你家电梯井的墙厚1米？超高层建筑为抗地震，底部剪力墙常“肿成胖子”，不仅占空间还费钢材。近日，同济大学团队在《Frontiers of Structural and Civil Engineering》发表研究，通过L形钢骨高强混凝土剪力墙（LSRHCW）技术，在保证抗震性能的前提下，将型钢用量砍去55%，混凝土强度从C60升级到C80，为499米超高层“瘦身”提供新思路。

超高层的“承重墙烦恼”：墙太厚？地震来了扛不住？
随着城市天际线不断刷新，超高层建筑底部剪力墙成了“甜蜜的负担”。以苏州中南中心为例，传统设计中底部墙体厚度超1米，像“混凝土屏风”挡住有效使用面积。工程师们尝试用C60高强混凝土减小截面，但它像“脆饼干”——强度够高却容易开裂，必须搭配大量型钢“骨架”，导致钢材用量飙升30%。更头疼的是，建筑转角的L形剪力墙（电梯井、楼梯间常用）在地震中受力复杂，传统单向加载实验根本模拟不了真实工况！

L形“钢铁骨架+高强混凝土”：抗震性能三连跳
研究团队设计了4个1/6缩尺“迷你剪力墙”，分为C60（抗压强度60.8MPa）和C80（86.7MPa）两组，截面像“直角尺”（L形），模拟超高层底部高轴压比（n=0.5）状态。最关键的创新是——给C80试件“减型钢”：自由端型钢率从C60的8.1%降到3.63%，相当于“少用一半钢筋”，还让荷载沿45°角斜向施加，模拟地震时的复杂晃动。

实验结果让人惊喜！这些“瘦身墙”在循环荷载下像“弹簧”一样变形：最大位移角达3.03%，相当于2米高墙顶晃动60.6厘米仍不倒塌，远超“大震不倒”的1/100（1%）标准。滞回曲线呈饱满的“纺锤形”，耗能系数γ最高0.33，比普通混凝土剪力墙（0.2）能多吸收65%地震能量，就像给建筑装了“减震弹簧”。

材料密码：C80混凝土+型钢，“以强代钢”新思路
为什么型钢少了还更抗揍？秘密在于C80混凝土和型钢的“完美配合”。C80像“硬汉”扛住垂直荷载，型钢则像“保险丝”在变形中屈服耗能，两者协同工作避免墙体突然断裂。数据显示，C80试件承载力与C60相近（峰值荷载差≤7.6%），但型钢和配筋率降低21%-55%，直接减少钢材用量和施工成本。

不过C80也有“小脾气”——脆性略高，骨架曲线下降段比C60陡。研究团队发现，只要在L形角部和自由端加配约束箍筋，就能像“给脆饼干裹巧克力”，既保持强度又增加韧性。

未来：500米高楼的墙能薄到50厘米吗？
这项研究给超高层设计开了“绿灯”：采用C80混凝土+优化型钢配置，底部剪力墙厚度可减少20%-30%，相当于每层多赚2间房！工程建议明确：角部型钢面积需增加15%-20%，加载方向要考虑45°斜向地震力。论文通讯作者指出：“下一代超高层可能用C100混凝土，型钢率还能再降！”

来源: FrontCIVlL