Page 62 - 土木工程中建筑设计与施工技术

Architectural Design and Construction Technology in Civil Engineering
土木工程中建筑设计与施工技术

入钢管中形成的构件。这种构件可以发挥钢管对混凝土的约束作用，从而提高混凝土
的抗压强度，并明显提高构件整体延性。同时，由于混凝土对钢管的保护作用，该种
形式的构件具有较好的耐久性与耐火性。在施工方面，由于钢管可以代替混凝土模板，
因此可以缩短施工周期，节省人工费用。目前 CFST 构件仍未大规模应用于实际工程

中。首先，CFST 梁柱节点的构造较为复杂、不便施工，这些限制了其应用范围。另外，
由于混凝土浇筑于钢管中，可能会造成混凝土振捣不便，且其浇筑质量较难控制。
3. 纤维增强复合材料约束混凝土构件
纤维增强复合材料（FRP）是由纤维材料与基料（一般为树脂）混合后，通过一

系列工艺生产的复合材料，例如碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强复合
材料（GFRP）、芳纶纤维增强复合材料（AFRP）以及玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）
等。该类材料具有轻质高强、耐久性好等优点，也可以作为纤维布（束）或是预制复

合壳材包裹混凝土，对其起到约束作用。FRP 约束混凝土构件原理与 CFST 构件的原
理类似，都是通过约束作用增强混凝土的性能，而 FRP 约束混凝土具有更轻的重量、
更强的耐腐蚀性。目前，FRP 主要用于建筑物加固补强方面以及对耐腐蚀性具有较高
要求的海洋工程等方面，具有较高的工程价值。为满足工程设计，目前各类 FRP 约束
混凝土构件的力学模型研究有待进一步加强。另外，FRP 材料的弹性模量、耐高温性

都远低于钢材，而且对特殊介质（强氧化性）的耐腐蚀性也较弱，这些限制了其工程
应用。
4. 钢板混凝土组合剪力墙

钢板混凝土剪力墙是一种新型抗侧力构件，广泛应用于实际工程中。例如：天津
津塔、上海中心以及北京国贸三期等项目中都大量使用了钢板混凝土剪力墙。该类构
件由普通剪力墙内插或外包钢板构成，如图 7 所示。钢板设置加劲肋或栓钉，用以满
足钢板与混凝土之间的连接要求。根据钢板的不同构造方式，钢板混凝土剪力墙又可

以分为螺栓连接非加劲钢板剪力墙、焊接连接非加劲钢板剪力墙、加劲钢板剪力墙以
及防屈曲钢板剪力墙等。相比普通剪力墙，该类墙体具有更薄的厚度以及更高的延性，
可以在满足结构承载力及轴压比等要求的前提下，提高建筑空间利用率并减小自重，
节约基础费用。另外，钢板混凝土剪力墙在建筑加固以及快速施工方面也有明显的优

势。图 7 钢板混凝土组合剪力墙钢板混凝土剪力墙具有组合结构共同的缺点，即构造
复杂、施工较为困难。由于钢板以及连接件的布置，使得钢筋绑扎以及混凝土振捣较
为不便。同时，对于外包钢板的墙体，其防腐及防火方面的研究有待进一步加强。
目前土木工程领域各种新型建筑材料以及新型结构构件的研究层出不穷，对于大

量的新型构件，更多的是对新型材料或结构形式的组合使用。例如，钢管混凝土组合
构件中使用钢纤维则就成为钢管钢纤维混凝土构件；将空心钢管内置在混凝土中，并

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