論砌體結(jié)構(gòu)破壞形式、砌體種類和材料利用成度三者的關(guān)系

趙鵬　鮑燁超

（鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南　鄭州　450001）

論砌體結(jié)構(gòu)破壞形式、砌體種類和材料利用成度三者的關(guān)系

趙鵬鮑燁超

（鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南鄭州450001）

砌塊的最終破壞形態(tài)從某種程度上反映了砌體材料充分利用的程度而砌體類型和工藝決定了它的破壞形態(tài)。本文旨在闡述三者的關(guān)系，為充分利用材料，提高砌體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度作出指導(dǎo)。

砌體結(jié)構(gòu)；破壞形態(tài)；砌體種類；材料利用程度

砌體結(jié)構(gòu)是遠(yuǎn)古文明傳播的載體、是改善居民生活的載體、是建筑業(yè)發(fā)展的載體。這句話說明了砌體結(jié)構(gòu)歷史悠久，應(yīng)用廣泛。近幾年來，中國每年磚產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)了世界年磚產(chǎn)量的一半。砌體結(jié)構(gòu)由于它的優(yōu)勢在中國現(xiàn)代建筑中仍占有很大地位?？梢哉f砌體結(jié)構(gòu)在我國幾十年甚至更長仍然是主力軍，而砌體結(jié)構(gòu)也需要與時(shí)俱進(jìn)，需要不斷地被改進(jìn)。與發(fā)達(dá)國家相比，我國砌體結(jié)構(gòu)的承載力較低，究其原因很重要一方面是由于材料沒有得到充分利用。因此砌體結(jié)構(gòu)中如何充分利用砌體材料成為了迫切問題。能否充分利用材料與砌塊的破壞形態(tài)關(guān)系密切。下面分別敘述無筋砌塊和配筋砌塊在軸心受壓時(shí)的破壞形態(tài)來說明三者之間的關(guān)系。

1　無筋砌塊的破壞形式

試驗(yàn)研究表明，無筋砌體軸心受壓從加載到破壞根據(jù)裂縫發(fā)展的不同認(rèn)為的分為3個(gè)階段。假設(shè)破壞荷載為Fpu。

第一階段－裂縫出現(xiàn)階段：從豎向加荷開始，普通磚砌體當(dāng)壓力增大至0.5～0.7Fpu時(shí)，多孔磚砌體當(dāng)壓力增大至0.7～0.8Fpu時(shí)，在砌體中的某些單塊磚將會產(chǎn)生裂縫，稱為第一批裂縫或第一條裂縫，裂縫發(fā)生在塊體內(nèi)部且從砂漿與磚的接觸面上開始發(fā)展。在此這個(gè)階段裂縫又細(xì)又小，并沒有穿過砂漿層，如果不再增加壓力，單塊磚內(nèi)的裂縫也不會繼續(xù)發(fā)展而是保持原狀。

第二階段－裂縫發(fā)展階段：隨著荷載的增加，當(dāng)壓力增大至0.8～0.9Fpu時(shí)，單塊磚內(nèi)的裂縫將不斷發(fā)展，并且沿著豎向灰縫通過若干皮磚，在砌體內(nèi)逐漸連接成一段段較連續(xù)的裂縫。若此時(shí)荷載不再增加，裂縫仍會繼續(xù)發(fā)展，砌體已臨近破壞。

第三階段－破壞階段：隨著荷載的繼續(xù)增加，砌體中的裂縫迅速延伸、寬度增大，并連成通縫，連續(xù)的豎向貫通裂縫把砌體分割成1/2磚左右的小柱體而失穩(wěn)破壞。如圖1所示

圖1

圖2

2　配筋砌體的破壞形式

配筋砌體在軸向荷載的作用下的破壞形式也可分為三個(gè)階段。假設(shè)破壞荷載為Fpu。

第一階段：從0開始加荷，當(dāng)增加到0.6～0.75Fpu時(shí)將會出現(xiàn)第一批裂縫，這與無筋砌體差別很小，只是此時(shí)的荷載較無筋砌體出現(xiàn)第一批裂縫的所加荷在要高。

第二階段：繼續(xù)增大荷載，裂縫將繼續(xù)發(fā)展，但是裂縫并不會像無筋砌體那樣肆無忌憚的擴(kuò)展，橫向裂縫和豎向裂縫均在一定程度上受到限制。

第三階段：當(dāng)所加荷載增至Fpu時(shí)，砌體將會大部分開裂并且壓地很碎，最終完全破碎倒塌而破壞。如圖2所示。

3　兩者對材料利用程度的比較

通過無筋砌體和配筋砌體破壞形態(tài)的比較，我們可以判斷出哪種砌體材料利用率高。無筋砌體最終被分割成若干1/2匹的小磚柱而失穩(wěn)破壞，而配筋砌體被壓碎而破壞。明顯配筋砌體材料得到了充分利用而無筋砌體小磚柱并沒有得到充分利用。

4　配筋砌體充分利用材料的原因

第一個(gè)原因：當(dāng)砌塊受到軸向荷載作用時(shí)除了發(fā)生豎向變形外還會發(fā)生橫向變形。我們知道當(dāng)砌塊處于雙向受壓或三向受壓的時(shí)候，抗壓強(qiáng)度會一定成度上得到提高。每隔一匹磚或兩匹磚在灰縫中放上鋼筋網(wǎng)片，由于鋼筋彈性模量大，在受到同樣壓力作用之下，鋼筋網(wǎng)片橫向變形小，由于鋼筋網(wǎng)片和磚之間的摩擦力和砂漿粘結(jié)力此時(shí)砌體則處于三向受壓狀態(tài)，承載力有了顯著提高。實(shí)驗(yàn)表明鋼筋網(wǎng)片能和砌體結(jié)合在一起良好工作。

第二個(gè)原因：由于橫向鋼筋網(wǎng)片的存在，限制了豎向通縫的發(fā)展，，一個(gè)個(gè)網(wǎng)片把砌體分割成了若干個(gè)短柱，減小了高厚比，從而有效防止了砌體發(fā)生失穩(wěn)而破壞。

5　結(jié)語

通過砌體結(jié)構(gòu)破壞形式、砌體種類和材料利用成度三者的關(guān)系的論述以及無筋砌體和配筋砌體軸壓破壞形態(tài)的比較，我們知道了配筋砌體能充分利用材料，顯著提高砌體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和使用范圍。近年來配筋砌體的研究和應(yīng)用方面取得了較大進(jìn)展，為砌體結(jié)構(gòu)能在中高層中使用奠定下基礎(chǔ)。與鋼筋混凝土框架剪力墻相比，采用配筋砌體剪力墻可縮短建筑工期約20%，降低工程總造價(jià)10%以上，可見配筋砌體的前途一片光明。今后我國應(yīng)大力發(fā)展和配筋砌體結(jié)構(gòu)，將這一應(yīng)用量大和應(yīng)用范圍廣的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式繼續(xù)發(fā)展和完善。

［1］《砌體結(jié)構(gòu)》 第4版武漢理工大學(xué)出版社

［2］《砌體結(jié)構(gòu)》第1版中國建筑工業(yè)出版社

趙鵬（1994.04-），男，河南洛陽人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2013級本科，土木工程專業(yè)。

TU364

A

1003-5168（2015）11-135-01