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(lèi)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(lèi)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(lèi)；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(shuō)明了砌體結(jié)構(gòu)歷史悠久，應(yīng)用廣泛。近幾年來(lái)，中國(guó)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(shì)在中國(guó)現(xiàn)代建筑中仍占有很大地位?？梢哉f(shuō)砌體結(jié)構(gòu)在我國(guó)幾十年甚至更長(zhǎng)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(guó)家相比，我國(guó)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(méi)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(wèn)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(wú)筋砌塊和配筋砌塊在軸心受壓時(shí)的破壞形態(tài)來(lái)說(shuō)明三者之間的關(guān)系。

1　無(wú)筋砌塊的破壞形式

試驗(yàn)研究表明，無(wú)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(kāi)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(huì)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(kāi)始發(fā)展。在此這個(gè)階段裂縫又細(xì)又小，并沒(méi)有穿過(guò)砂漿層，如果不再增加壓力，單塊磚內(nèi)的裂縫也不會(huì)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(guò)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(huì)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(kāi)始加荷，當(dāng)增加到0.6～0.75Fpu時(shí)將會(huì)出現(xiàn)第一批裂縫，這與無(wú)筋砌體差別很小，只是此時(shí)的荷載較無(wú)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(huì)像無(wú)筋砌體那樣肆無(wú)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(huì)大部分開(kāi)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(duì)材料利用程度的比較

通過(guò)無(wú)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(wú)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(wú)筋砌體小磚柱并沒(méi)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(huì)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(huì)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(yǔ)

通過(guò)砌體結(jié)構(gòu)破壞形式、砌體種類(lèi)和材料利用成度三者的關(guān)系的論述以及無(wú)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(lái)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(jiàn)配筋砌體的前途一片光明。今后我國(guó)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(guó)建筑工業(yè)出版社

趙鵬（1994.04-），男，河南洛陽(yáng)人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2013級(jí)本科，土木工程專(zhuān)業(yè)。

TU364

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1003-5168（2015）11-135-01