可拆卸钢-混凝土组合梁的研究综述和展望

State-of-the-art review and future trends on demountable steel-concrete composite beams

摘要

构件的高效拆卸与循环利用是建筑领域绿色低碳和可持续发展的重要内容. 本文回顾了近年来国内外关于可拆卸钢-混凝土组合梁的研究现状，总结可拆卸剪力连接件的构造特征与实现策略，分析可拆卸剪力连接件的施工操作性及影响其性能发挥的关键因素. 围绕钢-混凝土界面、混凝土板接缝与梁柱节点，探讨可拆卸钢-混凝土组合梁的界面配合机制与传力路径，揭示剪力-滑移的多阶段行为及其对组合梁刚度、承载力与抗震性能的影响. 需要指出的是，传统设计方法难以有效表征可拆卸组合梁中组合效应的动态演化与界面滑移需求.Eurocode 4规范针对焊接栓钉的延性需求可能不适用于可拆卸剪力连接件. 最后，结合可拆卸钢-混凝土组合梁的构造优化、长期服役性能、界面配合机制及抗震设计，提出可拆卸钢-混凝土组合梁未来的研究重点与发展方向.

Abstract

Efficient disassembly and reuse of structural components are key strategies for achieving green， low-carbon， and sustainable development in the construction sector. This paper presents a comprehensive review of recent research on demountable steel-concrete composite beams， summarizing the structural characteristics and implementation strategies of demountable shear connectors. The installation feasibility and critical factors affecting their performance are analyzed. Focusing on the steel-concrete interface， concrete slab joints， and beam-to-column connections， this study explores the interface compatibility mechanisms and load transfer paths of demountable composite beams. The multi-stage shear-slip behavior induced by demountable connectors and its influence on beam stiffness， load-carrying capacity， and seismic performance are examined. Furthermore， current design methods are insufficient for accurately evaluating the dynamic evolution of composite action and the associated interface slip demand. The ductility requirements for welded studs prescribed in Eurocode 4 may not apply to demountable shear connectors. Finally， future research priorities and directions are proposed concerning structural detailing optimization， long-term performance， interface compatibility mechanisms， and seismic design of demountable steel-concrete composite beams.

近年来，为应对日益严峻的生态环境污染和全球气候变暖等问题，减少能源消耗和降低温室气体排放（简称“节能减排”）已成为众多学科共同关注的焦点. 建筑业作为能源消耗和温室气体排放的主要领域之一，在建造和拆除过程中产生大量固体废弃物和建筑垃圾，成为环境保护和可持续发展的重要障碍^［1］. 为适应新时代的发展需求，建筑业的转型和升级势在必行. 《“十四五”建筑业发展规划》^［2］在指导思想中明确提出“加快建筑业转型升级，实现绿色低碳发展”，并把“坚持创新驱动，绿色发展”列为基本原则之一. 未来，建筑业将更加注重绿色^［3-5］、低碳^［6-7］和可持续发展^［8］. 循环经济^［9-10］作为一种新型的发展模式，强调资源的减量化、再利用和资源化^［11］，为推动建筑业的绿色低碳发展提供了重要思路.

建筑业的循环经济以可持续发展为原则，通过对建筑要素进行回收、再利用和循环利用，以最大限度地减少资源消耗和建筑废弃物产生，提升资源利用率. 建筑要素的再利用包括结构体系、构件和材料三个层面. 在结构体系层面，具备可拆装特征的结构体系可在原建筑退役或功能变化后，通过拆除与重组实现空间适配与资源再利用，具有显著的经济性与环境效益. 例如，荷兰阿姆斯特丹的一幢四层的法院建筑在服役5年后，钢结构和预制混凝土楼板被拆除并运至150 km外的恩斯赫德重新组装^［12］，展示了建筑结构体系再利用的可行性. 而在结构构件层面，构件的连接构造决定了其拆装的难易程度，影响构件的再利用性. 在建筑材料的回收利用方面，钢材可以熔炼和再加工进行循环利用^［13］，混凝土可以碎解后作为骨料进行再生利用^［14-15］.

钢-混凝土组合梁能发挥混凝土抗压强度高和钢材抗拉性能好的优点，是工业及民用建筑结构广泛采用的构件形式. 钢-混凝土组合梁的回收、再利用对推动建筑业绿色低碳和可持续健康发展意义重大，其中基础的一环便是实现钢梁和混凝土板的预制化和可拆卸. 然而，钢-混凝土组合梁可拆卸性的研究近几年才得到重视^［16-20］，有不少问题需要解决. 本文回顾了近年来国内外可拆卸钢-混凝土组合梁的研究现状，归纳了实现钢-混凝土组合梁可拆卸性的关键条件和技术措施，分析了可拆卸钢-混凝土组合梁的受力特征，并探讨了其未来的发展趋势和研究方向.

1 可拆卸剪力连接件的研究现状及分析

钢-混凝土组合梁由钢梁、混凝土板和剪力连接件组成，其中，剪力连接件使钢梁和混凝土板形成整体而协同工作，共同抵抗外部荷载. 常见剪力连接件的形式有圆柱头栓钉^［21］、槽钢^［21］和PBL^［22-23］等，它们焊接在钢梁上翼缘，并埋入混凝土板中，导致钢梁与混凝土板难以分离，增加了构件和材料回收或再利用难度^［24］. 因此，要实现钢梁和混凝土板的高效再利用，剪力连接件的可拆卸性至关重要.

近年来，关于可拆卸剪力连接件和可拆卸组合梁的研究呈现显著增长趋势. 基于Scopus数据库和中国知网的检索数据（截至2025年9月），共计获取相关研究论文237篇. 图1（a）展示了年度发文数量分布，表明近二十年内相关研究热度持续增长，尤其自2020年起年均发表数量快速上升，反映该领域研究活跃度显著提升. 从研究方法类型［图1（b）］来看，推出试验（37.4%）和数值分析（30.2%）是当前研究最常采用的手段，其次为组合梁弯曲试验（21%）和理论推导（11.4%）.研究中关注的性能指标分布如图1（c）所示，主要集中在抗剪强度（41.4%）、刚度（21.4%）、滑移行为（20.1%）和延性（12.0%），反映了可拆卸组合梁的核心研究焦点. 此外，也有少数研究关注其抗火性能（1.9%）、疲劳性能（1.9%）和重复使用性能（1.3%），表明可拆卸组合梁在多场景、服役性能评价方面仍有拓展空间.

1.1 构造特征与实现策略

图2总结了可拆卸剪力连接件的构件类型，包括圆柱头栓钉-螺母^［25-28］［图2（a）］、盲孔螺栓^{［27，29-31］}［图2（b）（c）］、膨胀螺丝^［32-33］［图2（d）］、高强螺栓-螺母^{［32，34-51］}［图2（e）~（m）］、锥楔式构造^［52-58］［图2（n）~（p）］、螺栓-套筒^［59-63］［图2（q）~（t）］、槽钢-夹头^［64-68］［图2（u）（v）］、钢管-夹头^［69］［图2（w）］和型钢-螺栓^［70-73］［图2（x）~（z）］. 它们具有共同特征：主要由两个或多个独立的元件构成，元件之间通过螺纹连接，并采用特定的构造方法将钢梁和混凝土板连接成整体. 当需要分离时，通过解开元件之间的螺纹连接将钢梁和混凝土板分开. 表1总结了可拆卸剪力连接件的构造特征和性能参数比较. 不同类型的可拆卸剪力连接在力学性能、施工工艺及造价方面存在差异，需结合实际工程需求进行选用.

拆卸钢梁和混凝土板的实现策略取决于剪力连接件与两者的连接方式. 对于钢梁，剪力连接件穿过翼缘上的预留孔洞或从侧面夹住钢梁翼缘进行固定. 而剪力连接件与混凝土板的连接方式则根据混凝土板的建造方式不同，分为以下三种情况：

场景一，现浇混凝土板. 剪力连接件首先被固定于钢梁上翼缘，随后现场浇筑混凝土包裹剪力连接件. 图2（a）~（c）等构造属于这种情形.

场景二，局部现浇混凝土板. 预制混凝土板中预留孔洞，剪力连接件安装于孔洞位置后，通过回填混凝土或其他材料封闭孔洞并包裹连接件. 图 2（g）~（j）等构造属于这种情况.

场景三，预制混凝土板. 剪力连接件直接穿过预制混凝土板的预留孔洞而固定. 与场景二不同的是，孔洞尺寸通常较小，仅需满足剪力连接件的安装需求. 图2（e）（f）（m）等构造属于这类情形.

在场景一中，浇筑混凝土可在工厂完成，制成预制混凝土板. 此时剪力连接件的部分元件会预先埋入混凝土中［如图2（q）~（t）构造中的套筒］. 现场安装时，需将钢梁上的孔洞和已埋入混凝土板的元件（如套筒等）对齐，再进行连接. 对于尺寸较大的混凝土板，由于剪力连接件数量较多，对齐难度显著增大，这对构件的加工精度、孔洞位置的控制以及安装精度都提出了更高的要求. 场景一和场景二均涉及湿作业，需要等待现浇材料达到预定强度后，组合梁才能投入使用，导致施工工期较长. 虽然场景二在一定程度上减少了现场湿作业的工作量，可缩短工期，但较大的预留孔洞会阻碍板内受力钢筋的连续性. 此外，后浇筑材料的强度^［54］以及其与预制混凝土界面的咬合性能^{［31，74］}，均会对组合梁的受力产生一定的影响. 相比之下，场景三属于干作业，装配化程度较高，结构可快速投入使用，因此在施工效率和工业化应用方面更具优势.

1.2 施工操作性

一般来说，可拆卸剪力连接件等间距布置在剪力跨区域内，采用双排并列或者双排错列的方式布置^{［28，75-76］}. 当剪力连接件以“群”的形式布置时，连接件之间相互影响而产生群体效应^［47］，导致承载力和刚度降低^［77-79］. 无论采用何种布置方式，剪力连接件的数量通常较多，施工是一个不容忽视的问题.

可拆卸剪力连接件的施工可操作性需综合考虑安装、拆卸以及操作空间等因素. 以图2（g）的构造为例，由于底部缺乏支撑和固定措施，在混凝土浇筑和振捣过程中，螺栓易发生位置偏移和倾斜. 相比之下，在图2（h）~（l）的构造中，底部的凸台或螺母起到限位和固定作用. 此外，对于钢梁和混凝土板均需预留孔的构造［如图2（e）（f）］，安装过程包括对孔、穿螺栓等多个步骤. 然而，若孔位加工稍有误差或者钢梁和混凝土板在组装过程中产生不一致的变形，均易导致预留孔错位，进而无法成功安装所有的剪力连接件. 尽管增大预留孔的直径可以降低安装难度，但会使组合构件的刚度和强度下降^［37］. 图2（u）（v）的构造通过在混凝土板中预埋槽钢^［64-67］，使螺栓可在槽钢内自由滑动，大幅提高了螺栓位置的可调节性和施工灵活性. 同样地，在图2（w）的构造中，剪力连接件穿过混凝土板的预留孔洞，从侧面夹持钢梁翼缘，省去了对齐混凝土板和钢梁预留孔的施工步骤，提供了另一种可行的思路.

1.3 性能发挥及影响因素

剪力连接件的力学行为、抗剪能力与其构造细节息息相关. 对于埋入混凝土的剪力连接件，如图2（g）~（l），根部凸台［图2（h）（s）］、单螺母［图2（i）］、双螺母［图2（j）］、套筒［图2（q）~（t）］、钢垫块［图2（k）（l）］等扩大根部的构造可增大剪力连接件与钢梁的受力面积，有效提升剪力连接件的力学性能. 而对于施加预紧力的连接件，混凝土板局部会承受较大压力［图2（e）（f）构造］，可能导致混凝土剥落^{［64，80］}，影响抗剪能力的充分发挥. 类似地，图2（n）~（p）的构造采用锥形剖面的安装孔洞，在剪力连接件预紧力的作用下会引起混凝土中的环向拉应力，易诱发混凝土开裂. 通过局部加强配筋或使用较大尺寸的垫片^［43］，可以有效改善混凝土的局部受力性能. 需要注意的是，剪力连接件的性能可能随时间而有所下降. 研究^［81-82］表明，螺栓预紧力会随时间损失，且损失程度在混凝土徐变的情况下尤为显著. 剪力连接件长期性能的劣化会降低钢梁和混凝土板的组合效应，且程度难以准确估量，影响组合梁的长期使用性能. 在图2（m）和图2（w）的构造中，采用贯通混凝土板的钢管可减弱混凝土徐变对螺栓预紧力的影响，在一定程度上改善剪力连接件的长期性能^［83］.

2 可拆卸钢-混凝土组合梁的界面配合机制

可拆卸钢-混凝土组合梁产生了多个新的界面，包括钢-混凝土板界面、混凝土板-混凝土板界面和柱-组合梁界面. 为确保可拆卸钢-混凝土组合梁在装配、使用和拆卸过程中的可靠连接，需要重点关注界面配合机制，包括界面的构造形式、变形协调、力学行为及传力机理等.

2.1 钢-混凝土界面的剪力传递机制与力学行为

剪力在钢-混凝土界面上有两种传递机制：摩擦机制和承压机制.在摩擦机制中，钢-混凝土界面上的剪力由摩擦力传递.相比于焊接剪力连接件，摩擦机制表现出更优异的疲劳性能^［32］.摩擦力的大小主要取决于接触面上的正压力和表面摩擦特性.试验研究（表2）发现，钢和混凝土界面的摩擦系数范围为0.080~0.736，离散性非常大，说明界面的摩擦行为受界面处理方式、加载状态等因素的影响显著.在承压机制中，钢-混凝土界面上的剪力传递依靠混凝土与剪力连接件的承压变形.这种机制常见于剪力连接件埋入混凝土的情形，如焊接圆柱头栓钉和图2（g）~（l）中的案例.承压机制中，混凝土的强度、剪力连接件的几何形状、材料特性以及构造细节对剪力的传递起到了重要作用. 实际工程案例中，摩擦机制和承压机制通常同时存在，但往往以其中一种机制为主导. 表3总结了国内外规范关于焊接栓钉的间距要求和抗剪承载力计算公式，为可拆卸剪力连接件的设计提供了参考.

钢-混凝土界面上的力学行为一般由推出试验（push-out test）来评估. 试验装置如图3（a）所示，剪力连接件将两块混凝土板与一段H型钢翼缘贴合连接起来，沿着H型钢轴向施加荷载，使H型钢与混凝土板在钢-混凝土界面上产生相对滑移，从而获得界面的剪力-滑移关系. 这一剪力-滑移关系即剪力连接件的剪力-滑移关系. 需要注意的是，不同加载方式所得到的剪力-滑移关系可能有所差异. 试验研究表明^{［39，64，90］}，在滞回加载条件下，螺栓剪力连接件的抗剪承载力低于单调加载条件下的承载力，且在大变形阶段承载力下降速度更快.

钢-混凝土界面上典型的剪力-滑移曲线^{［37，91］} 如图3（b）所示. 当焊接栓钉作为剪力连接件时，在较小的变形范围内，界面上的剪力抗力达到极限值，随后能维持稳定的承载力. 而采用可拆卸剪力连接件时，界面上的剪力-滑移曲线表现出与传统焊接栓钉截然不同的行为，通常存在一个刚度较小的滑移阶段（BC、OE段）. 具体而言，对于承压型可拆卸剪力连接件，滑移发生在起始阶段（OE段），随后剪力随着滑移逐渐增加直至达到极限值（F点）. 而采用摩擦型可拆卸剪力连接件时，初始刚度无穷大（OB段），紧接着出现零刚度阶段（BC段），再随着滑移的增加而剪力继续上升至极限承载力（D点）. 在实际工程中，钢-混凝土界面的剪力-滑移行为通常是这两种情况的叠加，其滑移量取决于安装间隙大小以及剪力连接件和混凝土的挤压变形. 由于配置可拆卸剪力连接件的钢-混凝土界面呈现出明显的多阶段行为特征，各阶段界面滑移刚度差异大，使得难以准确预测组合梁的刚度和承载力，并可能导致结构的滞回行为和动力响应不可控^［18］. 为改善界面滑移，可填充材料密闭间隙，或者采用锥形配合孔［图2（n）（p）（s）］等措施来减小安装间隙.

2.2 混凝土板布置策略与接缝传力途径

通过将混凝土板分块设计，减轻单块板的重量和体积，便于拆卸和搬运，为构件的再利用创造条件. 在平面布置上，混凝土板块常见的排布方式有并列式^{［35，50，92-94］}和错列式^{［64，66］}，如图4所示. 在并列式布置中，板块端部齐平，形成连续、贯通的接缝，因此刚性楼板假定的适用性尚需进一步验证. 而在错列式布置中，板块交错排布，形成自然的面内咬合，有效限制了板块间的面内相对位移，提高了楼板的平面内刚度.

接缝在板块间的剪力传递中起关键作用. 为此，板块边缘可采用形状互补的阶梯状接头^［95］和榫卯接头^［64］，利用几何形状的互锁特性实现剪力的有效传递. 也可在板块间布置搭接钢筋^［70］，使用预应力筋技术^［84］，或者在板块周围间隔布置对拉锚筋^{［64，66］}等措施，来增强混凝土板间的整体性.

2.3 柱-组合梁界面的构造措施

在梁柱节点区域，如何在有限的空间内处理多构件交汇的复杂关系并确保可靠传力是一个棘手的问题. 为了实现可拆卸的设计预期，组合梁与柱的连接方式和具体构造需要充分关注. 作为目前最简便、常用和成熟的可拆卸连接方式，螺栓连接常用于钢梁与柱子的连接中. 此外，柱贯通连接会中断混凝土板内纵向受力钢筋，削弱传力的连续性. 针对柱穿透混凝土板的情形，常见的处理方式包括：1）预留洞口［图5（a）］，即在预制混凝土板中预留洞口，以供柱子穿过^{［84，96-98］}. 2）断开拼合［图5（b）］，即混凝土板在柱子位置断开，在现场进行拼合^{［36，84］}. 显然，预留洞口的方式仅中断柱子宽度范围内的受力钢筋，较好地保持了柱两侧混凝土板传力的连续性，但拆装灵活性较差；而断开拼合的方式中断了板内所有纵向受力钢筋，传力性能较差，但混凝土板更易于安装和拆卸. 因此，研究梁柱节点区域合理的构造措施，既兼顾构件的可拆卸性，又能减轻因纵向受力钢筋中断引起的传力削弱，是一项重要的研究课题.

3 可拆卸钢-混凝土组合梁的受力特征及分析

可拆卸剪力连接件的剪力-滑移曲线表现出明显的多阶段特征，有别于圆柱头栓钉等焊接剪力连接件的行为，这就需要重新认识可拆卸钢-混凝土组合梁的组合机理、刚度与承载规律，以及抗震性能等重要受力特征.

3.1 钢-混凝土动态组合效应及界面滑移需求

根据《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）^［21］，组合梁的组合程度取决于剪跨内剪力连接件的总抗剪能力\sum N_{\mathrm{c}}^{\mathrm{v}}和极限平衡条件下界面的剪力需求V_s两者之间的相对关系，其中N{}_{\mathrm{c}}^{\mathrm{v}}为单个剪力连接件的抗剪能力. 当总抗剪能力\sum N_{\mathrm{c}}^{\mathrm{v}}大于剪力需求V_s，则认为是完全组合，否则是部分组合. 在现行规范中，单个剪力连接件抗剪能力N{}_{\mathrm{c}}^{\mathrm{v}}的取值为其极限承载力，是基于圆柱头栓钉等焊接剪力连接件能在较小的滑移变形下即可达到极限承载力这一前提条件. 然而，由于可拆卸剪力连接件普遍存在装配间隙，受力过程中会产生零刚度滑移，这意味着，要发挥其极限承载力，钢-混凝土界面需要经历更大的滑移变形. 以图3（b）为例，焊接栓钉在A点达到峰值，其对应的滑移变形值低于设计荷载作用下的滑移需求，因而栓钉能够在设计工况下充分发挥出极限承载力. 相比之下，可拆卸剪力连接件由于存在滑移段BC或OE，只有当滑移变形增大至D点或F点，才能充分发挥其极限抗剪承载力. 值得注意的是，达到D点或F点所需要的滑移变形量可能超过设计荷载作用下的滑移需求，因此可拆卸剪力连接件可能无法发挥出其极限承载力. 倘若仍依据单一的极限承载力来界定可拆卸钢-混凝土组合梁的组合效应，可能导致划分标准不准确，与实际承载情况不符^{［83，92］}.

此外，可拆卸钢-混凝土组合梁中，组合效应直接取决于钢-混凝土界面的剪力传递机制和剪力-滑移特性.传统的焊接栓钉无明显滑移，组合程度仅依赖剪力连接件的数量.而可拆卸剪力连接件固有的滑移特征和摩擦机制使其组合程度定义有别于传统形式.例如，如图3所示，在摩擦型可拆卸剪力连接件中，在摩擦力被克服之前（B点），钢和混凝土界面无相对滑移，属于完全组合；摩擦力被克服之后，钢和混凝土之间产生零刚度滑移（BC段），钢和混凝土基本独自变形，使得平截面假定不再适用^{［54，98］}，属于无组合或者弱组合. 当孔洞间隙消耗殆尽再次承压时，抗剪能力有所提升，属于部分组合. 可以看出，可拆卸钢-混凝土组合梁的组合效应会随着界面剪力需求而动态变化，即取决于界面上的滑移需求. 对于延性剪力连接件，Eurocode 4规范要求其剪力-滑移曲线中的滑移变形需大于6 mm^［87］. 对于传统焊接剪力连接件而言，在较小的变形下便达到了极限承载力并能维持，6 mm的滑移变形能够表征良好的延性行为. 而可拆卸剪力连接件普遍存在零刚度滑移且滑移量可达3~5 mm，显然更容易达到Eurocode 4的延性阈值，而此时可拆卸剪力连接件的承载力可能没有完全发挥. 显然，这与Eurocode 4中延性设计的初衷是相悖的，滑移导致的“伪延性”需要深入研究.

3.2 刚度和承载沿梁轴向的非均匀分布

钢梁和混凝土能够协同工作是因为剪力连接件提供了足够的抗剪能力，从而有效抑制了钢梁-混凝土之间的相对滑移趋势. 需要注意的是，从混凝土板两端向中间区域（图6），随着剪力连接件数量的累积，界面上的剪力抗力逐渐增大，其组合效应和抗弯刚度也随之增强. 换句话说，组合梁的抗弯刚度并非沿着梁轴均匀分布，而是在混凝土板端部最低，在混凝土板中部最大. 对于梁跨内布置多块混凝土板的情况，由于接缝的存在，整根组合梁的刚度则会降低更多^［93］. 试验研究表明，配置三块混凝土板的组合梁相较于配置一块完整混凝土板的组合梁，其刚度降低了47.8%^［50］. 因此，在结构设计过程中，应考虑刚度折减，并通过优化剪力连接件布置、板块边缘约束及界面传力方式，改善组合梁的刚度与抗震性能.

类似地，可拆卸钢-混凝土组合梁的抗弯强度沿着梁轴向也表现出非均匀性. 在正弯矩作用下，接缝闭合使混凝土板能够参与受力，而在负弯矩作用下，接缝张开导致混凝土板完全退出工作. 因此，接缝数量、位置以及搭接条件直接影响组合梁的承载行为^{［66，99］}. 适当增加端部剪力连接件的数量和密度^［40］，或者采用加强接缝处剪力传递的措施，均是提升组合梁刚度和改善组合梁承载性能的途径.

目前，评估可拆卸钢-混凝土组合梁刚度和承载性能的主要方式为简支梁弯曲试验，但缺乏系统深入的理论研究. Rowe和Bradford ^［100］基于经典力学建立了螺栓剪力连接件组合梁的剪力相交模型，并推导了简支梁在均布荷载下的挠度计算公式. 然而，该模型在分析过程中采用了过于简化的边界条件，并将组合梁简化为完全组合和无组合效应的两段，其结论无法直接应用于装配多块混凝土板组合梁的情形. 静力试验研究^［54］表明，可拆卸组合梁与焊接栓钉组合梁有着相似的静力承载性能，但刚度比焊接栓钉组合梁低，变形能力和延性更好. 然而，简支梁弯曲试验仅能实现单向加载，无法反映构件在往复荷载作用下的滞回性能. 而有研究^［98］表明，在滞回加载条件下，梁柱节点的刚度仅为单调加载时的32%，弯矩承载力为单调加载时的92%. 因此，简支梁在单调加载条件下得到的结果仍不足以全面揭示构件在动力作用下的滞回行为和耗能特征，也无法准确反映构件变形与结构体系变形（如层间位移角）之间的关联，仍需要子结构或结构体系层次的试验研究和理论分析工作的支撑.

3.3 损伤控制与抗震性能分析

建筑结构抗震设计普遍遵循的延性设计方法，要求结构在预期的地震作用下应具有稳定的塑性发展和较大的变形能力，能充分耗散地震能量，减少结构的脆性破坏，以保证结构不倒塌. 就框架结构而言，梁作为框架结构中的耗能主体，在地震作用下通常期望梁端发展塑性来耗散能量. 因此，梁端必要的延性是充分利用结构耗能能力的重要条件. 而Northridge和Kobe震害表明，常规的梁柱全焊接节点或者栓焊混合节点，其破坏发生于梁下翼缘焊缝处，表现出脆性破坏特征^［101］，未能充分发展塑性. 为了避免这种破坏，采用削弱型或者加强型节点形式，将塑性铰区域从柱壁外移至指定的梁端位置，从而提高结构的延性. 同样，对于可拆卸钢-混凝土组合梁，可通过控制塑性损伤集中于预期位置而实现损伤控制行为，有效提升其抗震性能.

作为一种新兴的构件形式，可拆卸钢-混凝土组合梁的研究目前仍局限于静力承载的探索阶段，关于其抗震性能的研究极少.仅有Hai等^［98］、Luo和Yan^［54］、Abdulkarim等^［102］开展了柱-梁子结构滞回加载试验，节点形式包括端板连接节点和焊接节点. 试验结果表明，这类节点具备良好的转动变形和承载能力，但破坏模式仍为柱壁焊缝处破坏，组合梁变形和耗能能力发挥不够充分. 针对可拆卸钢-混凝土组合梁，在提升其抗震性能方面有许多问题亟待解决：1）损伤控制行为及实现机制. 损伤控制概念是抗震设计的一项重要策略，通过梁柱节点设计和构造改进，将塑性损伤控制在非焊缝区域，降低脆性断裂风险，确保组合梁的变形能力和稳定耗能. 2）塑性发展区剪力连接件的布置策略. 在可拆卸钢-混凝土组合梁中，常常需要在钢梁翼缘上开孔来安装剪力连接件. 然而，这不仅会减少钢梁截面的有效面积，还会因孔洞位于塑性铰区域而导致应力集中，诱发构件提前断裂，从而降低结构的延性. 3）适配可拆卸钢-混凝土组合梁的高效抗震节点形式及其性能研究. 目前已有的端板连接节点和焊接节点难以满足高性能抗震要求，有必要研发损伤控制节点，并深入研究其在地震作用下的受力机理和响应特性.

4 发展趋势及展望

通过提高建筑构件与材料的重复利用率，可减少建筑废弃物、降低建筑全寿命周期内的碳排放^{［103-105］}. 从经济性角度来说，虽然可拆卸结构在设计与制造阶段可能增加一定的成本、提高施工复杂度，但在结构后期维护、更换及构件再利用环节中能够有效节约材料与人工费用，其全寿命周期综合造价亦具有一定优势^{［16，103］}. 可拆卸钢-混凝土组合梁符合循环经济和绿色低碳的发展理念，契合我国城乡高质量建设、建筑业转型升级和持续健康发展的新要求，展现出广阔的发展潜力. 国内外研究现状表明，钢-混凝土组合梁的可拆卸性能已受到广泛关注，特别是在可拆卸剪力连接件的研发及其抗剪承载力、钢-混凝土界面的剪力-滑移规律以及组合梁静力承载性能等方面取得了一定进展. 然而，仍有诸多关键问题亟待解决，详见图7.

1）新型可拆卸剪力连接件的研发. 既有的可拆卸剪力连接件主要侧重于钢-混凝土拆装的实现条件和技术措施，往往需要同时在钢梁和混凝土板上预留精准的安装孔洞，装配时对孔难度大. 此外，孔洞间隙致使钢-混凝土界面滑移量增大，进而影响组合梁的受力行为，限制剪力连接件抗剪能力的充分发挥. 因此，仍存在新型可拆卸剪力连接件的研发潜力和需求.

2）可拆卸剪力连接件的长期性能. 现有设计多关注剪力连接件的短期力学性能，忽视了长期过程中混凝土徐变等因素对其力学行为的影响. 特别是对于依赖预紧力的剪力连接件来说，混凝土收缩和徐变引起的预紧力损失会减弱钢梁和混凝土板的组合效应，且程度难以准确估量，劣化了组合梁的长期性能. 未来研究需关注剪力连接件在长期使用中的性能变化规律，建立基于长期效应的性能预测模型，并提出考虑混凝土收缩、徐变等因素的构造或设计方法.

3）界面构造设计及配合机制研究. 可拆卸钢-混凝土组合梁中的界面是保证其承载和可拆卸的关键，探索适用于可拆卸钢-混凝土组合结构的各类新型界面构造，研究界面配合机制及其对组合梁性能的影响，是未来研究的一项重要内容.

4）可拆卸钢-混凝土组合梁抗震性能提升研究. 厘清钢-混凝土界面动态组合效应机理及界面滑移需求是准确计算可拆卸钢-混凝土组合梁力学行为的基础，是结构动力分析的必要条件. 充分考虑可拆卸钢-混凝土梁的受力特征，合理引入损伤控制行为，使其具有稳定非线性行为和滞回耗能特征，提升其抵御地震灾害的能力，并发展基于可拆卸功能的钢-混凝土组合梁抗震设计方法.

5）可拆卸结构体系的研发和设计方法. 实现钢-混凝土组合结构的广泛循环利用，离不开在结构体系层次实现梁、柱、节点等主要构件的可拆卸一体化设计. 研究结构体系各主要构件的协调性，例如设计快速拆装的梁柱节点、基于模块化理念的结构体系形式及相应的设计方法.

5 结 语

钢-混凝土结构的可拆卸性是实现建筑材料循环利用、降低碳排放、推进绿色低碳建筑的有效途径之一，这对建筑结构设计提出了新的要求. 本文总结了可拆卸剪力连接件的特征及其实现策略，梳理了现有可拆卸剪力连接件的类型及其施工技术难点，探讨了钢-混凝土界面的剪力传递机制、混凝土板分块策略和柱-组合梁等界面配合机制，分析了组合梁的动态组合效应、刚度和承载不均匀性，及其抗震性能等受力特征，为今后的结构设计与性能评估提供了参考. 未来，可拆卸钢-混凝土组合梁的研究需进一步深化，包括研发新型可拆卸剪力连接件，关注其长期性能，研究新的界面构造及其对组合梁性能的影响，提升组合梁的抗震性能，以及探索实现结构体系可拆卸一体化设计的对策.

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