鋼—混凝土組合磚設計及其成墻工藝研究

龐飛

摘 要：為了研究裝配式結構磚砌體的成磚工藝和成墻工藝，將鋼板與混凝土結合設計出一種鋼-混凝土組合磚，在此基礎上分析了組合磚的成墻工藝，為砌體磚的設計提供了新的參考，有利于裝配式組合結構的發展。

關鍵詞：鋼磚；組合磚；砌體結構；成墻工藝

中圖分類號：TU362 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0101-02

前言

砌體結構在傳統的結構設計中占著重要的地位，尤其是在民用建筑物中，砌體結構運用得非常廣泛，材料主要是以普通燒結磚或混凝土磚為主，這種磚塊有著原材料廣泛，制作方法簡單、經濟效益高等特點。鑒于近年來自然災害頻發，地震、臺風等影響對建筑結構的設計要求越來越高，而普通砌體磚塊具有抗彎抗拉性能差，施工方式繁瑣、整體剛度差等缺點。因此有必要設計一種新型磚砌體并研究其成墻方法，使其具備較高的抗剪與抗震性能，縮短工期。對于這方面等問題，我國多數學者進行過設計和思考，例如，張周[1]提出了凹形砌體磚的功能設計滿足其對抗力的匹配要求，它有較好的幾何尺寸，邊角整體，既可提高砌筑功效，又可節省粉刷和灰縫材料用量；Turanli.L[2]用粘土磚粉作為礦物摻合料可以將堿-硅酸反應降低到最小程度；蔡純陽[3]針對磚墻豎向灰縫砂漿飽滿度足夠，極易滲水的問題，專門設計了帶豎肋的異形防滲磚；童敏等人[4]將外包鋼板形成的鋼-砌體組合結構成功運用于某磚混結構的拆墻改造中；敬登虎等人[5]對磚混結構進行研究，創造了一種鋼板-磚砌體組合結構托換。然而以上的研究都是單一對砌體材料外形的設計或是鋼板與砌體墻的外包組合設計，針對由鋼材與砌塊材料共同內嵌組合受力的研究尚少，因此，本文對鋼磚進行了研究與設計，為廣大研究人員提供新的思路。

1 鋼-混凝土組合磚設計

由于大多數鋼-混凝土磚組合設計都是將鋼板外包于混凝土磚表層，本文將鋼板嵌入混凝土中間，設計了一種鋼-混凝土組合磚，具體如圖1所示。圖1（a）為磚體剖視圖，磚體內嵌有鋼板框架，鋼板框架表面連接有帶缺口的鋼管（鋼管不貫穿整個整體鋼板），鋼管的中軸線垂直于鋼板表面，且鋼管的周向面為非封閉面，各個面的鋼管數量、位置、截面面積不盡相同。缺口面積占周向總面積的百分比小于等于1/2，且切口的指向不同。所述磚體上開有沿其厚度方向的貫穿孔（貫穿孔可為方形或者橢圓形，可以根據情況自行定義，如圖1（b）、圖1（c）所示），且該貫穿孔位于鋼板框架所圍合的空間內。鋼板框架和其表面的鋼管作為磚體的強化骨架內嵌于磚體中，鋼管上所開缺口便于填充磚體材料或者澆筑混凝土，強化骨架與磚體材料的連接。鋼板框架的中心軸線與磚體的中心軸線重合，圍合狀的鋼板在一定程度上提高了磚的抗壓強度、抗剪強度和抗彎強度，貫穿孔用于后續堆砌成墻時混凝土的澆注以及其它強化連接結構的安裝。

2 鋼-混凝土組合磚成墻施工方法

先將同層磚體沿其長度方向首尾順序排列，相鄰層間磚體錯開1/2磚體長度堆砌（可根據情況更改砌體的排列組合方式，如圖2（a）所示），貫穿孔的孔徑要確保相鄰，層對應上下磚體的貫穿孔之間形成連通通道，堆砌完成后，沿磚體的貫穿孔深度方向插入鋼筋（鋼筋的規格可根據實際情況進行選擇大小、數量等）每塊磚體的貫穿孔中插入兩根鋼筋分別置于貫穿孔內兩端（如圖2（b）所示），并向貫穿孔內澆注混凝土，等待其凝結后，進行混凝土養護與保養。

由于本鋼磚強度高，剛度大，可以在工廠批量生產。成墻施工時，按照貫穿孔對貫穿孔錯開排列，然后沿貫穿孔深度方向插入鋼筋，繼而向貫穿孔內澆筑混凝土，最終成墻的整體性好，剛度大，強度高，施工方便，抗剪性抗震性能較之普通砌體墻得到了較大的提高。

3 鋼磚的受力分析以及成墻施工應用研究

對鋼磚而言，鋼板框架對其外部磚體承載力具有一定的強化作用，在鋼板框架作用下磚體的抗壓性能獲得一定的提高；同時，對比于單一的砌體材料，鋼磚由于加入了鋼板具有更大的剛度，從而使鋼磚的抗剪性能、抗拉性能得到提高；此外，鋼板框架外的四周帶有缺口的鋼管與磚體之間的粘結作用，還可以強化連接和抗剪抗壓性能。

利用鋼磚中鋼板抗壓性能、抗剪性能和抗彎性能強的特點，可將其應用到砌體結構的主要構件中，例如：砌體結構的承重墻施工、裝配式結構承重墻體的施工等等。

4 結束語

本文設計了一種鋼-混凝土組合磚，在此基礎上分析了其成墻方式，并在受力性能和應用方面對其進行了探討，表明了對于單一的砌體磚而言，組合磚的抗拉性能和抗剪性能相對有所提高，并且鋼磚在成墻施工上更加方便快捷，對新型組合磚設計、發展和應用有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]張周.凹形磚功能設計及砌體適用性初探[J].建筑結構，2011，8（41）：469-472.

[2]Turanli.L，Bektas F，Monteiro PJM Use of ground clay brick as a pozzolanic to reduce the alkali-silica reaction [J].Cement Concrete res，2003，33（10）：39-42.

[3]蔡純陽.帶豎肋的異形防滲磚設計與施工[J].建筑施工，2016，4（38）：

456-457.

[4]童敏，彭少民.鋼-砌體組合結構在磚混建筑改造中的應用[J].武漢理工大學學報，2007（S2）：152-156.

[5]敬登虎，曹雙寅，郭華忠，等.鋼板-磚砌體組合結構托換改造技術及應用[J].土木工程學報，2009（05）：55-60.endprint