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冷弯格构型钢（塞尔玛）混凝土墙体性能试验研究

一、引言

（一）研究背景与工程价值

在现代建筑行业蓬勃发展的背景下，建筑结构的安全性、耐久性以及施工效率成为了关注焦点。传统的混凝土墙体在实际应用中暴露出诸多问题，如易开裂、承载力不足等，这些缺陷不仅影响建筑的美观，更威胁到使用者的安全。此外，传统施工方式存在现场湿作业多、施工周期长以及资源浪费严重等问题，难以满足当前建筑工业化、绿色化的发展需求。在此形势下，冷弯格构型钢（塞尔玛）混凝土墙体应运而生，为解决上述难题提供了新的思路。

冷弯格构型钢（塞尔玛）混凝土墙体是一种将冷弯薄壁型钢骨架与混凝土相结合的新型组合结构。冷弯薄壁型钢具有轻质高强、截面形式多样等优点，能够有效提高墙体的承载能力和抗变形能力；而混凝土则提供了良好的抗压性能和防火性能，两者协同工作，优势互补。这种结构体系在施工过程中，可实现工厂化预制，减少现场湿作业，提高施工效率，降低劳动强度。同时，由于其结构性能优越，能够减少建筑材料的使用量，降低能源消耗，符合节能环保的发展理念。

然而，目前国内外对于冷弯格构型钢（塞尔玛）混凝土墙体的研究仍处于起步阶段，相关的试验研究和理论分析较为有限。对于该结构体系在不同荷载作用下的力学性能、格构型钢与混凝土之间的协同工作机制以及设计方法等方面，尚未形成系统的认识。因此，开展冷弯格构型钢（塞尔玛）混凝土墙体性能试验研究具有重要的理论意义和工程应用价值，它将为该结构体系的推广应用提供坚实的技术支撑。

（二）研究目标与核心问题

本研究旨在全面、深入地探究冷弯格构型钢（塞尔玛）混凝土墙体的性能，通过一系列的试验研究，获取该结构体系在承载性能、抗震性能、变形性能以及耐久性能等方面的关键指标，为其在实际工程中的应用提供科学、可靠的依据。具体而言，研究目标主要包括以下几个方面：

首先，通过试验，准确测定冷弯格构型钢（塞尔玛）混凝土墙体在不同荷载工况下的极限承载力、破坏模式以及荷载-位移曲线，深入分析其承载性能。其次，模拟地震作用，研究墙体在低周反复荷载下的滞回性能、耗能能力以及刚度退化规律，评估其抗震性能。再者，测量墙体在荷载作用下的变形情况，建立变形与荷载之间的关系，明确其变形性能。最后，通过加速老化试验等手段，考察墙体在长期环境作用下的性能变化，研究其耐久性能。

围绕上述研究目标，本研究的核心问题主要集中在以下几个方面：一是揭示冷弯格构型钢与混凝土之间的协同工作机制，明确两者在受力过程中的相互作用方式和应力传递路径；二是分析不同参数，如格构型钢的截面形式、布置间距、混凝土强度等级等，对墙体各项性能指标的影响规律，为结构设计提供参数依据；三是对比冷弯格构型钢（塞尔玛）混凝土墙体与传统混凝土墙体在性能上的差异，明确其技术优势，为工程应用提供决策支持；四是基于试验结果，建立适用于冷弯格构型钢（塞尔玛）混凝土墙体的设计方法和计算公式，完善该结构体系的设计理论。

二、冷弯格构型钢混凝土墙体基本构造与制备工艺

（一）结构组成与材料特性

1.格构型钢骨架构造

冷弯格构型钢混凝土墙体的核心支撑结构是格构型钢骨架，它由冷弯薄壁型钢通过精密焊接工艺形成规整的网格状架构。在骨架中，翼缘与腹板协同工作，翼缘主要承受弯矩产生的拉应力和压应力，其宽厚比经过精心设计，以充分发挥钢材的强度优势；腹板则承担着剪力传递的重要职责，确保结构在不同受力状态下的整体性。横向缀条的设置更是增强了骨架的稳定性，有效防止构件在受压时发生局部屈曲。

这种截面形式巧妙地优化了钢材的分布，使材料能够更加合理地承受荷载。相较于传统的实腹式型钢，格构型钢骨架在保证同等承载能力的前提下，大大减轻了结构自重，提高了材料利用率。同时，其独特的网格状构造为混凝土的填充提供了良好的约束条件，有利于提高混凝土的抗压性能和变形能力，增强了钢与混凝土之间的协同工作性能。

为进一步提升墙体的性能，在格构型钢骨架的两侧包裹有钢板网。钢板网不仅能够对内部的混凝土起到有效的约束作用，限制混凝土在受力过程中的侧向变形，还能增强钢与混凝土之间的界面粘结性能，促进两者之间的应力传递，使它们能够更好地协同抵抗外部荷载。

2.混凝土基体配比设计

混凝土作为冷弯格构型钢混凝土墙体的重要组成部分，其性能直接影响着墙体的整体力学性能和耐久性能。本研究选用C30-C40强度等级的高性能混凝土，该强度范围既能满足一般建筑结构的承载要求，又具有良好的施工性能和经济性。

为改善混凝土的韧性，提高其抗裂性能和变形能力，在混凝土中掺入适量的纤维外加剂，如聚丙烯纤维、钢纤维等。这些纤维均匀分布在混凝土基体中，能够有效地阻止裂缝的产生和发展，提高混凝土的抗拉强度和抗冲击性能。同时，纤维的掺入还能增强混凝土与格构型钢之间的粘结力，进一步提升两者的协同工作效果。

混凝土的配合比设计是一项复杂而