第40卷第10期 低温建筑技术 2018 年10月 LOW TEMPERATURE ARCHITECTURE TECHNOLOGY 21 DOI; 10.13905/j. cnki. dwjz. 2018. 10. 007 内嵌墙板钢框架结构节点连接方式 研究现状及思考 张超，郭军林！
，张华，马虎年2 （1.石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子832000；2.新疆德坤实业集团有限公司，乌鲁木齐830001） 【摘要】本文对内嵌墙板钢框架结构中墙板与钢框架连接方式的实际工程应用进行了总结分析了内嵌墙 板钢框架结构抗震性能及内嵌墙板刚度计算方法研究现状研究表明内嵌墙板对钢框架结构抗侧刚度贡献明显， 可采用简化支撑的方式计算并探索性提出一种具有多地震水准不同工作机制的新型墙板连接方式.
【关键词】内嵌墙板钢结构节点连接研究现状 【中图分类号】TU323.5【文献标志码】A 【文章编号】1001-6864(2018)10-0021-03 RESEARCH STATUS AND THINKING ON THE NODE CONNECTION OF THE EMBEDDED WALLBOARD-STEEL FRAME STRUCTURE ZHANG Chao GUO Junlin' ZHANG Hua² MA Hunian² (1.College of Hydraulie and Civil Engi. Shihezi Univ. Xinjiang Shihezi 832000 China 2.Xinjiang Edkun Endustry Group Co. Lid. Urumchi 831000 China) Abstraet: The connection method between the wallboard and the steel frame of the embedded wallboardsteel frame structure in the practical engineering was summarized. Considering the influence of seismic performance and the contribution of stiffness from embedded wallboard to the steel frame the research status about seismic performance of the embedded wallboardsteel frame structure and stiffness calculation method of the embedded wallboard the result shows that the contribution of lateral stiffness of steel frame from the embedded wallboard is obvious which can be simplified as brace to calculate and a new connection style of embedded wallboard with different working mechanisms in different seis mic design levels was proposed exploratorily. Key words: wallboard; steel structure; node connection; research status 0引言 及在地震中的破坏时机等对结构整体的抗震工作性 钢结构因其具有建筑功能分区可变性强、抗震性能有很大影响相关学者也对其整体抗震性能进行了 能优越、绿色环保、生产自动化施工装配化程度高和较多研究.
目前大量学者的研究均表明内嵌墙板对于 造价低综合经济效益好等优点是目前发展装配式建钢框架结构的刚度和承载力贡献需考虑.
筑的重要选择之一.
而内嵌墙板钢框架结构的应用十 在国外ArefAJ等对单层单跨带PMC墙板（三 分广泛但在传统的结构设计过程中并未考虑内嵌墙层夹心墙板，两侧为纤维加固的聚合板，内芯为塑料泡 板的抗侧作用，但内嵌围护墙板作为非结构构件其沫板）的钢框架进行了抗震性能研究发现带PMC的 与主体结构的协同工作机制以及在地震中的破坏时 钢框架能明显提高结构的刚度、强度和能量耗散能力， 机等对结构整体的抗震工作性能有很大影响而决定并且墙板的破坏主要发在角部连接部位.
Woo-Young 其影响的关键又在于内嵌墙板与钢框架以及墙板之 之Jung等则对上述结构体系进行了深化研究提出了 间的连接节点构造.
因此本文在分析传统连接方式证 这种结体系的简化设计模型-两种夹心压杆模型并 的研究现状基础上提出一种新的连接方式并探讨其对 对最大强度进行了计算经过Abaqus数值模拟同时 工作机理 结合试验数据进行对比分析，证明了其中一种压杆模 1内嵌式墙板钢框架结构抗震性能研究现状 型的有效性.
MBruneau等对薄钢板填充墙-钢框架 内嵌墙板钢框架结构的应用十分广泛内嵌墙板结构进行了非线性分析指出该型结构的应用可减少 作为非结构构件，其与主体结构的协同工作机制以结构的层间位移.
[基金项目】兵团重大科技项目（2016jb02-2）2016年度石河子大学自主支持立项项目（Z2Z201603）
22 低温建筑技术 第40卷 结构进行了试验研究表明墙板连接方式和墙板厚度头螺栓连接传力可靠在大变形情况下该连接仍能 带墙板钢框架结构进行了多次抗震试验，研究发现 卜令全、夏军武等以内嵌蜂巢夹芯复合墙板钢 ALC墙板对于结构的刚度和承载力会有-定的提高， 框架和纯钢框架为研究对象采用ANSYS模拟两者在 其中外挂墙板对钢框架的承载力和刚度的提高较小，低周往复荷载作用下的力学性能.
结果表明“梁单元 可以近似忽路内嵌墙板对于钢框架结构的刚度和承壳单元弹簧单元“的有限元模型能够较好地模拟这 载力贡献较多宜在结构设计中加以考虑.
此外，节点 种结构体系的受力性能并且较好地满足了墙体的整 也应有一定的柔性变形能力，使墙板能更好的适应结 体性.
通过对比分析可知，带复合墙板钢框架的初始 构变形减轻破坏.
赵滇生等利用有限元分析软件对 刚度较纯钢框架的初始刚度大得多，但延性不及纯钢 带有ALC墙板的钢框架进行滞回性能模拟分析主要 框架油于内嵌蜂巢夹芯复合墙板的作用钢框架结 对纯钢框架、竖排外挂和竖排内嵌6个模型在低周反 构的刚度和承载力均有提高宜在结构设计中加以考 复荷载作用下进行计算指出内嵌ALC墙板墙体对于 虑.
李国强对7福钢框架及带填充墙钢框架结构进 整体结构的刚度和承载力贡献较多宜在结构设计中 行了拟静力试验通过对比钢框架和墙板-钢框架的 加以利用.
候和涛等通过对不同的单层单跨的带节 受力性能给出了该种结构抗震弹性层间位移角的限 能复合墙板-钢框架模型进行水平往复荷载拟静力 值为1/350，并提出了填充墙-钢框架结构体系抗侧 试验，得出水平位移较大时结构仍有有效的承载力， 刚度的简化公式.
孟永杰轩对刹成内墙围护墙墙板 结构体系的耗能能力较好的结论.
郝际平等用 钢框架结构进行了内嵌围护墙板钢框架的有限元模 ABAQUS对土胚填充墙钢框架进行了抗震性能模拟，拟，证明了钢框架采用实体单元墙板采用混凝土单 分析了低周反复荷载下结构变形和内力变化土胚填元墙板节点采用弹簧单元墙板与框架之间以及墙 充墙退出工作后钢框架并没有发生破坏，但二者协 板与墙板之间采用接触单元是可行的吴函恒针对 同工作时的抗侧力和承载能力较高.
王雪芹等针 SPW体系将抗侧力墙体简化为“交叉撑杆竖向杆” ALC外挂墙板钢框架结构进行了拟静力试验研究，试 的杆系模型推导刚度等量代换关系表明结构体系在 验表明ALC外挂墙板对钢框架结构的承载力及刚度 弹性阶段可等代为杆系模型进行的内力分析和变形 基本没有影响设计中可忽略不计.
计算.
高松召"基于等效单杆弹性模型的基本思想并 从上述的研究可以发现墙板钢框架的连接方式 针对轻质分块内嵌墙板在侧向荷载下的变形及受力 不同对带墙板钢框架结构的抗震性能影响较大.
外 特性提出了等效多杆弹塑性模型并利用已有试验对 挂式墙板对钢框架的抗侧刚度和承载力提高有限，内 等效多杆模型的有效性进行了验证.
嵌式墙板对钢框架抗侧刚度和承载力的影响较大宜 上述研究可以发现内嵌墙板对于钢框架结构刚 在设计中加以考虑.
度贡献约为20%且带有内嵌墙板的钢框架结构弹性 2内嵌墙板刚度贡献研究现状 层间位移角介于1/350-1/300在设计过程中，可将内 如前文分析可知，内嵌墙板对钢框架初始刚度有 嵌墙板简化为支撑的方法加以考虑.
较大贡献，但其贡献程度依赖于连接构造方式，前人 3常见工程连接形式 在刚度贡献方面也进行了大量的研究工作.
目前工程实际应用中内嵌墙板与钢框架主体的 杨晓杰等以钢框架住宅为例对空框架及内嵌 连接主要方式为U型钢板卡与钢柱或钢梁焊接将墙 墙板钢框架进行了不同设防烈度下的弹塑性时程分板卡入U型钢板卡槽中利用粘结剂进行填缝见图1 析对比了两者结构顶层加速度时程、层间位移角等（a)、（b).该种方法用钢量大U型钢板卡需现场焊接， 特征响应结果表明内嵌墙板对整体钢框架结构的抗从而引发装配率下降施工效率低焊接质量难以保 侧刚度有较大贡献在工程设计中应考虑内嵌墙板的证环境污染施工火灾隐患等问题即使U型钢板卡 作用并可有效提高结构的安全性和经济性.
曹正罡与主体连接进行工厂预制在运输过程中极易发生变 等通过试验及数值模拟研究证明了ALC填充墙板可形从而引发现场安装效率降低，基至二次加工等问 以及耗能能力延缓结构的失效ALC板严重开裂后，缝在接缝处采用网格布进行拉结见图1（c).
其对钢框架抗侧刚度的提高作用随之减弱.
田海等 该种连接方式刚度较大在受力状态下接缝发生 针对ALC拼合墙板和钢框架在往复荷载作用下墙板破坏后墙板将立即丧失工作能力使得内嵌墙板对钢 对结构的抗侧刚度贡献和两者的协同工作机理进行框架的刚度贡献迅速衰减从而削弱结构整体刚度及 了试验研究，发现底层墙板的抗侧刚度贡献率为内嵌墙板与钢框架协同工作性能降低结构整体抗震
张超等内嵌墙板钢框架结构节点连接方式研究现状及思考 23 性能.
手对传统连接方式进行一些改进提出一种装配化程 内找平层 ASA-YX板 内境找平层 ASA-FX板 度高、安全可靠、施工方便快捷的内嵌墙板与钢框架主 转角附加200宽 耐碱玻纤网格布 专用粘剂 体连接方式并既能有效保持内嵌墙板对钢框架刚 世整钢板卡 方期管挂 外增找平层 度贡献且同时具有消能减震作用的内嵌墙板间连接 方式，使得墙板和钢框架之间能够协同工作.
其主要构造为油两个耳扣与工字型钢梁下翼缘 ASA板盐块 间距S 300 两侧相扣耳扣下板开孔与内嵌墙板螺栓连接如图 2（a）所示在一定水平作用下耳扣可沿钢梁下翼缘左 对穿螺栓 右摩擦滑动，实现滑动耗能.
内嵌墙板间连接方式采 （a）墙板与销柱连报 用石棉板填塞板缝后在接缝处采用不同厚度及密度 钢丝网覆盖如图2（b）所示.
使其可控制在大震水平 下断裂破坏实现内嵌墙板接缝可通过摩擦耗能 ASA-YX板 其工作原理及破坏模式在小震作用下结构依靠 室内地面 内嵌墙板连接方式组合及构件抗力本身抗震内嵌墙 板与钢梁连接中耳扣不发生滑动内嵌墙板间连接中 钢丝网不发生断裂在大震作用下内嵌墙板与钢梁连 接中耳扣沿钢梁翼缘发生左右滑动实现滑动耗能内 专用粘结剂 嵌墙板发生摇摆墙板间连接中钢丝网发生断裂内嵌 ASA-LP 板 ASA-LZ板 墙板间沿竖缝实现摩擦耗能从而整体实现内嵌墙板 H型钢染 与钢框架抗震协同工作.
U型铜板卡 5结语 与铜梁焊接 专用站结剂 内墙找平层 内嵌墙板钢框架是一种有较大推广意义的结构 体系内嵌墙板的刚度贡献对结构整体抗震性能有一 （b）继板与钢梁连接 定帮助进入塑性阶段内嵌墙板的破坏可实现结构体 满辅耐碱玻纤网格布聚合物水馄胶浆抹平 系在不同地震水平下的周期变化，减轻地震作用.
通 第二道专用粘结剂 过本文的分析可得出以下两点结论.
附加一层100宽耐碱玻纤网格布 第一道专用粘结剂 （1）内嵌式墙板对钢框架抗侧刚度和承载力的影 ASA-YX板 响较大宜在设计中加以考虑可采用简化支撑的方法， 但其刚度贡献的大小受墙板材料及连接方式的影响.
（2）本文探索性提出的新型内嵌墙板与钢框架节 点连接方式可提供一定的初始抗侧刚度也可实现在中 00 专用粘结剂填实捐产 大震下的消能减震作用有进一步研究的意义.
图1节点连接构造（单位mm） （e)墙板间连接 4新型连接方式 石棉板填 参考文献 钢梁 增板 耳扣 辐板 [1 ] Aref AjJung WY. Enerngy- Disspating Polymer Matrix Campos- ite- infill WalSystem fx Seismic Retrofiting[ I] Joual of Stuc- tural Enginering ASCE 2003 129( 4): 440- 448. 螺栓 [2 ] Woo- Young Jung Amjad J.Aref Analytical and Numerical Studies of Polymer Matrix Composite Sandwich Infill Panels[J]. Composite 墙板 Structures 2005 (68):359- 370. 钢丝网覆盖 [ 3 M Brunes Bhagwagar. Seismic Retrofit of Flexible Steel Frames （a)内嵌墙板与钢梁连接方式 （b）内嵌墙板间连接方式 Using Thininfill Panels[ J]. Engimeering Structures. 2002 24(4): 图2新型内藏墙板节点连接构造 443-453. 在梳理研究现状的基础上，课题组从传统的内嵌 [4]王静峰，叶慧君，李金超，等，填充节能复合墙板钢框架结构的抗 震性能[J]建筑钢结构进展，2015 17（6):35-43. 式墙板连接方式对内嵌式钢框架工作性能的影响入 （下转第44页）
44 第40卷 图9、图10给出了不同工况下塔顶附近节段混凝 （1）塔柱主拉应力整体上小于1.0MPa.
土主拉应力分布图.
从图中可以看出索塔锚固段主拉 （2）荷载基本组合索力作用下桥塔拉索开孔附 应力大部分区域小于0.6MPa随着索力增大承受塔柱 近表面最大主拉应力超过5.0MPa，且范围较大建议 索力的板件中部主拉应力不断增大，荷载基本组合工 加强拉索锚固侧塔壁厚度 况下拉索开孔附近表面最大主拉应力在5.0MPa以上， （4）荷载基本组合索力作用下塔柱和支承主梁 且范围较大.
的横梁相交处、两根塔柱底部相交处主拉应力大于 ANSYS ANSYS 5.0MPa，一定程度上是由于连接位置较薄弱建议对上 述桥塔部位进行截面加强或添加截面过渡措施.
（5）桥塔实心空心变化段出现应力集中最大主 拉应力大于5.0MPa，建议设置截面过渡措施避免截 面突变引起的传力不佳及应力集中.
（6）在预应力作用下塔壁主压应力6MPa左右 参考文献 18 图11预应力作用下桥塔主压应力（单位MPa） [1]项海帆，高等桥梁结构理论[M]北京人民交通出版社2001. 从图11可以看出在预应力作用下塔壁主压应 [2]邓文中任国雷杨春，溶陵乌江二桥总体设计[门桥梁建设.
2007 (1) 43- 46. 力6MPa左右并且横梁和塔柱连接部位出现拉应力， [3]曹洪武.重庆双碑大桥主桥斜拉桥设计[门桥梁建设2010， 结合图9图10可以认为横梁的拉应力是由于预应力 (5) 35- 38. 引起的.
4结语 [收稿日期]2018-07-10 本文采用空间有限元模型对某斜拉桥桥塔桥塔 [作者简介]史庆春（1979-）男河北唐山人，项士高级工程师，从 及塔顶段Ansys进行计算分析得出以下结论： 事市政桥梁方向的设计.
（上接第23页） [14]田海，陈以一ALC拼合墙板受剪性能试验研究和有限元分析 [5]李国强，王城.外挂式和内嵌式ALC墙板钢框架结构的落回性 [J].建筑结构学报 2009 30(2) 85-91. 能试验研究钢结构[J].钢结构，2005 20（1):52-56 [15]卜令全，亚军武内嵌墙板钢框架结构抗震性能研究[J].SIeck [6]李国强赵欣，孙飞飞等.钢结构住宅墙板及墙板节点足尺模型 Construction 2010 25( 1):1 9 振动台试验研究[]地震工程与工程据动 2003 23（1):64-70. [16]刘玉妹，李国强.带填充墙钢框聚结构抗侧力性能试验及理论 [7]赵滇生陈亮，王伟伟.带ALC墙板的钢框聚结构滞回性能分析 研究[J]建筑结构学报 2005 26(3):78-84. [J]浙江工业大学学报 2010 38(4):448-452. [17]孟永杰.多层内嵌围护墙板钢框架抗侧力性能研究[D]哈尔 [8]侯和涛，装配式钢框架、节能复合墙板结构体系的滞回性能 滨给尔滨工业大学，2012. 研究[D]济南山东大学.2013. [18]吴函恒，钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系受力 [9]都际平，丁戈土胚填充墙钢框架抗侧性能有限元分析[J]西 性能研究[D]西安长安大学，2014. 安西安建筑科技大学2011. [19]高松召基于等效斜撑模型的内嵌墙板钢框架抗震性能研究 [10]申薇.土胚填充境钢框架抗震性能有限元分析[D]西安西安 [D]哈尔滨蛤尔滨工业大学，2012. 建筑科技大学.2011. [20]袁康，白宏思，等.一种内政境板与钢梁下翼缘的连接结构：中 [11]王雪芹.装配式ALC外挂墙板抗震性能试验研究[J]钢结构 国 ZIL2017208198626[ P] 2018- 02- 06. 2017 4(32):22- 26. [收稿日期]2018- 06-04 [12]杨晓杰，房明，孙建运，等.内嵌墙板钢框架抗震性能分析[J]低 [作者简介]张超（1994）男太原人，硕士研究生研究方向装配 温建筑技术 2013 （6）72-75. 式建筑结构 [13]曹正罡，杜鹏，房明，等.轻质填充墙装配式钢框果抗震性能试验 [通信作者]郭军林（1988-）男，甘肃庆阳人硕士洪师研究方向： 研究[J]建筑结构学报 2015 36（8):9-15. 村锁建筑结构新技术、装配式建筑结构.
