超高层钢板混凝土组合剪力墙与高强高性能混凝土说课材料

超高层钢板混凝土组合剪力墙与高强高性能混凝土1.1超高层的定义1超高层建筑的发展与应用1972年8月在美国宾夕法尼亚洲的伯利恒市召开的国际高层建筑会议上，专门讨论并提出高层建筑的分类和定义。第一类高层建筑：9-16层（高度到50米）；第二类高层建筑：17-25层（高度到75米）；第三类高层建筑：26-40层（最高到100米）；超高层建筑：40层以上（高度100米以上）。

我国民用建筑设计通则GB50352—2005规定：建筑高度超过100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。1.2超高层的发展1超高层建筑的发展与应用1909年建成的纽约“大都会人寿保险公司大楼，到2012年底，目前世界最高的100座建筑中，有58座是从2005年底到现在的7年中建成的。就高度上超过300米的超高层而言，在1990年全球范围内仅有13座，而到了2012年底这一数字已达到70左右，即在过去的二十年里增长了538%。单单在2012年就有十几座超高层建筑建成，为历史之最。拥有最高建筑的主导性地区已经迅速发生改变。近至1990年，世界最高的100座建筑中有80%位于北美，而到2012年底这一比例预计仅有20%，主导地区转向了亚洲（42%，仅中国就占34%）和中东地区（32%，仅迪拜就占21%）。1.3超高层的结构形式1超高层建筑的发展与应用超高层建筑重力荷载巨大，结构的重力荷载代表值可达数十万t以上，竖向构件除需受很大的竖向荷载外，在抵抗风荷载和地震作用也需发挥巨大作用。

为满足结构的承载力及延性的要求，充分发挥钢材与混凝土的强度，降低构件尺寸，减轻建筑自重，提高建筑使用空间，钢-混凝土组合在超高层建筑得到了广泛的运用。1.3超高层的结构形式1超高层建筑的发展与应用

巨型钢管混凝土柱、型钢混凝土柱，内置钢桁架斜撑混凝土组合剪力墙、型钢混凝土框架+混凝土核心筒结构1.3超高层的结构形式1超高层建筑的发展与应用例如深圳京基100金融中心采用型钢混凝土内筒，钢管混凝土框架体系，其中大的巨型柱尺寸2.7m×3.9m。材料强度高，混凝土为C80，构件含钢量大，为9.13%。1.3超高层的结构形式1超高层建筑的发展与应用深圳京基金融中心超高层建筑型钢混凝土剪力墙的施工现场情况。2.1钢板混凝土组合剪力墙的概念2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用

组合剪力墙由内填钢板和钢筋混凝土板组成，它们之间通过栓钉进行连接。2.2钢板混凝土组合剪力墙的种类2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用现浇钢板混凝土组合剪力墙预制钢板混凝土组合剪力墙

根据施工方法与受力机理的不同，可分为两类:现浇混凝土板－钢板组合墙和预制混凝土盖板－钢板组合墙。2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用上世纪60年代日本提出了在钢板支撑周围浇筑钢筋混凝土以防止钢支撑的屈曲，使剪力墙获得较好的延性和耗能能力，并在日本名古屋地铁公车站率先采用了这种内置钢板钢筋混凝土剪力墙结构。核工业的发展对钢板混凝土组合剪力墙的设计、发展与应用起到了推动作用，19世纪80年代末到90年代中期，针对于核电厂对钢板混凝土组合剪力墙的使用进行了大量的研究。在此之后的一段时间内（90年代之前）由于缺少理论研究与实践经验，钢板混凝土组合剪力墙并没有得到广泛的应用，与此同时由周边框架和内嵌钢板组成的纯钢板剪力墙在于20世纪70年代被提出。早期钢板剪力墙主要应用在美国，加拿大、和日本，如日本钢铁大厦、东京新宿的ShinjukuNomuraTower，神户KobeCityHall，美国加州的SylmarCountyHospital，达拉斯的HyattRegencyHotel等竖缝钢板墙构造加劲钢板剪力墙单元2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念我国1989年的上海新锦江饭店、都江堰灾后重建幸福家园、75层337m的天津津塔以及昆明世纪广场、深圳梅山苑都使用了钢板剪力墙体系。上海新锦江饭店天津津塔2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用1995年，加拿大的Link研究了带加劲肋的双层钢板剪力墙。

该组合墙的破坏模式是拉杆模型，在大变形情况下还可利用屈曲后强度，具有良好的延性。2000年，日本九州大学的Matsui、Hitaka等学者中提出以开缝钢板剪力墙为基础，钢板两侧外夹混凝土板，形成开缝钢板混凝土组合剪力墙。开缝改变了钢板墙的受力模式，使钢板由剪切变形转变为弯曲变形。2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用

认识到“传统组合墙”的不足,2002年，美国加州大学的Astaneh-As提出“改进型，组合钢板墙，即在混凝土板和框架梁柱之间设缝，试验中缝隙填充泡沫聚苯乙烯。

设置缝隙避免了混凝土板在加载初期直接参与受力发生破坏;和未设缝组合墙相比，设缝组合钢板墙的损坏程度明显降低，结构的侧移变形也有所减小，组合墙具有更好的延性和滞回性能，滞回性能更为稳定。2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用2003年，clubley等人分析了双层钢板组合墙，又称Bi-steel组合墙。

试验和有限元模拟结果表明双层钢板组合墙具有很强的抗剪强度。Bi-steel组合墙2004年HossainK.M.A.和Wright对压型钢板组合墙混凝土板和压型钢板进行了单调和低周反复加载试验，研究表明组合墙的纵向抗弯刚度能够预防墙体过早发生整体屈曲。2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用1995年至今，我国同济大学的李国强等，清华大学聂建国、郭彦林等，哈尔滨工业大学董莉、张素梅等，中国建筑科学研究院孙建超、蒋冬启等都先后对钢板混凝土的结构性能进行了大量研究，研究一致表明：极限承载力大、滞回耗能能力强、抗震性能优异。董莉、张素梅提出的两侧开缝钢板混凝土组合剪力墙郭彦林提出的防屈曲钢板混凝土组合剪力墙2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念钢板混凝土组合剪力墙试件滞回曲线钢筋混凝土剪力墙试件滞回曲线2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用上海中心1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：632/603m结构形式：巨型框架+核心筒+钢外伸臂核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C60状态：在建武汉绿地中心1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：632m结构形式：巨型框架+核心筒+钢外伸臂核心筒：钢板混凝土组合剪力墙状态：在建深圳平安国际金融中心1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：660/597m结构形式：巨型支撑框架+核心筒+钢外伸臂核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C60状态：在建广州东塔1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：530m结构形式：巨型框架+核心筒+钢外伸臂核心筒：双钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C80状态：在建天津高银117大厦1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：597m结构形式：巨型支撑框架+核心筒核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C70状态：在建嘉陵帆影二期1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：468m结构形式：巨型支撑框架+核心筒核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C60状态：在建三期塔楼：34层，总高度174.8米。二期塔楼：99层，总高度468米。裙楼：6层，总高度40.33米。武汉中心1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：438m结构形式：巨柱框架+核心筒+伸臂桁架体系核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C60状态：在建大连国贸中心大厦1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：433m结构形式：外巨柱框架+内型钢混凝土筒体核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C60状态：在建北京国贸三期1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：330m结构形式：型钢混凝土框架+核心筒核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C60状态：已建成北京财富中心二期办公楼1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：265m结构形式：钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：状态：在建南昌绿地紫峰大厦1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：268m结构形式：钢板混凝土组合剪力墙核心筒：型钢混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C60状态：在建盐城广播电视塔主塔1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：195m结构形式：八角筒+四角剪力墙+框架核心筒：双钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C50状态：已建成中国国家博物馆1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：42.5m结构形式：多筒体+部分框架结构核心筒：钢板混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C50状态：已建成广州西塔1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：432m结构形式：交叉网筒+核心筒核心筒：型钢混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C80状态：已建成深圳京基金融中心1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用高度：441.8m结构形式：巨型支撑框架+核心筒+钢外伸臂核心筒：型钢混凝土组合剪力墙核心筒混凝土最高强度等级：C80状态：已建成广州东塔钢板剪力墙施工1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用广州东塔钢板剪力墙施工1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用广州东塔钢板剪力墙施工1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用武汉中心钢板剪力墙施工1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用平安国际金融中心项目核心筒B5层A1段钢板剪力墙混凝土浇筑1.2钢板混凝土组合剪力墙与应用1汇报内容涉及的三个基本概念2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用2钢板混凝土组合剪力墙发展与应用3.1高强高性能混凝土概念3高强高性能混凝土

普通混凝土配合比设计规程JGJ-55-2000‎和建筑材料术语标准JGJ/T191-2009将高强混凝土定义为：强度等级不低于C60的混凝土。高性能混凝土应用技术规程CECS207-2006对高性能混凝土定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。3高强高性能混凝土清华大学冯乃谦教授认为高强度混凝土属于高性能混凝土的范畴;高性能混凝土还应是流动性好的可泵性好的混凝土,以保证施工的密实性;高性能混凝土一般需要控制坍落度损失,以保证施工要求的工作度;耐久性是高性能混凝土的最重要指标,但混凝土达到高强度后,很自然会具有高性能,也即具有高的耐久性。3.1高强高性能混凝土的概念3高强高性能混凝土

水泥、水、细骨料、粗骨料以及为了改善混凝土的施工性能和力学性能性能，通常加入某些外加剂、矿物掺合料、加劲材料(纤维)等成分，通过搅拌、成型和养护而成为一种人造石材。3.2高强高性能混凝土的组成3高强高性能混凝土

高强高性能混凝土由于生长空间小、孔隙少，基本看不到长大的钙矾石针状结晶体，大部分空间已被水化产物填充，这说明高强混凝土微观结构比较致密。3.3高强高性能混凝土微观结构3高强高性能混凝土3.3高强高性能混凝土微观结构3高强高性能混凝土

哈尔滨工业大学苏安双‎对高性能混凝土的研究表明受约束下水灰比低的强度混凝土无任何开裂现象发生，低水灰比的高强高性能混凝土早期开裂趋势越明显，产生的开裂现象越严重3.3高强高性能混凝土微观结构3高强高性能混凝土3.4高强高性能混凝土收缩塑性收缩自收缩干燥收缩温度收缩碳化收缩是由于混凝土在凝结之前表面失水引起的毛细管压力而产生的表面收缩。是指在与外界没有水分交换的条件下，混凝土内部自干燥作用引起的宏观体积收缩。是指混凝土中的水泥石因为环境失水产生的收缩。是由于混凝土内部温度随水泥水化而提高，最后由冷却到环境温度时产生的收缩。大气环境中，混凝土由于碳化作用引起的收缩称为碳化收缩。3高强高性能混凝土广州东塔钢板剪力墙施工

根据宫泽伸君的实验结果，水灰比为0.4时，自收缩占总收缩的40%；水灰比0.3时，自收缩占50%；水灰比为0.17时，自收缩几乎占100%。3.4高强高性能混凝土收缩二期塔楼二层核心筒剪力墙布置图3高强高性能混凝土3.5高强高性能混凝土裂缝高强混凝土存在高胶凝材料用量、低水胶比、掺入大量活性掺和料、使用化学外加剂，相应的集料数量有所减少以及其微观结构致密，粗空少、细孔多、孔隙率小等主要特征，同时高强混凝土早期较大的弹性模量和较小的应力松弛能力，这些特征使得高强混凝土开裂较普通混凝更易发生。3高强高性能混凝土3.5高强高性能混凝土裂缝3高强高性能混凝土3.5高强高性能混凝土裂缝3高强高性能混凝土3.5高强高性能混凝土裂缝

近年来国内外专家对于混凝土的开裂性做了大量的研究，取得丰硕的成果，混凝土开裂的影响因素主要包括外界气温变化引起的变形、水泥水化热引起的变形、混凝土收缩引起的变形和约束条件引起的变形。减小混凝土收缩是提高其抗裂性能的基本途径。实际工程中，一般对混凝土组成和配比进行优化，在混凝土中掺加纤维、引气剂、减缩剂、膨胀剂等减缩抗裂组分‎。4 钢板混凝土组合剪力墙高强高性能混凝土裂缝控制试验4.1试验配合比编号水胶比砂率(%)水豹鸣SAP钢纤维减水剂水泥粉煤灰硅灰机砂河砂碎石小碎石C10.2845138///9.2530018020320485780200C20.284513820//9.2530016020320485780200C30.2845142/0.5/9.2530018020320485780200C40.2845153202/9.2530016020320485780200C50.2945143//639.2530018020320485713195针对实际工程中钢板混凝土组合剪力墙用C60混凝土的典型配合比。4 钢板混凝土组合剪力墙高强高性能混凝土裂缝控制试验4.2试验内容目前国内测混凝土早期开裂采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》GB/T50082-2009中的平板开裂试验设备，又称刀口开裂试验设备。4 钢板混凝土组合剪力墙高强高性能混凝土裂缝控制试验4.2试验内容4 钢板混凝土组合剪力墙高强高性能混凝土裂缝控制试验4.2试验内容4 钢板混凝土组合剪力墙高强高