大型轻质UHPC-钢框架复合外墙挂板协同变形及开裂控制研究
Research on collaborative deformation and crack control of large lightweight UHPC-steel frame composite exterior wall panels
关键词：
超高性能混凝土（UHPC）；复合外墙挂板；协同变形连接系统；裂缝控制；内力释放；界面应力优化
Key words：
Ultra-high performance concrete (UHPC); Composite exterior wall panel; Collaborative deformation connection system; Crack control; Internal stress release; Interface stress optimization
刊期：
2025年第12期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.2025.12.029.05
文章编号：
基金项目：
国家重点研发计划项目（2022YFC3801400）。
作者：
姚海明，蒋勤俭，黄清杰，吕丽萍
单位：
北京榆构有限公司，北京 100070
摘要
摘 要：为响应智能建造与新型建筑工业化协同发展的要求，针对传统大型轻质超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete，UHPC）-钢框架复合外墙挂板在应用中存在的变形不协同与开裂风险问题，提出了“刚柔并济”的协同变形连接系统。该系统通过刚性连接组件与柔性连接组件的组合设计，结合整装悬浮定位技术、螺栓松解释放内力技术，有效解决了异质材料界面应力集中、收缩应变累积导致的UHPC损伤问题，为大型轻量化外墙工程提供了可靠的协同解决方案。
Abstract: In response to the requirements of the coordinated development of intelligent construction and new building industrialization, a collaborative deformation connection system that combines rigidity and flexibility is proposed to address the problems of deformation incompatibility and cracking risk in the application of traditional large lightweight ultra-high performance concrete (UHPC)-steel frame composite exterior wall panels. The system effectively solves the problem of UHPC damage caused by stress concentration and accumulated shrinkage strain at heterogeneous material interfaces through the combination design of rigid and flexible connection components, combined with integrated suspension positioning technology and bolt loosening and releasing internal stress technology, which can provide a reliable collaborative solution for large lightweight exterior wall engineering.
结论
（1）与传统刚性连接系统墙板相比，采用协同变形连接系统可有效控制墙板的变形开裂，显著改善UHPC饰面板与钢框架之间的内力状态。
（2）异质材料间的协同变形对复合墙板内应力具有重要影响。采用协同变形连接系统，辅以整装悬浮定位技术和螺栓松解释放内力技术，可有效避免生产过程中应力分布不均导致的UHPC损伤，体现了施工工艺与材料特性的深度耦合。
（3）协同变形连接系统可应用于公共建筑UHPC外墙领域，具有减轻UHPC外墙变形和开裂、降低外墙面密度、提高外墙耐久性能等优势，同时可为实现构件大型化与轻量化和保障结构可靠性提供技术路径。
（4）需要特别注意的是，柔性连接系统的主要作用机制是通过滑动连接降低钢材和UHPC之间的应力变形，故其长期性能仍需持续观察。另外，橡胶材料的老化特性、滑移界面的磨损效应、循环荷载下的疲劳响应等问题，均可能影响UHPC-钢框架复合体系的耐久性能，后续需深入研究。
（5）本试验样本量偏小、样品形式单一，后续可开展更大尺寸、多种截面厚度、不同UHPC配合比等条件下的理论研究和试验验证，以增强协同变形连接系统的工程适配性。另外，可着重关注环境耦合效应对协同变形连接系统的影响机制，如极端温度循环、多向地震作用、风振疲劳等复杂工况下的体系响应特性，以扩宽该系统的适用边界。同时，开展全生命周期成本分析，量化评估该系统的经济可行性，对推动其规模化落地应用具有重要现实意义。
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引用本文
姚海明,蒋勤俭,黄清杰,等.大型轻质UHPC钢框架复合外墙挂板协同变形及开裂控制研究[J].混凝土与水泥制品,2025(12):29-33.
YAO H M,JIANG Q J,HUANG Q J,et al.Research on collaborative deformation and crack control of large lightweight UHPC and steel frame composite exterior wall panels[J].China Concrete and Cement Products,2025(12):29-33.
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