超高層建筑與鋼板混凝土組合剪力墻發(fā)展應(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)計通則GB50352—2005規(guī)定：建筑高高度超過100m時，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年建成成的紐紐約““大大都會會人壽壽保險險公司司大樓樓，到到2013年底底，目目前世世界最最高的的100座建筑筑中，，有58座是從從2005年底到到現(xiàn)在在的7年中建建成的的。就高度度上超超過300米的超超高層層而言言，在在1990年全球球范圍圍內(nèi)僅僅有13座，而而到了了2013年底底這一一數(shù)字字已達(dá)達(dá)到70左右，，即在在過去去的二二十年年里增增長了了538%。單單單在2013年就就有十十幾座座超高高層建建筑建建成，，為歷歷史之之最。。擁有最最高建建筑的的主導(dǎo)導(dǎo)性地地區(qū)已已經(jīng)迅迅速發(fā)發(fā)生改改變。。近至至1990年，世世界最最高的的100座建筑中有有80%位于北美，，而到2012年底這一比比例預(yù)計僅僅有20%，主導(dǎo)地區(qū)區(qū)轉(zhuǎn)向了亞亞洲（42%，僅中國就就占34%）和中東地地區(qū)（32%，僅迪拜就就占21%）。1.3超高層的結(jié)結(jié)構(gòu)形式1超高層建筑筑的發(fā)展與與應(yīng)用超高層建筑筑重力荷載載巨大，結(jié)結(jié)構(gòu)的重力力荷載代表表值可達(dá)數(shù)數(shù)十萬t以上，豎向向構(gòu)件除需需受很大的的豎向荷載載外，在抵抵抗風(fēng)荷載載和地震作作用也需發(fā)發(fā)揮巨大作作用。為滿足結(jié)結(jié)構(gòu)的承承載力及及延性的的要求，，充分發(fā)發(fā)揮鋼材材與混凝凝土的強強度，降降低構(gòu)件件尺寸，，減輕建建筑自重重，提高高建筑使使用空間間，鋼-混凝土組組合在超超高層建建筑得到到了廣泛泛的運用用。1.3超高層的的結(jié)構(gòu)形形式1超高層建建筑的發(fā)發(fā)展與應(yīng)應(yīng)用巨型鋼管管混凝土土柱、型型鋼混凝凝土柱，，內(nèi)置鋼鋼桁架斜斜撐混凝凝土組合合剪力墻墻、型鋼鋼混凝土土框架+混凝土核核心筒結(jié)結(jié)構(gòu)1.3超高層的的結(jié)構(gòu)形形式1超高層建建筑的發(fā)發(fā)展與應(yīng)應(yīng)用例如深圳圳京基100金融中心心采用型型鋼混凝凝土內(nèi)筒筒，鋼管管混凝土土框架體體系，其其中大的的巨型柱柱尺寸2.7m×3.9m。材料強強度高，，混凝土土為C80，構(gòu)件件含鋼量量大，為為9.13%。1.3超高層的的結(jié)構(gòu)形形式1超高層建建筑的發(fā)發(fā)展與應(yīng)應(yīng)用深圳京基基金融中中心超高高層建筑筑型鋼混混凝土剪剪力墻的的施工現(xiàn)現(xiàn)場情況況。2.4鋼板混混凝土組組合剪力力墻的應(yīng)應(yīng)用2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用2.1鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻的概念念2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用組合剪力力墻由內(nèi)內(nèi)填鋼板板和鋼筋筋混凝土土板組成成，它們們之間通通過栓釘釘進(jìn)行連連接。2.2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻的種類類2鋼板混凝凝土組合合剪力墻墻發(fā)展與與應(yīng)用現(xiàn)澆鋼板板混凝土土組合剪剪力墻預(yù)制鋼板板混凝土土組合剪剪力墻根據(jù)施工工方法與與受力機機理的不不同，可可分為兩兩類: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、發(fā)發(fā)展與應(yīng)應(yīng)用起到到了推動動作用，，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間內(nèi)內(nèi)（90年代之前前）由于于缺少理理論研究究與實踐踐經(jīng)驗，，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，美國加州的的SylmarCountyHospital，達(dá)拉斯的HyattRegencyHotel等豎縫鋼板墻構(gòu)構(gòu)造加勁鋼板剪力力墻單元2.3鋼板混凝土組組合剪力墻的的發(fā)展2鋼板混凝土組組合剪力墻發(fā)發(fā)展與應(yīng)用2.3鋼板混凝土土組合剪力墻墻與應(yīng)用我國1989年的上海新錦錦江飯店、都都江堰災(zāi)后重重建幸福家園園、75層337m的天津津塔以以及昆明世紀(jì)紀(jì)廣場、深圳圳梅山苑都使使用了鋼板剪剪力墻體系。。上海新錦江飯飯店天津津塔2鋼板混凝土組組合剪力墻發(fā)發(fā)展與應(yīng)用1995年，加拿大的的Link研究了帶加勁勁肋的雙層鋼鋼板剪力墻。該組合墻的破破壞模式是拉拉桿模型，在在大變形情況況下還可利用用屈曲后強度度，具有良好好的延性。2000年，日本九州州大學(xué)的Matsui、Hitaka等學(xué)者中提出出以開縫鋼板板剪力墻為基基礎(chǔ)，鋼板兩兩側(cè)外夾混凝凝土板，形成成開縫鋼板混混凝土組合剪剪力墻。開縫縫改變了鋼板板墻的受力模模式，使鋼板板由剪切變形形轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢冃巍?.3鋼板混凝土組組合剪力墻的的發(fā)展2鋼板混凝土組組合剪力墻發(fā)發(fā)展與應(yīng)用認(rèn)識到“傳統(tǒng)統(tǒng)組合墻”的的不足,2002年，美國加州州大學(xué)的Astaneh-As提出“改進(jìn)型型，組合鋼板板墻，即在混混凝土板和框框架梁柱之間間設(shè)縫，試驗驗中縫隙填充充泡沫聚苯乙乙烯。設(shè)置縫隙避免免了混凝土板板在加載初期期直接參與受受力發(fā)生破壞壞;和未設(shè)縫組合合墻相比，設(shè)設(shè)縫組合鋼板板墻的損壞程程度明顯降低低，結(jié)構(gòu)的側(cè)側(cè)移變形也有有所減小，組組合墻具有更更好的延性和和滯回性能，，滯回性能更更為穩(wěn)定。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2003年，clubley等人分分析了了雙層層鋼板板組合合墻，，又稱稱Bi-steel組合墻墻。試驗和和有限限元模模擬結(jié)結(jié)果表表明雙雙層鋼鋼板組組合墻墻具有有很強強的抗抗剪強強度。。Bi-steel組合墻墻2004年HossainK.M.A.和Wright對壓型型鋼板板組合合墻混混凝土土板和和壓型型鋼板板進(jìn)行行了單單調(diào)和和低周周反復(fù)復(fù)加載載試驗驗，研究表表明組組合墻墻的縱縱向抗抗彎剛剛度能能夠預(yù)預(yù)防墻墻體過過早發(fā)發(fā)生整整體屈屈曲。。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1995年至今今，我我國同同濟(jì)大大學(xué)的的李國國強等等，清清華大大學(xué)聶聶建國國、郭郭彥林林等，，哈爾爾濱工工業(yè)大大學(xué)董董莉、、張素素梅等等，中中國建建筑科科學(xué)研研究院院孫建建超、、蔣冬冬啟等等都先先后對對鋼板板混凝凝土的的結(jié)構(gòu)構(gòu)性能能進(jìn)行行了大大量研研究，，研究究一致致表明明：極限承承載力力大、、滯回回耗能能能力力強、、抗震震性能能優(yōu)異異。董莉、、張素素梅提提出的的兩側(cè)開開縫鋼鋼板混混凝土土組合合剪力力墻郭彥林林提出出的防屈曲曲鋼板板混凝凝土組組合剪剪力墻墻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)用用雙鋼板板混凝凝土組組合剪剪力墻墻試件件滯回回曲線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強度等等級：：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：鋼板板混凝土組合剪力墻狀態(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)用深圳平安國際際金融中心高度：660/597m結(jié)構(gòu)形式：巨巨型支撐框架架+核心筒+鋼外伸臂核心筒：鋼板板混凝土組合剪力墻核心筒混凝土土最高強度等級級：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)用廣州東塔高度：530m結(jié)構(gòu)形式：巨巨型框架+核心筒+鋼外伸臂核心筒：雙鋼鋼板混凝土組組合剪力墻核心筒混凝土土最高強度等級級：C80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)用天津高銀117大廈高度：597m結(jié)構(gòu)形式：巨巨型支撐框架架+核心筒核心筒：鋼板板混凝土組合合剪力墻核心筒混凝土土最高強度等等級：C70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)用嘉陵帆影二二期高度：468m結(jié)構(gòu)形式：：巨型支撐撐框架+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度等等級：C60狀態(tài)：在建建三期塔樓：：34層，總高度度174.8米。二期塔樓：：99層，總高度度468米。裙樓：6層，總高度度40.33米。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)用武漢中心高度：438m結(jié)構(gòu)形式：：巨柱框架架+核心筒+伸臂桁架體體系核心筒：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土土最高強度等級級：C60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)用北京財富中心心二期辦公樓樓高度：265m結(jié)構(gòu)形式：鋼鋼管混凝土框框架+鋼筋混凝土核核心筒核心筒：鋼板板混凝土組合合剪力墻核心筒混凝土土最高強度等等級：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鋼板混凝土土組合剪力力墻發(fā)展與與應(yīng)用南昌綠地紫紫峰大廈高度：268m結(jié)構(gòu)形式：：鋼板混凝凝土組合剪剪力墻核心筒：型型鋼混凝土土組合剪力力墻核心筒混凝凝土最高強度等等級：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)用鹽城廣播電電視塔主塔塔高度：195m結(jié)構(gòu)形式：：八角筒+四角剪力墻+框架核心筒：雙雙鋼板混凝凝土組合剪剪力墻核心筒混凝凝土最高強度等等級：C50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)用中國國家博博物館高度：42.5m結(jié)構(gòu)形式：：多筒體+部分框架結(jié)結(jié)構(gòu)