双层钢板组合剪力墙技术在实际工程中的应用和创新

【摘要】双层钢板组合剪力墙技术在超高层工程中的应用减少了墙体厚度，特别是在寸土寸金的城市中心区，可以有效提高建筑面积实用率，节约土地资源，增加产品市场竞争力，是一项实用性很强的技术。本文分享该技术在超高层建筑上的应用案例，并创新解决实际操作中的技术难点，旨在为类似工程提供参考。

【关键词】双层钢板组合剪力墙;超高层住宅;技术创新

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

目前一線城市地价房价居高不下，土地资源非常紧张，新开发项目容积率普遍较大，同时为保证园林景观的高标准，导致建筑不断往高处发展，超高层居住建筑受到国人生活习惯影响，户型结构沿用普通高层居住建筑，因此大多仍然采用钢筋混凝土剪力墙结构，而双层钢板组合剪力墙体积较小的优势非常显著，在实际工程中进行创新，简化施工，解决好各项施工难题将带来很大的社会效益。

1、技术应用

剪力墙作为主要的抗侧力构件，广泛应用在高层超高层建筑中。而目前国内采用的剪力墙形式主要有现浇钢筋混凝土剪力墙、预制装配钢筋混凝土剪力墙和双层钢板组合剪力墙三种，这三者各有优缺点：（1）现浇钢筋混凝土剪力墙技术成熟，施工难度小，但需要大量模板，现场占地面积大，施工作业量大，工期较长;（2）预制装配钢筋混凝土剪力墙有利于生态环境保护，缩短工期，但是墙体重量大，运输安装工作量大，现场吊装困难;（3）双层钢板组合剪力墙用于超高层建筑时，相对前两种形式而言，墙体体积较小，但是其竖向焊缝多，而且需采用墙身拉结筋与墙身钢板开孔塞焊或焊接钢板固定双片墙身钢板，施工作业量大，工期较长。

广州市某超高层住宅项目就是个典型案例，总建筑面积65551.8m2，地下4层，住宅地上首层为框支转换层，层高8.6m，总层数50层，总高度175.2m。如果采用传统钢筋混凝土剪力墙结构，五层以下大多剪力墙厚度将超过0.8m，严重影响建筑实用率。因此该项目经过多方探讨和论证，该项目采用部分框支-剪力墙结构，核心筒采用0.7m厚的双层钢板组合剪力墙，这种结构形式有效地节省了建筑空间，同时给结构提供较大的刚度，但是钢板剪力墙施工的难度也凸显出来了，如何简化施工，解决好各项施工难题成了该项目的重点之一。

钢板组合剪力墙的墙体外包钢板和内填混凝土之间的连接构造，目前工程中主要有下面四种方式（如图一）：

a型和b型连接方式施工难度较低，但是两片钢板墙之间的联系少，需在浇筑内部混凝土时采取对钢板的稳定采取一定的措施。c型和d型连接方式，两片钢板墙之间形成良好的连接体系，浇筑内部混凝土时不需要另外采取支撑措施，但是c型连接在内部焊接缀板，施工难度大;d型连接需要在钢板上钻大量螺丝孔，对钢板强度有损耗。

（1）采用前文提到的栓钉或T型加劲肋连接（a型b型），则需要解决浇筑混凝土时钢板的稳定问题。该项目首层层高8m，为了防止混凝土浇筑时钢板的倾倒，需额外做模板支撑体系，现场操作空间有限，较难实施。

（2）用缀板连接（c型），需将墙体沿高度方向分成5段，分段焊接完再进行竖向拼装焊接。这样不利于剪力墙的垂直度，平整度的控制。

（3）采用对拉螺杆连接（d型），需约每800mm设置一道对拉螺杆，以抵抗混凝土浇筑时的侧推力。剪力墙的钢板为主要的受力构件，大量的开孔对钢板强度有一定的损耗，易形成较多应力集中点。

2、技术创新

为了解决上述问题，该项目对钢板-剪力墙构造进行了技术创新。

首先用直径12的钢筋预制成单片钢筋网骨架，起到相当于c型里的缀板或d型里的对拉螺杆的作用;然后在钢板墙上设置90mm宽的水平加劲板，防止钢板的局部屈曲，同时焊接耳板，耳板上预留卡槽，卡槽的圆孔比纵向钢筋直径大10mm，方便纵筋穿过，卡槽的长缝宽度比纵向钢筋直径小3～4mm，既可以让预制钢筋架的水平拉筋顺利通过，又能限制纵筋的移动。 单片钢板在开敞的条件下，能便捷的完成内部的焊接工作，待两片外侧钢板完成拼装后，内部的钢筋架插入耳板卡槽，便轻松地完成了两片钢板的连接。经过试验后，现场反馈焊接量较大，而且对每块耳板上下对齐要求较高。于是再次对方案进行了调整：取消水平加劲板和耳板，用两根相对放置的角钢代替卡槽。这样焊接简单，插槽位置的准确度容易把握，效果更好。

通过成品钢板作为剪力墙的外包模板将剪力墙结构的内腔围闭，使得混凝土能够通过剪力墙骨架拼装件在顶面露出的敞口注入并填充满剪力墙的内腔，从而混凝土能够与剪成品钢板一体浇筑成型形成钢板剪力墙。其中成品钢板可以作为剪力墙的组成部分以及内腔混凝土浇筑的施工支承模板，解决了超厚度混凝土浇捣施工难问题。在外包钢板的两侧，各放置一层钢筋网，钢筋网与外包钢板连接成一体，同时与70mm厚的混凝土结合，提高钢板剪力墙结构的抗裂、防火，防腐性能。从结构受力上，通过顶部连接构件、底部连接构件、竖向支撑构件和剪力墙骨架拼装件组成的钢构架作为常规钢筋混凝土剪力墙钢筋骨架，在约束构件区域形成由外包钢板骨架与内置钢板共同受力的体系，在墙身区域形成外包钢板骨架辅助内包常规混凝土剪力墙钢筋骨架受力的高稳定钢构架体系，使得剪力墙周围、底和顶形成稳定的钢构架体系，钢材强度高，有助于加强剪力墙的刚度，进一步提高其抗剪能力，从而提高超高层建筑结构体系的整体刚度。

经过一系列的改造，采用工厂加工半成品，现场组装施工方便、吊装方便、显著减少施工焊接工艺，充分发挥分离式钢板与拉杆、螺栓等构件之间的相互作用，在钢板墙的设计、制作安装及验收过程中做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量、较少环境污染。并且形成具有高承载力，抗震性能好，安全性能高，施工便捷的结构体系。

结语：

该技术创新，初步取得了良好的市场效益，开发商和施工单位的满意度很高，对后续的超高层装配式施工提供了很好的参考，对装配式施工，绿色施工的推广具有非常重要的意义。在解决了钢板混凝土剪力墙在施工过程中的吊装难题的同时保证了钢板剪力墙的整体性，对以后的超高层建筑钢板剪力墙设计施工有非常大的参考价值。

参考文献：

[1]《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001

[2]《高层建筑钢-混凝土混合结构技术规程》DBJ/T15-128-2017

作者简介：

梁丽华（441302198101200529），女，1981年1月生，汉族，广东广州人，工作职务：建筑结构设计。