候性能、抗震性能等結構性能進行綜述分析，為格構式混凝土墻體的研究和工程應用提供參考。

1 EPSC格構式混凝土墻體

1.1 材料形式

EPSC格構式混凝土墻體按構件布置可分為內墻和外墻，樓板與墻體的連接方式如圖3所示。外層模殼主要是由輕質材料EPS構成，具有極高的靈活性，可以根據施工需求進行精細切割，從而滿足不同尺寸的要求。模殼構件在建筑施工中起著模板和墻體保溫層的雙重作用。在施工階段，通過拼接標準構件、實心平板構件和邊端構件，形成了相互連接的網格式空腔，模殼構件充當混凝土澆筑模板。在使用階段，模殼構件則轉變為墻體的保溫隔熱層。模殼根據形式不同可分為十字形、米字形、模塑聚苯乙烯保溫模塊以及保溫砌模，如圖4所示。

通過改良材料配方，可以增強格構式混凝土墻體在抗壓和抗拉方面的性能，并且提高其經濟效益。這種材料優化的方法有助于實現結構性能和成本效益之間的平衡，為格構式混凝土墻體的廣泛應用提供新的可能性。在抗壓性能方面，莫磊[3]開展了EPS輕集料混凝土配合比試驗，分析了影響EPS混凝土性能的相關因素，并基于力學性能試驗獲得了最優配合比。Babu等[4]在EPS混凝土中摻入一定濃度的硅粉與不加硅粉做對照試驗，發現前者的密度是后者的2倍，并且其強度是后者的3倍，說明添加一定濃度的硅粉可有效提高EPS混凝土的抗壓性能。Miled等[5]對3種孔隙率為10%～50%的EPS輕骨料進行了抗壓試驗。試驗結果證實了EPS混凝土抗壓強度存在粒徑效應。并進一步觀察到這種尺寸效應對于低孔隙率混凝土的影響非常明顯，而對于孔隙率較高的混凝土影響則可以忽略不計。Garth[6]通過將85%的礦化木屑與15%的水泥混合制成墻體材料，并對其進行了擬靜力試驗。試驗結果表明，這種新型墻體材料的抗壓強度相較于傳統材料有所提高。抗拉性能方面，徐陽等[7]成功研發了一種以植物纖維混凝土為原料的模殼。由于植物纖維本身具有較高的抗拉強度和良好的延伸性，這種新型模殼能顯著增強混凝土在抗拉、抗彎、抗沖擊以及韌性等性能。經濟性方面，孫利銘[8]通過計算現有輕骨料的傳熱系數對其進行篩選，篩選出性價比較高的輕骨料，實現了降低建筑成本的目標。

經過廣泛的實驗研究和多種改良添加劑的使用，研究人員開發了多種改良方法和配方。這些改良后的墻體材料在力學性能、耐久性以及其他相關的物理性能方面都有了顯著的提高，為實際的工程應用提供了重要的參考依據。然而，在眾多現有的改良研究中，提出的改性配方比較分散，即便是非常相似的改性方法，也可能得到不同的性能指標。因此，如何將這些材料改性方法或配方進行歸納、整理和加工，形成一套能夠指導格構式墻體實際工程應用的成果，仍然是一個亟待解決的問題。此外，將工業廢棄物如礦渣、粉煤灰與EPS混凝土相結合，也成為了未來研究的熱點之一。

1.2 軸壓性能

曹啟坤等[9]研究了配筋率、有無模殼因素對EPSC格構式墻體的軸心抗壓性能影響，其試件荷載-位移曲線如圖5所示，研究發現軸壓性能隨著配筋率的增加而增強，模殼與墻體相互作用增強了墻體的軸壓能力。宋春玲等[10]研究了偏心距對HR-EPS剪力墻的影響，發現偏心距對HR-EPS墻的承載力影響較大，偏心距越大，墻體的承載力越小；從破壞形態看，隨偏心距增大破壞位置由底部轉移到中部。

綜上，軸壓承載力受配筋率、偏心距的影響，但整體上軸向壓縮性能的變化并不明顯，通過適量摻加粉煤灰也可以提高墻體的抗壓變形能力。然而，目前的研究大多集中在對縮尺十字形墻體的模擬上，未來還需要開展以下幾方面的研究工作：① 加強對高強格構式墻體的研究工作，形成完整的理論體系，為設計和施工提供理論指導；② 進一步完善足尺試件的試驗研究或考慮試件尺寸效應，真實反映原型構件的實際受力性能，力求數據和理論的準確；③ 雖已有一些改善格構式墻體受壓性能的措施被提出，但材料用量尚需要進一步研究明確。

1.3 抗酸侵蝕性能

為了研究EPS模塊在不同酸、堿環境下的耐久性，Bagon等[11]比較了相同濕密度的聚苯乙烯混凝土和珍珠巖混凝土在海水（堿性）環境下的力學性能。聚苯乙烯混凝土的抗壓強度、彈性模量和斷裂模量均顯著高于珍珠巖混凝土。楊勝光等[12]對水泥聚苯模殼在不同pH值模擬酸雨溶液中的抗酸侵蝕性能進行了研究，分析了酸雨對模殼耐壓性和線膨脹系數的影響，結果表明：隨侵蝕齡期增加，模殼的質量損失率、抗壓性能和抗折能力呈現先增加后減少的趨勢，而壓折比則呈現先減小后增大的趨勢。圖6為酸性環境下水泥聚苯模殼抗壓強度變化規律。

EPS模殼在酸堿環境下的力學性能研究對于解決墻體老化和開裂問題具有重要意義。然而，為了使格構式混凝土結構得到廣泛應用，還需要更多的耐久性研究。這包括在單一和多因素作用下的破壞機理，以及環境與荷載耦合作用下的實際耐久性。特別是在復雜環境下，格構式混凝土結構的耐久性研究需要進一步加強，以完善其理論體系，確保結構的穩定性和安全性。

1.4 熱工性能

目前我國廣泛采用的多種傳統保溫材料在防火方面存在明顯不足。當火災發生時，這些材料在高溫作用下，抗壓強度和抗震能力通常會大幅降低，這無疑增加了建筑物的安全風險。因此，增強保溫材料的防火能力，確保它們在極端高溫環境下能夠保持必要的結構穩定性，對于提升建筑安全至關重要。Koju等[13]采用電阻加熱法進行熱試驗，試驗考慮了內部傳熱，并通過穩態傳熱方法測得EPS輕質混凝土夾芯板在低、常、高和極端溫度下的總傳熱系數。孫洪明等[14]對各種規格改性水泥聚苯模殼格構式自保溫墻體的熱阻值進行了深入研究，如圖7所示，耐火極限試驗顯示，當火焰溫度達1 080 ℃并持續燃燒3 h，同時在頂部加載96 t荷載時，墻體仍然完整，背火面溫度僅上升5 ℃。這些墻體的耐火隔熱性、耐火承載力、耐火完整性均滿足《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）對墻體耐火極限的要求。劉加強等[15]對EPSC格構式墻體在不同厚度下的傳熱系數和熱惰性指標進行了計算分析。他們發現，對于厚度為250 mm厚度EPSC外墻的傳熱系數和熱惰性指標分別0.706 4 W/（m2·K），5.086 3。

綜上所述，現有的研究多集中在探討格構式混凝土單面墻體的防火特性，對于整體結構防火研究相對不足。因此，未來的研究應加強格構式結構的耐火性能與防火設計，目標是建立復雜火災環境下格構式結構的通用設計理論。同時，研究還應包括在復雜環境下格構式結構的耐火韌性設計方法，目的是全面提高格構式結構的被動防火能力和災后恢復能力，確保結構在火災中不會發生垮塌。

1.5 隔聲性能

良好的隔音效果能夠為居住者營造出更加舒適和寧靜的居住及學習空間。邵云波等[16]通過空氣聲計權隔聲量檢測方法，研究了EPSC墻體的隔聲量，如圖8所示，研究表明，250 mm的EPSC墻體能夠有效吸收噪聲，具有良好的隔聲效果；研究結果符合《聲學 房屋和建筑物結構隔聲測試 第3部分：建筑物結構空氣聲隔聲的實驗室測量》（GB/T 19889.3—2005）的要求。劉加強等[15]根據質量隔聲定律，對300 mm和350 mm厚度的EPSC墻體進行計權隔聲量計算，兩者的計權隔聲量分別為54.0 dB和54.4 dB。

綜上，EPSC墻板能夠有效吸收噪聲，并且具有良好的隔聲效果。未來的隔聲材料發展將傾向于采用EPS材料與粘彈性高分子材料復合，或者在EPS材料中添加有機、無機或金屬填料的方式，以提高面密度和隔聲性能。這一趨勢明確表明，復合材料和填料的使用是提高隔聲性能的有效方法。

1.6 耐候性能

耐候性是衡量結構在不同自然環境下抵抗退化、降解和損壞能力的指標。邵云波等[16]對EPSC格構式混凝土墻體進行了凍融循環試驗。在25次循環凍融試驗后，墻體的質量和抗壓強度無明顯變化，根據試驗結果評估EPSC模殼壽命可達50年以上。墻體耐候性能如表1所示。

目前，關于格構式混凝土的抗凍性能研究大多只考慮凍融循環單一影響，忽視了氯鹽等環境因素及與荷載共同作用的復雜情況。此外，改善抗凍性能的措施也相對匱乏，缺乏對材料耐久性、結構設計和施工工藝等多方面因素的綜合考量。為了深入探究格構式墻體的抗凍性能，未來的研究需要綜合運用室內外試驗，全面收集相關數據，并從微觀和宏觀兩個層面對其性能進行評估。這將有助于豐富和完善凍融作用下的損傷機理和理論，從而為格構式混凝土墻體在實際工程中的應用提供更加有力的科學支撐。

1.7 抗震性能

在強震作用下，結構水平位移較大，易造成嚴重的非結構性破壞。因此，對于結構抗震性能的研究顯得尤為重要。Mehrabi[17]開展了木框架墻體、鋼框架墻面板及格構式混凝土墻體（ICF）試件的水平往復荷載試驗研究，研究表明，格構式混凝土墻體的平面內橫向強度和剛度均高于相同高長比的木材和鋼柱墻。Dusicka等[18-19]開展了兩種不同的長寬比（H/L=0.89，2.67）、不同豎向荷載條件的ICF墻體擬靜力試驗，采用在ICF模板開口處插入金屬絲網和在混凝土中加入鋼纖維兩種方法，以提升SGICF墻體平面內抗震性能。張微敬等[20]開展了剪跨比為1.13，2.02的大網格墻擬靜力試驗，并提出了等效普通剪力墻的計算方法，研究表明：大網格墻可用于六層及以下的建筑，并適用于抗震烈度八度的場地。周中一等[21]，曹萬林等[22]，張勇波等[23]對保溫模塊單排配筋再生混凝土剪力墻開展了系列擬靜力試驗，系列試驗較完整體現了不同高寬比（高、中高、低矮）、不同構造形式（一字形、L形）和不同厚度剪力墻的抗震性能，結果表明保溫模塊及其面層砂漿對剪力墻抗震性能有顯著影響，模塑聚苯乙烯保溫模塊單排配筋再生混凝土剪力墻可用于村鎮底層和多層抗震結構中。Asadi P等[24]提出格構式混凝土墻體系統的折減系數，通過非線性靜力分析（Pushover）和混凝土塑性損傷模型（CDP）確定了ICF墻體系統的延性降低系數。通過數值模擬和實驗結果的分析，他們認為在高地震風險區格構式墻體的延性符合抗震設計要求。

Lopez等[25]對矩形和T形截面的ICF（內嵌混凝土）墻體進行了平面彎曲實驗，驗證了彎矩的解析模型，研究了細長的格構式混凝土墻體的變形能力，并對其變形能力、剛度、耗能和強度進行了評估。實驗中，他們將最后一個峰值循環的耗散能量（ELC）與每個試件在不同側向位移水平下第一個峰值循環的耗散能量（EFC）進行了歸一化比較。ELC/EFC比值結果如圖9所示。從圖中可以觀察到，在較大的位移角范圍內，能量耗散比介于0.4到1之間。這項研究表明，ICF墻體具有良好的非彈性變形能力和穩定的力學響應，其力學特性與傳統的鋼筋混凝土墻體相近。

李小軍等[26]進行了斜向肋格和傳統格構式混凝土墻體擬靜力試驗，如圖10（a）所示，在試驗中兩種墻體結構表現出類似的剪切破壞。結果表明：在傳統正交墻體的基礎上增加斜向肋格可提升墻體剛度和抗震性能，模殼和墻體的協同作用可增強結構的耗能能力。唐柏贊等[27]通過框架-格構式混凝土填充墻的振動臺實驗探究了墻體房屋在地震作用下的動力響應，通過觀察框墻破壞情況，分析加速度放大系數變化、層間位移和應變規律，評估框架-格構式混凝土填充墻抗震性能，見圖10（b），實驗顯示，在漸進地震激勵下，EPSC的表面部分區域開始變形，格構梁和格構柱出現一些水平、環形裂縫，RC框架未發生明顯破壞。

上述研究表明，通過實驗和數值模擬驗證，格構式混凝土墻體在開裂荷載和耗能能力方面均符合抗震設計標準。然而，受實驗條件限制，目前對格構式墻體的研究尚不完善，未來研究中需要注意以下事項：① 現階段研究主要圍繞縮尺模型開展，而材料及構件的尺寸效應、相似關系的處理將直接影響結構受力性能分析，需對試驗結果進行準確分析。② 與擬靜力試驗相比，格構式墻體的振動臺試驗主要集中于框架填充墻結構。未來的研究應擴展到多層格構式墻體剪力墻的三維試驗，以探索多層結構在實地震作用下的抗震行為和破壞機制。③ 有限元分析能夠模擬結構的動力響應，并在多工況和復雜荷載下進行動力學分析，為實際工程提供有價值的參考。與試驗研究相比，數值模擬的研究相對較少。因此，亟需在已有試驗研究的基礎上，進一步完善有限元分析方法，以提高其在工程實踐中的應用價值。

2 密肋復合墻體

2.1 抗震性能

密肋復合墻結構體系作為一種裝配式建筑結構，具有施工速度快、輕質節能等優點，并有著良好的抗震性能。姚謙峰等[28]研究發現，密肋復合墻的四種常見的損傷形式分別為剪切、彎曲、剪切滑移以及復合型。郭猛等[29]運用ETABS程序對墻體在不同密肋框格構形式下的動力特性進行了研究，結果表明密肋框格與外框架協同工作能有效提升結構的剛度和抗震性能。賈穗子等[30]對正交肋格和斜交肋格框支密肋復合墻進行了擬靜力試驗，研究表明采用斜向肋格的砌筑方法可改善墻體的延性、抗倒塌能力和耗能能力。田鵬等[31]通過擬靜力試驗研究鋼骨外框密肋復合墻體性能，發現其抗剪承載力和開裂荷載較普通密肋復合墻體有所提高。劉佩等[32]使用輕鋼龍骨取代傳統鋼筋，通過對比發現新型密肋復合墻結構體系遵循“砌塊-框格-外框”的破壞順序，抗剪承載力比傳統鋼筋混凝土密肋復合墻提高了50%以上，具有優越的抗震能力。袁泉等[33]采用擬靜力試驗研究型鋼骨架和斜交肋格組合裝配的密肋復合板結構的抗震性能，觀察各種類型墻體的破壞形態，如圖11所示（MW-1，MW-2分別為正交與斜交鋼筋混凝土；SMW-1，SMW-2分別為正交與斜交型鋼混凝土），結果表明，采用斜交肋格的設計可顯著增強墻體的抗剪承載力和側向剛度，同時也有效地提升了結構耗能能力和剛度。

孫靜等[34]利用局部損傷值，并基于能量分析方法，構建了一種整體損傷指標，用于評估高溫后密肋復合墻體框格單元的承載能力；根據評估結果顯示，隨著受熱時間增加，框格單元的剩余承載力變化呈現出先快后慢的趨勢。此外，與雙面受熱相比，單面受熱的框格單元更快達到其極限承載力。這一現象主要是由于單面受熱導致溫度分布不均，進而引發了較大的面外位移，從而加速了結構損傷的累積過程。

密肋復合墻體在框格的基礎上內嵌砌塊，其受力原理本質上與“米”字形格構式混凝土墻體相似。姚謙峰等[35]針對密肋復合墻體提出了一種簡化模型，計算簡圖如圖12所示。

等效斜撐的彈性模量按下式計算

[Eeq=ηVcEc+VqEq] （1）

式中：Ec， Eq分別為原墻板中混凝土、砌塊的彈性模量；Vc， Vq分別為原墻板中混凝土、砌塊的體積占比；η為混凝土纖維修正系數，取0.5。

有效寬度a為

[a=ζ（λ1h0）-0.4lqt] （2）

[λ1=Eeqtbsin2θ4EcIwkhb14] （3）

式中：h0為密肋復合墻板地面到暗梁中線間的距離；lqt為墻體軸線對角線長度；tb為墻板厚度，θ為墻體對角線與水平線之間夾角；Iwk為邊框柱的慣性矩；hb為墻板高度；Ec為外框架混凝土的彈性模量；ζ為修正系數。

盧俊龍等[36]進行了1∶15縮放比例的密肋復合墻結構-基礎-地基共同作用體系的振動臺試驗，旨在探究地震作用下基礎與地基的協同效應，如圖13（a）所示。試驗發現結構底部的彎矩和基底剪力較其他位置偏大，是最容易出現破壞的地方。當基礎與地基發生脫離時，兩者之間的協同作用難以實現，這會對上部結構產生嚴重影響，從而使整個上部結構的穩定性減弱。

何玉陽[37]對1∶6縮尺模型的框支密肋復合墻結構進行了振動臺實驗，如圖13（b）所示，通過分析樓層結構的動力特性、加速度、位移、鋼筋應變反應，發現框支密肋復合墻結構的轉換層主要發生剪切破壞；轉換層附近樓層是結構薄弱樓層。

當前，密肋復合墻體的研究主要集中在擬靜力分析和振動臺試驗上。這些研究通常能夠較為真實地模擬墻體在地震作用下的反應，為工程實踐提供了有價值的參考。然而，在墻體的可恢復性、新型材料的運用以及墻體結構形式的創新等方面的研究還有待加強，特別是在提高墻體抗震韌性、優化墻體結構設計以及探索墻體材料的可持續應用等方面。

2.2 易損性分析

試驗主要是定性評價密肋復合墻的抗震性能，然而，由于地震荷載具有較大的離散性，通過易損性分析可以從概率角度對結構的抗震性能進行量化評估，對抗震研究是重要補充。孫靜等[38]采用OpenSees建立了6層密肋復合墻模型，基于IDA分析和易損性理論，研究了不同轉換層剛度比（如圖14所示，M1～M6分別為4.973， 2.636， 1.793， 1.359， 1.094， 0.787）、肋柱數量、砌塊強度的變化以及混凝土強度對密肋復合墻體抗震性能的影響，由易損性曲線可以發現密肋復合墻結構的剛度比取值在1.0～2.5的區間內時較為合理，肋梁、肋柱根數對結構抗震能力影響較為明顯，應選擇合理的肋梁、肋柱數量；在滿足抗震規范的前提下，盡可能選擇強度較大的混凝土。

綜上，對于密肋復合墻的易損性分析較少，未來應增加對高層結構的易損性分析，以及通過機器學習等方法探究最佳損傷指標和地震動指標，以推動密肋復合墻的易損性研究。

3 現澆磷石膏-網格式框架組合墻

3.1 抗壓性能

現澆磷石膏-網格式框架組合墻是由馬克儉[39]研發的新型建筑結構墻體體系，該體系創新性地將磷石膏和網格式框架組合，不僅具有節能、環保、經濟等優勢，還適用于多種建筑場景。尹烽宇等[40]通過試驗和有限元分析方法，對無填充的框架墻、磷石膏-混凝土組合墻以及改性磷石膏-混凝土組合墻的軸向壓縮性能進行了對比分析，如圖15所示，分析結果表明，在框架墻的基礎上，添加磷石膏和改性磷石膏能顯著提升墻體的承載力，通過觀察破壞形式，發現改性磷石膏-混凝土墻體相較于其他兩種墻體更容易產生水平和斜向的裂縫，這表明其具有更佳的延性。董曉龍等[41]以偏心距為變量，對現澆磷石膏-框架組合墻體進行了一系列抗壓實驗，并著重探討構件在整體抗震性能中的有效分配系數，在實驗基礎上建立等尺寸有限元模型，分析了墻體結構的損傷情況；實驗和數值模擬表明，相較于層間梁，樓層梁更易發生破壞，而中柱也比邊柱更容易被壓壞，在最終破壞階段，磷石膏出現了崩塌，此外，墻體開洞對結構的軸壓性能有著明顯的影響，這可能是因為開洞導致應力集中使洞口成為了結構的薄弱環節。

3.2 抗震性能

張華剛等[42]通過計算和工程驗證發現新型墻體結構使用磷石膏可極大節約混凝土用量，具有良好的經濟效益。盧亞琴等[43]開展了3榀1/5縮尺墻體模型的擬靜力試驗，結果表明，新型鋼筋混凝土框架結構表現出傳統鋼筋混凝土框架結構的受力特點，試件各層均存在反彎點；結構滯回曲線飽滿，具有較強的耗能能力，延性明顯強于傳統鋼筋混凝土框架結構，結構發生了典型的剪切破壞。

目前，現澆磷石膏-網格式框架組合墻的研究尚處于起步階段，國內對此領域的關注和研究相對較少。盡管高性能混凝土因其高強度、優異的抗裂性能和耐久性備受推崇，但將其應用于網格墻結構的研究仍然較少。探索新材料和技術的應用，以提升網格墻的力學性能和抗震性能將成為未來研究的重要方向之一。

4 結語

文章概述了格構式墻體在材料性能、軸壓性能、抗酸侵蝕、熱工性能、隔聲性能、耐候性能和抗震性能方面的研究工作。得出如下結論：格構式墻體在酸堿性、火災和凍融環境中表現出良好的性能；框架-格構式混凝土墻協同效應良好；剪跨比、配筋率和模殼等參數對軸壓和抗震性能有顯著影響，不同的格構形式和材料對格構式墻體結構的抗震性能有不同的影響，需要綜合考慮結構形式、材料特性和連接方式等因素，以實現最優的抗震性能。

國外對格構式墻體的研究及應用較為成熟，我國相關單位和設計人員需要根據當地氣候和地震風險等實際情況進行適當的調整和完善。建議針對格構式混凝土墻體進一步開展以下研究工作：

1） 目前，對于高層建筑中格構式混凝土剪力墻的易損性分析相對較少，探索如何使這類墻體突破現有建筑高度的限制，并促進其在建筑領域的廣泛應用是未來研究的重要方向之一。

2） 目前，擁有格構式混凝土墻體生產能力的大型企業數量有限，尚不能滿足建筑工業化快速發展的需求，因此這一領域仍具有巨大的發展潛力。將結構設計、外部防護、設備管道以及內部安裝系統集成一體化，是實現建筑工業化的重要途徑。

3） 為了滿足綠色建筑發展的需求，人們將再生混凝土、工業礦渣、植物纖維板材等環保材料應用于格構式混凝土墻體的設計中，這些材料的使用有助于提高墻體的環保性能，促進建筑行業的可持續發展。

4） 格構式混凝土結構的設計應考慮震后快速恢復。通過采用可更換構件的策略，可以在地震后迅速修復結構中受損的部分，減少災后重建的時間和成本。

5） 格構式混凝土墻體結構的設計應融入減震技術，使其既能抵御地震沖擊，又能發揮耗能減震的作用。這種設計旨在減少地震對建筑和設備造成的破壞，降低經濟損失，具有顯著的實用價值和社會效益。

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第一作者：唐柏贊（1989—），男，副教授，博士，碩士生導師，研究方向為結構抗震和防災減災研究。E-mail： tangbaizan@163.com。

通信作者：莊海洋（1978—），男，教授，博士，博士生導師，研究方向為巖土地震工程。E-mail： zhuang7802@163.com。