一、任务来源
自选课题。
二、应用领域和技术原理
1.应用领域：建筑工程，装配式钢结构建筑。
2.技术原理：本项目提出了一种H型钢异形柱组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构体系，该体系是由冷弯薄壁型钢屈曲约束的内嵌钢板、H型钢异形柱和H型钢梁组成。该结构体系具有延性好、承载力高、滞回特性稳定、自重轻、抗侧刚度高等特点，是一种可靠的抗侧力结构体系。
三、性能指标
项目成果形成了H型钢异形柱组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构体系分析理论与关键技术，研究成果应用于山东高速莱钢绿建发展有限公司装配式建筑产业园项目，其位于山东省济南市钢城区钢城经济开发区内，鸣翔大街以北、钢城大街以南、华圣路以西，是钢城区装配式建筑产业园内重点项目，入选省新旧动能转换重点项目库，项目总投资7.8亿元，其中6号楼采用了H型钢异形柱组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构体系，其建筑面积17795.55m2，地上五层，建筑高度23.90m，经济效益和社会效益显著。
四、与国内同类技术比较
1.目前采用的防屈曲措施主要是在内嵌钢板两侧设置混凝土盖板或密肋网格板等措施来限制钢板剪力墙的面外屈曲变形，基本实现钢板剪力墙平面内受力状态，以提高钢板剪力墙的抗剪承载力。与非加劲钢板剪力墙相比，防屈曲钢板剪力墙的两侧混凝土板为内嵌钢板提供相当大的侧向约束，防止钢板过早屈曲失稳，具有延性好、抗侧刚度高、承载力高等优点，提高了钢板的材料利用率。但两侧混凝土盖板以及密肋网格板自重较大，增加结构载荷，难以在高层建筑中推广应用。
2.本项目成果提出的H型钢异形柱组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构体系具有如下特点：
(1) 框架柱采用钢管混凝土柱，具有承载力高、延性及抗震性能好等优点，且外侧钢管可作为混凝土模板与施工支架等使用，具有施工快捷的优点；
(2) 框架梁采用钢-混凝土组合梁，具有截面高度小、自重轻、延性好等优点，且现场湿作业量减小，施工噪声小，保护环境；
(3) 楼板采用预制混凝土叠合板，减少了施工支模工序和模板，省掉满堂红脚手架，可以多层立体交叉施工；
(4) 抗侧力体系采用课题组研发的集建筑功能和结构功能一体化的高性能装配式约束钢板剪力墙抗侧力体系，钢板剪力墙两侧的冷弯薄壁型钢用螺栓穿过钢板进行对拉连接，充分发挥冷弯薄壁型钢强轴抗弯性能对钢板进行面外剪切屈曲约束，具有自重轻、现场装配式施工便捷的特点。内嵌钢板剪力墙通过高强螺栓与周边框架梁、柱构件上的鱼尾板连接，施工速度快，此外 OSB 装饰板还可以通过自攻螺钉与钢板剪力墙两侧的冷弯薄壁型钢龙骨连接，OSB 装饰板与钢板之间填充保温隔声材料，实现结构功能与建筑功能的一体化，在抗侧力性能优越的同时具有良好的保温、隔音、防渗、装饰等建筑功能。
五、成果创新性、先进性
钢板剪力墙具有延性好、承载力高、滞回特性稳定、自重轻、抗侧刚度高等特点，是一种可靠的抗侧力结构体系。本项目对H型钢异形柱组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的受力性能进行了深入研究，并提出了方便工程师设计采用的冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的等效斜向交叉斜杆简化分析模型。创新点如下：
1.提出了一种H型钢异形柱组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构体系，该体系是由冷弯薄壁型钢屈曲约束的内嵌钢板、H型钢异形柱和H型钢梁组成。完成了2个组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构试件的拟静力试验，对试件的滞回性能、破坏模式、耗能能力、刚度退化和柱挠曲变形等进行了分析。
2.基于试验结果，建立和验证了H型钢异形柱组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙有限元模型，并进行了参数扩展分析，得到了H型钢异形柱钢管混凝土柱的轴压比、钢材强度、混凝土强度以及内嵌钢板强度、宽厚比、框架柱加劲肋间距对组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构承载性能的影响规律，为提出设计公式提供理论依据。
3.参考钢筋屈曲理论，结合冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的屈曲约束形式和冷弯薄壁型钢对钢板的屈曲约束机理，提出了一种适用于冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的等效斜向交叉支撑简化分析模型。该等代模型考虑了冷弯薄壁型钢对钢板的屈曲约束作用，并就组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构试件的骨架曲线和承载力进行对比验证，结果表明所提出的等效斜向交叉支撑简化分析模型是准确和适用的。该简化模型精度高、计算简单、可以在理论建模程序中使用，大大减少计算工作量，提高分析效率，方便工程师采用。
六、作用意义
推动H型钢异形柱组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构体系在建筑工程中的应用，这对落实国家关于推广绿色建筑、发展建筑工业化、化解钢铁产能严重过剩的相关政策具有重要意义。同时，也非常符合我国目前正在大力推广装配式绿色建筑的市场导向。

一、推广应用的范围、条件和前景
随着我国经济水平的高速增长，已建成的高层、超高层建筑也越来越多。在高层建筑结构中，水平荷载作用下（如风荷载、水平地震荷载）结构的最大弯矩发生在结构物底部，并与结构高度三次方成正比；而最大位移出现在结构物顶部，与结构高度四次方成正比，可以看出，水平荷载是高层建筑结构设计中的主要控制荷载。因此，为保证高层建筑的安全性能和使用性能，高层建筑结构抗侧力体系的选择十分重要。
项目结合冷弯薄壁型钢复合墙体的保温隔热、防渗、隔音等优良的使用性能，提出一种新型的、集建筑结构功能一体化的装配式钢板剪力墙结构—冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙体系，其中，定向刨花板 (OSB) 通过自攻螺钉与冷弯薄壁型钢连接在一起，并在OSB板和冷弯薄壁型钢之间填充保温隔音材料，以实现建筑和结构功能的一体化。同时，在此基础上结合边缘框架提出H型钢混凝土异形柱组合框架-冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙体系。H型钢混凝土异形柱作为边缘框架具有刚度大、承载力高、建筑功能优良、利于装配等特点。本项目提出的H型钢混凝土异形柱组合框架-剪力墙结构体系是一种利用冷弯薄壁型钢截面抑制钢板剪力墙的屈曲变形的新型抗侧力体系，且具有自重轻、抗震性能好、装配式施工等优点。本项目对该剪力墙结构体系展开了深入研究，结合试验、有限元和理论分析，提出相应的设计方法，以更好地推广H型钢混凝土异形柱组合框架以及冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构在多高层建筑中的应用。
二、存在的问题和改进意见
本成果提出了针对冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的等效交叉支撑模型的单向推覆模型和本构关系，不能体现循环荷载下冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的刚度和承载力退化机理，因此，提出用于评估冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的非线性循环行为的滞回模型也是可以深入研究的方向。