論砌體結構破壞形式、砌體種類和材料利用成度三者的關系

趙鵬　鮑燁超

（鄭州大學 土木工程學院，河南　鄭州　450001）

論砌體結構破壞形式、砌體種類和材料利用成度三者的關系

趙鵬鮑燁超

（鄭州大學 土木工程學院，河南鄭州450001）

砌塊的最終破壞形態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。本文旨在闡述三者的關系，為充分利用材料，提高砌體結構強度作出指導。

砌體結構；破壞形態；砌體種類；材料利用程度

砌體結構是遠古文明傳播的載體、是改善居民生活的載體、是建筑業發展的載體。這句話說明了砌體結構歷史悠久，應用廣泛。近幾年來，中國每年磚產量已經占據了世界年磚產量的一半。砌體結構由于它的優勢在中國現代建筑中仍占有很大地位。可以說砌體結構在我國幾十年甚至更長仍然是主力軍，而砌體結構也需要與時俱進，需要不斷地被改進。與發達國家相比，我國砌體結構的承載力較低，究其原因很重要一方面是由于材料沒有得到充分利用。因此砌體結構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關系密切。下面分別敘述無筋砌塊和配筋砌塊在軸心受壓時的破壞形態來說明三者之間的關系。

1　無筋砌塊的破壞形式

試驗研究表明，無筋砌體軸心受壓從加載到破壞根據裂縫發展的不同認為的分為3個階段。假設破壞荷載為Fpu。

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

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

第三階段－破壞階段：隨著荷載的繼續增加，砌體中的裂縫迅速延伸、寬度增大，并連成通縫，連續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階段。假設破壞荷載為Fpu。

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

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

第三階段：當所加荷載增至Fpu時，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

第一個原因：當砌塊受到軸向荷載作用時除了發生豎向變形外還會發生橫向變形。我們知道當砌塊處于雙向受壓或三向受壓的時候，抗壓強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片，由于鋼筋彈性模量大，在受到同樣壓力作用之下，鋼筋網片橫向變形小，由于鋼筋網片和磚之間的摩擦力和砂漿粘結力此時砌體則處于三向受壓狀態，承載力有了顯著提高。實驗表明鋼筋網片能和砌體結合在一起良好工作。

第二個原因：由于橫向鋼筋網片的存在，限制了豎向通縫的發展，，一個個網片把砌體分割成了若干個短柱，減小了高厚比，從而有效防止了砌體發生失穩而破壞。

5　結語

通過砌體結構破壞形式、砌體種類和材料利用成度三者的關系的論述以及無筋砌體和配筋砌體軸壓破壞形態的比較，我們知道了配筋砌體能充分利用材料，顯著提高砌體結構的強度和使用范圍。近年來配筋砌體的研究和應用方面取得了較大進展，為砌體結構能在中高層中使用奠定下基礎。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10%以上，可見配筋砌體的前途一片光明。今后我國應大力發展和配筋砌體結構，將這一應用量大和應用范圍廣的傳統結構形式繼續發展和完善。

［1］《砌體結構》 第4版武漢理工大學出版社

［2］《砌體結構》第1版中國建筑工業出版社

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

TU364

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1003-5168（2015）11-135-01