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1、湖南大学硕士学位论文砌体结构房屋纵横墙荷载差对顶层裂缝影响的研究姓名：王湘军申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：尚守平2002.7.1摘要(砌体结构房屋是我国城乡居住房屋的主要结构形式，但由于其本身的抗拉性能不佳，容易形成裂缝，尤其在多、高层砌体结构房屋的顶层容易形成斜裂缝，这已成为土木工程研究人员急需解决的一大难题一，本文以多、高层砌体结构房屋的顶层裂缝为研究对象，比较了几种裂缝的形成原因，并在诸多原因中选择纵横墙荷载差为研究重点。首先，进行了不同龄期下的砌体试件抗压力学性能试验，提出了相关的假定和公式，推导出了纵横墙荷载差影响下的多、高层砌体结构房屋顶层的最大剪应力公式，从中可以看出
2、影响最大剪应力的因素有竖向阻力系。一一一一数、荷载大小、墙体的几何尺寸和墙体的弹性模量等。根据相关的假定和一J公式，进行了砌体墙体竖向压缩变形差异对顶层裂缝影响的试验。l 试验的结果较好地验证了前述理论的正确性，同时对于由纵横墙荷载差所引起的、多层砌体结构房屋顶层裂缝有了比较直观的认识。随后，本文在理论推导和试验数据的基础上，提出了在砌体结构设计中计算顶层最大剪应力的公式和是否开裂的验算方法，并且从施工进度、砌体的强度及弹性模量、构造柱和圈梁的设置等方面提出了防止此类裂缝开展的具体施工方法和要求。关键词：砌体结构；8 高层砌体结构房屋；顶层裂缝；纵横墙荷载差A B S T R A C TM a
3、 s o n r yb u i i d i n gh a sb e e nt h em a i ns t r u c t u r a ls t y l eo fl i v i n gb u i l d i n gi no u rC h i n e s ec i t i e sa n dt o w n s B u tc r a c k sa r ef o r m e de a s i l yb e c a u s eo ft h ep o o rt e n s i l er e s i s t a n c eo ft h em a s o n r yb u i l d i n g s，e s p
4、 e c i a l l yo nt h et o po ft h et i e rb u i l d i n g sw h e r eo b l i q u ec r a c k sa r eo f t e nd e v e l o p e d T h e s eh a v eb e e nt h eu r g e n t l yh a r dp r o b l e m so fe i v i le n g i n e e r i n gr e s e a r c h e r s F i r s t l y，i nt h i sp a p e r，t h et e s t e sa b o
5、u tt e n s il er e s i s t a n c eo fm a s o n r yc o m p o n e n t si nd i f f e r e n tp e r i o da r ep r o c e s s e da n dr e l a t e ds u p p o s i t i o n sa n df o r m u l a sa r eb r o u g h tf o r w a r d；t h ef o r m u l aa b o u tm a x i m a ls h e a rs t r e s so ft o ps i d ei nh i g h
6、o rt i e rm a s o n r yb u i I d i n g si sd e d u c e d I tc a nb ef o u n de a s i l yt h a tt h ef a c t o r sa f f e c t i n gt h em a x i m a ls h e a rs t r e s sa r ev e r t i c a lr e s i s t a n c ec o e f f i c i e n t、l o a dm a g n i t u d e、w a l lg e o m e t r yd i m e n s i o n sa n d
7、i t sm o d u l u so fe l a s t i c i t y A c c o r d i n gt ot h er e l a t e ds u p p o s i t i o n sa n df o r m u l a s，t h ee x p e r i m e n t sa b o u tt h ee f f e c t so fl o a dd i f f e r e n c eb e t w e e nv e r t i c a la n dh o r i z o n t a lm a s o n r yw a l l st ot o pc r a c k sa
8、r ep r o c e s s e d T h er e s u l t so ft h e s et e s t sa n de x p e r i m e n t sn o to n l yc o n f i r mt h ec o r r e c t n e s so ft h ef o r m a lt h e o r i e sb u ta l s op r o v i d eam o r ed i r e c tu n d e r s t a n do ft h et o pc r a c k si nh i g ho rt i e rm a s o n r yb u i l d
9、 i n g sf o r t h er e a s o no fl o a dd i f f e r e n c eb e t w e e nv e r t i c a la n dh o r i z o n t a lw a l l s T h e nt h ef o r m u l ao fc o m p u t i n gt h em a x i m a lt o ps h e a rs t r e s si nd e s i g n i n gm a s o n r yb u i l d i n g sa n dt h em e t h o do fc h e c k i n gc
10、o m p u t a t i o n so fc r a c k sa r eb r o u g h tf o r w a r di nt h i sp a p e ro nt h eb a s i so ft h et h e o r e t i c a ld e d u c ea n dt h ed a t ao ft h e s et e s t sa n de x p e r i m e n t s A l s o，t h ep r a c t i c a lc o n s t r u c tm e t h o d sa n dt h er e q u i r e m e n t s
11、o fp r e v e n t i n gs u c hc r a c k si nt h ea s p e c t so ft h ec o n s t r u c tr a t e、t h es t r e n g t ha n dm o d u l u so fe l a s t i c i t yo ft h em a s o n r yb u i l d i n g sa r ep u tf o r w a r dK e yW o r d s：m a s o n r yb u i l d i n g，t i e ra n dh i g hm a s o n r yb u i l d
12、 i n g，t o pc r a c k s，l o a dd i f f e r e n c eb e t w e e nv e r t i c a la n dh o r i z o n t a lw a l l s1 I1 1 引言第一章绪论砌体结构是砖瑚体、砌块砌体、石砌体建造的结构的总称。这些獭体是将粘土砖、空心砖、各种砌块或石材等块体用砂浆砌筑而成的。由于过去大量应用的是砖砌体和石砌体，所以习惯上称为砖石结梅。稽否绥构建筑不论蔻在我国还跫在整个毽器郝已经育赣菲常悠久的历史。我国劳动人民几千年来在建造砖石房屋方面积累了丰富的缀验。建国以来，砖石结构又糍了较快的发展。采用备羊申承重和
13、非承重空心砖、硅酸盐砖、器种混凝巍块辫大馥。有关资糕摇窭，蠢翦我国疆俗结梅孛砖=嚣砌蓓约占9 5 以上，粘土砖的馨产量己达兰千亿块。砌体结构已大擞应用于多滕住宅、中小型单层工业厂房、影剧院、食裳等公共建筑和各种建婉物。砌体缡构是我国逡筑工程孛量大嚣广戆最零爨瓣绦梅形式。从鸦片战争以后，我国建筑爱剿欧洲建筑的影响，开始改变原砌筑空斗墙的薄型砖丽烧制八五砖(2 1 6 m i n x l 0 5 m i n x 4 3 r a m)以砌筑实心的承重端来建造莘、多层建筑。解敖惹粥采趸2 4 0 m i n x l l 5 m i n x 5 3 m m 熬弦壤翡，建筑纂、多瑟房屋。1 2 砌体结构的
14、优缺点砌体缩构应用广泛，特别是雀我国住宅建筑中用砌体内外墙承重、钢筋混凝土楼板的混合房屋中占主要位置，这是因为宦具有如下的优点f 1J：(1)巍予爱爨砖夔糕晁乎到娥熬鸯，丈裁模茨砖瓦厂缀多，分蠢逸广，群众建造的窑更多，所以我国的粘土砖产量超过6 千亿块；有些产石地区能很熟练地掌握石材的加工和砌筑；拌制砂浆的砂也容易就地取材，水泥用鬓不多，因嚣爨辩荔予获褥。攀攥褒羲鼓本瓣瓦王逛多。在褒筑遘纛孛模援熬矮爨缀少。所以说砌体结构的造价很低。(2)烧遴的砖具有很好的化学稳定性和大气稳定性。意犬利帕维亚9 0 0 年前建造兹意大裂契维克(C i v i c)塔恻壤嚣戆硒突袭甥 2,3 1，其串砖懿风纯粒嚣
15、冻捱环乃至侵蚀因素导致材料性能退化的现象仅发擞在表面+1 2 c m 的范围内。我国粪螽毒砖垮迄今已经魇t 4 0 0 余年瓣风风恧悉，摄弯一定熬菇铯，毽爨携立于万山从中。蜜济石拱桥也有1 4 0 0 年历史，至于埃及的金字塔则已有近5 0 0 0 年的历史 4-6 。(3)秘钢菸混凝土绦搀相比，袋惩寝体结褥霹戳节约零滋、镊本孝秽本搴孝。当采用顸镧溉凝士结构辩，虽可节约本材，但增期工序。薪瑚砌体可承受一定荷载，因而可连续施工；在寒冷地区，还可采用冻结法作业。砌体结构施工不要求特殊的技术设备，熬北能普遍接广采用。(4)当浆霭大墅砌袋和大型板糖结构墙钵辩，可热茯施工速度，实现工韭纯生产和施工。薄的
16、振动砖墙板结构，减小墙厚，还可略为增加室内有效居住面积，在目前我国的条传下，也是有意义的。(5)秘壤房攫麓调节是室痰浸发，犏潮湿壹|羹嚣藩住在滗凝主丈馥房熬中有浸闷感觉。此外砖墙保温亦较重混凝士墙板为好。正是基予以上诸种优点，砌体结构住宅成必我国大多数城乡居民的常见居往建筑。冀造爱抵寨，绦瀣整戆好，涎工方便捩捷，是一秘垂大瑟广瓣建筑结构。在湖南省，粘土和砂的资源丰富，砌体结构尤其是采用标准粘土砖砌筑的住宅占所脊城乡住宅数爨的决大部分。在謇雏，瑷技密髂绪褥较秀广泛蟪羧采蘑寒建遥低层释多瑟器往稳办公等建筑，也有建造一些高艨建筑，乃至薄墙高层建筑。这中间具有代表性的有18 8 9年在美国芝加哥建成的
17、M o n a d n o c k，1 7 层，高6 6 m 7 1；美圜科罗拉多州丹佛市建造鲍1 7 鼷配麓砖殒鼹P a r kM a yF a i rE a s t(1 9 6 7)，毫疫秀5 0 m，魏癸该枣还建造了4 幢2 0 层P a r kL a n eN o s 1-4 火楼(1 9 7 0 1 9 7 3)，高度均为6 2 m【9 圳I：美国匹兹堡的2 3 层L i b e r t yP a r kT o w e r 酉已筋砌体公寓建筑(1 9 7 2)，高6 4 m，在该市还建造了雯一拣2 0 屡鬻5 2 m 携公寓建筑H”；淡毪疑熬T e l A v i v 2 5 屡I
18、B M 褒俸丈楼(1 9 7 7)，离8 0 m 的办公建筑；英灏伦敦2 8 层砌体结构F o r u m 旅馆(N e e P e m a)(1 9 7 3)，黼8 4 m。对于人口多、用地紧张的国家而言，城市居住房屋不可能采耀低层他的方寨。如秘案在7 0 年代羼裁至8 0 年代中期，缀多城市建造了3 5 0 0 0拣4 6 瑟豹房屋 珏l。瑟我雷随着生活水平的不断提高，砌筑方式的改谶，砖混房屋已经由6 0 7 0 年代的3 4 层扩展到现在的6 7 层。7 0 带代后期，我图重庆市用粘土砖承重的房屋达到了1 2 层。该建筑为砖和滢凝土砌块建造的惑层住宅房屋，餍螯1 2 层，其串1 0 1
19、2 层为t 8 0m m 厚的稽承重内墙，8 9 层为2 4 0 r a m2 砖承重内墒，5。7 层为3 0 0 m m 砖承蘑内墙，1 4 层为6 0 0 m m 混凝土砌块承重内墙。同辩，砌镡结构穗存在如下缺点”j：(1)砌体结构自重大，而砌体强度不高，特别是抗拉、抗剪强度很低，因此砌体结构截丽尺寸一般较大，体积大，自重也大，普通混会结构多层房屋，墙重绞占建筑貔总重一半及叛上。褪籽矮量多，逛鸯耩重了运输强务。霜辩鑫霞大，薅基础和抗震也都是不利的。因此，应加强轻质商强材料的研究、生产和应用；发展新型墙体材料，尽W 能减小结构截面尺寸和减轻结构自敷。(2)砖石结构巍筑熬本上采爱手工方式褒筑，
20、工终量大，劳动强发离，生产效率低。(3)砂浆和砖石间粘结力弱，冤筋砌体的抗拉、抗剪强度低，延性麓，因此撬震能力夔。(4)我国大量采用的粘土砖与农田争地的矛盾十分突蹦，烧制粘土砖大量占用农田，影响农业生产。此终，菜些垂舞俸楗秘在受潮懿蠢软纯瑗象，使强凌鸯濒蹲爨。在泛矮霜较长时间受湿热作用(如浴巍)时，秸土砖、页岩砖、煤矸石砖、炉渣和灰砂砖等的强度都有所降低。当泛霜严重时，强度可能降低2 5，这一问题也值得注意。1。3 砌体结构的英黧裂缝，及裂缝的一般控制方法在砌体缩构的诸种缺点之中，啦予砌体结构材料本身抗拉、抗剪强度低，在温度帮交影等耱秀条彳拳下容荔产生裂缝，孬裂缝的形成对爨霪的外蕊秘馒嗣造藏了
21、非常不好的影响。那么究竟有哪嬷外界因素会造成砌体结构的裂缝呢?通常我们认为有以下几种因素会造成裂缝的形成【”J 4】：(1)当终秀骂凌熬交往(懿滠澄、漫疫)等|起搀箨夔燮形受至l 约慕，或不麓部位由于温度差异不同，而使墙体不同部位具有不同的温艨变形时，都会在墙体中产生附加应力。之后，便引起主j 立应力斜裂缝或形成剪成力水平裂缝。所以，座于湛废及矮层混凝鹣毅续变影会在多层巍体赛霪懿联蔟弓|超正，字型裁裂缝或是水平裂缝”。6】(如图1 1 所示)。另外现在很多砌体结构房屋中采用的是钢筋混凝土现浇楼盖，混凝土的收镲将受裂壤髂静约泰，在霪盏稆搂蕊孛产生挝旋力。当赛攥过长嚣，这耱拉痉3 一力使墙内的主拉
22、应力达到一定数量(抗拉强度)，可能会在屋、楼盖中引起贯通裂缝，将屋、楼盖分割成几个区段(如图1 2)r n r 一、i 一1III1l|lJ|I1厂n n n n r I r _ nL L JL 一-J _ J J u _ JL j u图1 1 温度变形引起的墙体裂缝，ei 【Ii lei【一I I-：n _ n 厂 I 广1 -n-_ r _ n 广 nn 广 rjJI IilIIIL_J一_，一一一“一。4j；图1 2 收缩变形引起的墙体裂缝4、jj、jj一每一，莎，：一r bP，0，乞喘一谚，、，1口口口口口口口口口口口口口口口目口口西 口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口沉降蓝线淀
23、降姨线图1 3 地基不均匀沉降引越的墙体裂缝(2)遮蒺戆不均匀沉降也会在壤薅孛产生辫窳痤力。赛麓躲蔚载最终楚逶过基础传给她基的。地基在荷载作斓下将产生变形，房屋也随之发生沉降。房屋过长、荷载分布不均匀戏地质不均匀时，地基沉降是不均匀的。此时懿个房屋受弯、受赘，因悉墙傣中将产生瞻燕应力；当歉应力超过碳俸黥抗拉强度时，墙体就会开裂。(如图1 3)銎i。4 毁横壤耱栽差；l 起鲢颁层墙露袈缝-5 一(3)在砌体房屋中，当采用纵横墙承重方式，在一些歼间较大的房间部分，纵横墙的蕊载差非常大，累积到房聪的顶层将使房屋顶层产生较大的变形差。由于级横墙豹相互约寒，将在房屋顶鄢产生较大的拉应力，褥弓|超主拉威力
24、方向豹斜裂缝(如图1 4)。但是，这一引起裂缝的因素并未得到恩够的重视，因而本文将此因素列为研究重点，对其进行理论及试验方面的分板。豫了这些癸都嚣索终，稼精瞧麓(包括砂浆静强凄、滚动经帮保承往、砖静湿水程度及水泥品种)，施工条件(包括灰缝质艇，旌工速度，施工期的温度等)以及结构稚嚣等内部因索也会影响墙体的开裂。因而设计时应综合考虑，通过选择对终赛嚣缓交往不敏感豹缝梅类黧，疆裹蘧俸鲍抗裂麓力、减枣滠慧穗痉，运到防止或减轻墙体开裂的目的。针对以上各种墙体开裂的原因，可以采取如下不同的措施加以防止：(1)耱斑壤俸产生滋度霹牧续裂缝夔疆藏A 设嚣伸缩缝房屋长度愈长，在墙体中由于温度变化和材料收缩引起的
25、拉应力就愈大。因茂，跨止爨滠度窝牧缭变形弓l 起的壤锩裂缝鹣搽藏之一裁爨设菱搏缝缝，穗房蓬划分成若干长度较小的单元。当在墙内未能按爱求设置伸缩缝时，将使墙体开裂或使柱错位乃至倒塌1 17 。砌体缨构设计规藏(G B J 3。8 8)1 1 8 1 中娥定数 孛缭缝阕距与墙体掰爝耪辩、屋盖和楼兼豹型式、保温隔热状况及外界温度嶷化幅度有必。B 尽缀采用温度变形小的屋盏体系，如瓦材屋盖或装配式有檩体系钢筋混凝土屋盏；C 采羽整体式或装配整体式锵筋混凝土褛溢时，宣程撵盖上设置探温层或隔热层；D 削弱屋盖与墙身的联系，在羼盖两端邋当范围内，鼹盖与墙体之阅设置承平浮动缝；E 通过控制施工质量、适当提高砂浆
26、等级、在墙身两侧配置钢筋网、在顶层设置钢筋砖圈梁等提高顶层砌体的抗裂能力。在可能条件下，控制层蕊结构的耪滠，避灸在低瀑条彳譬下篷工。(2)由地基不均匀沉降引起的墙体开裂A 设鼹沉降缝。毫压缭性建基特澍楚款建基主熬痔蓬，在下列零链窳设置浣簿缝。6 a，遮基土质(E-缩缝等)有熹藩麓辩簸；b。房屋鲍相邻郝分离蓑较大或猕黧、结稳剐度、她鍪敬处理方法和蘩獭类型霹瀑萋蓑再韪；e 乎莲黪狻复杂懿痨鬈转舞楚漱遐长赛麓鹣逶警帮褒；d 分鼹建筑麴魔藿交接楚。沉降缝将房屋从愿盖、楼盖、壤体到蒸勰全部断开，分成若干个单独流降的革既。为保证沉降缝两侧房屋内倾斜时不踅相挤压、碰撞，沉降缝应肖照够的黧魔。在抗震设防区，沉
27、降缝的觉嶷尚鬻潢足抗震的要求。B 采用合理的建筑体型和结构戳斌8 软土媳基上痨霪骢体型疲力臻衡举，尽量避免立瑟毫祗越挟积警嚣彗羹撼曲折；b 痨蓬浆长毫邃蚕宣遥夫。当糖蕊建予较主遗基上，显硬镄沉降整较大髓(魄鳐大予1 2 0 m m 麦蠢)，长毫跑誉蹇大予2+S；e 设计辩痊考惑帮透建魏耱或媳甏载旖萼 起黪辩藉变形靖建筑蘩静影璃。瓣梅大藤积避砸载荷辩单层厂房，窿爝静定结构。C 翱强痨蓬整髂鼹凄帮强度8。合理布置承冀墙。设计时成爆爨将纵墙拉邋，避免断开和转折；姆隔窝躐薅(毅胃取夺予痔蓬宽度静l。嵇)，设嚣遥横墙，将肉矫缎臻滚按越米-形成一个具有一定空间刚度的熬体，以提离调节不均匀沉降的能力；b。合
28、瑾设置瑟粱：c。不宣在砖壤身歼过大豹涸。罄嚣搿濑避大，致使墙囊爨度蠢较大嬲削弱，童竣鬻锻菸提凝逮掇等热强绩麓。多鼷赛蘧藏瑟翔窑霜避大，蜜套易产囊麓淹毒藏瓣窭瑗裂缝。遮辩，霹在塞翻鬻邀豹墙俸孛露萋逶纛镶黪。d 合理安簿麓工程序，深薅分麓施工。先建赫载较耋斡单元，嚣建耱藏较辍的肇元；埋疆较深盼基础先旌工，藤受鞠邻建筑物影响戆房屋薅施工，以溅少腾鬣备部分的不均匀沉降。对于荷裁较大的建筑物，荷载宣逐步均匀地增加。4 本文所伟的研究隧麓稽混穗蓬罄数靛滢翻，节省了犬爨的占地瑟积。德髓之黼来的润题怒，多鼷稽混房屋静顶层或顶邦死层经常出溅壤体斜裂缝。这释斜裂缝豫了瓣腾熬，-第二章砌体不同龄期的受压力学性能试验
29、2 1 问提的提出砖砌体的抗压强度是是砖砌体的最重要力学性能，影响砖砌体抗压强度的因素有很多 1 2 1】。(1)砖强度和砂浆强度2 2】砖强度是用在一块砖于钢刃上从中折断，将这两块砖的断口分置两端并上下叠放，用纯水泥砂浆平砌和抹面的为1 2 0 m m 的立方形的试件来确定的。由于砌体试件和砖试件的高厚比分别为3 和1，所以砌体强度自然低于砖强度。我国砌体结构设计规范(G B J 3 8 8)中规定砌体平均强度六的计算公式为：L=k l f l 4(1+0 0 7 Z)尼：式中Z 和五分别为砖和砂浆的强度，按M P a 计，k l、a、屯均为系数m 1。f 2)砂浆的流动性砂浆较大的流动性使
30、其在灰缝中铺砌方便，因而灰缝也获得较均匀的厚度和密实性，这将减低当砌体受压时发生在砖内的弯曲应力和剪应力。于是，提高砂浆的流动性在某种程度上可增加砌体的强度。湖南大学曾进行过M 5 和M 1 0 水泥砂浆砌体和相应混合砂浆砌体的试验，共3 3 个试件，结果表明：M 5 水泥砂浆砌体强度较相应混合砂浆砌体抗压强度平均低5；M 1 0 则平均低4。(3)砂浆弹一塑性性质砂浆弹一塑性性质(变形率)系指砂浆的变形和应力之间的关系。当使用相同的砖时，随着砂浆变形率的增加，砖内的横向变形与拉应力，以及砖的受弯、受剪变形与相应的应力皆随之增加。(4)砂浆灰缝厚度澳大利亚A J F r a n c i s 等
31、人作了砂浆水平灰缝厚度对实心砖砌体和空心砖砌体抗压强度影响的试验研究。试验结果得出，随砂浆水平灰缝厚度增加，砌体强度降低。这是因为砌体受压时，灰缝越厚，则灰缝内砂浆横向变形加大，加9 一剧了砌体内的复杂应力状态。如砖内拉应力就随之增大。我国砖夏工程旋工及验收攥范(G B J 2 0 3 8 3)规定2 引，砂浆的鼯度应为8 m m-1 2 m m。(5)砖含水率湖南大学逶过试验，绘出了砖磷筑时含东攀六()对磷体摅压强度鲍影响系数：3 F虮卸8+酱根据这一公式，当善。=o 时，妒。=0 8；当乞8 时，y。1 0 时，矿。1 0a因此，当不考虑色 l o 时，它对砌体抗压强度的有利影响，所谓浇水
32、湿润的要求是应使祷砌筑对豹含窳率控翻在8-1 0 豹范阑内。(6)灰缀中砂浆饱满度砂浆灰缝的饱满度严重地影响灰缝的均匀陡。砌体藏工及验收规藏中规定承平灰缝豹砂浆键满寝不褥低予8 0。(7)早期受压早期受压使新砌的灰缝变!导密实些，对强度寄利。湖南大学1 9 7 6 年对长沙一幢与1 9 5 6 年建或豹3 层宿舍搂麓砖墙送行擞簸力签定试验，挖密6 个砌体，并从墙中抽取2 0 块砖进行抗压试验，实测强度与计算强度之比为1 1 7 7。8 0 年代中湖南大学又进行了砌体承受压威力的试验(2 引，试件共1 3 5 个，承受歪应力镶分翔为0 0 2 5 M P a，0。0 5 0 M P a，0 1
33、0 0 M P a，0 1 5 M P a，承受压力静龄期分别为o h，6 h，1 2 h，2 4 h，3 6 h，7 2 h。试验表明：承受0 0 5 M P a 压应力时的砌体抗压强度(2 8 d)的提高最为显著，而且龄期越小越照著。(秘巍筑质量砌筑质最的好坏崽接影响到获缝砂浆的密实性和均匀性，从而进一步影响到砌体的强魔。(9)砖形状熬整齐稷瘦1 0 对形状整齐的砖较用形状不整齐的砖砌筑时可使灰缝均匀，对砌体强度有剩。因此，不仅是砖瓣强度，露墩像括其尺寸形状等，皆影噙砌体的强度。f l o)搭缝当多皮砖之间或砌块之间没有搭缝时，则砌体将会组成彼此不相涟的小立柱。当压力完全均匀分布到这些小立
34、柱上以及当这些小立柱躯柔性很小时，其承载力豹总秘应不，j、于鸯搭缝的砌体。但实际上常有下捌精灏发生：A+旖载潘碗体分布并不均匀；B 荷载照例是偏心作用的；C 墙壁和立柱都有很大的长度，当没有搭缝丽砌体分开成个别的垂巅构件时，缎向弯曲的影响是很大的。f 1 1)砂浆帮砖戆嵇绪力从理论甚至是试验都可以证明的是，当轴心受压时，砂浆和砖的粘结力不致影响到砌体的强度。但这并不就说明砌筑砌体时就能无视粘结立力的影响。粘结力掏残了麓髂懿整髂魏，嚣瑟影稳瑚俸受弯、受蠢较大镶心藤力鼓及受粳等工终。同时为了掇高砌体对地震和动力荷泼的抵抗，粘结力具有激要的意义。(1 2)烃向灰缝填满程度整费毅缝终占逶j 妻耱襄竖自
35、获缝浆察箨零乎截瑟瑟竣豹8。霆懿，在其有理想填满蛏向灰缝的砖砌体的强度和具有空缝的砌体的强度之间的差别不可能超过8。鞋上列举了影响獭抟按压强度戆一些因素。礤终结构瓣施工是一个逶续鑫孽过程，在这个过程中墙体处于砌体结构在较早龄期下的受压状态。这就涉及到了不同龄期的墙体抗压强度问题。从前筒的论叙已经提到湖南大学曾经做过砖砌体早期承受压魔力对抗压强凄影响的试验。但是至l 瓣藏为止，磅究砌体结魏在不圈龄期下豹力学性能的相关试验却不多。究竟龄期会对砌镩结构的力学性能，尤其是在砌体及单礴应变方面有什么样的影响呢?这正怒本章试验所蔡研究的重点。2 2 试验内容本试验严格按照砌髂蒺本力学性麓试验方法标准(G
36、B J1 2 9 9 0)5 2 6 操作试验材料：M U l 0 普通红砖(2 4 0 m m 1 1 5 m m 5 3 m m)M 7 5 石灰砂浆构件尺寸：本试验包括砖试件，砂浆试件，砌体试件砖试件：将一块砖(2 4 0 m m 1 1 5 m m 5 3 m m)于钢刃上从中压断，两块断砖分置两端，用纯水泥砂浆平砌1 2 0 m m 方体。砂浆试件：尺寸为7 0 7m m 7 0 7 m m 7 0 7 m m砌体试件：尺寸为3 7 0 m m 2 4 0 m m 7 2 0 m m砌体试件及加载设备、仪器如图2 1 2 3 所示：2 1 加载装置1 2 图2 2 应变测量仪器图2
37、3 加载示意图1 3 短i 左侧面本试验中砂浆试件1 8 个，砖试件1 2 个。并测得砂浆平均强度为6 7 M P，砖平均强度为1 2 8 M P a。本试验共有砌体构件2 1 个。按龄期3 天，7 天，1 4 天，2 1 天，2 8 天分为五批加载。加载设备为2 0 0 T 压力机，加载过程严格按照砌体基本力学性能试验方法标准(G B J1 2 9 9 0)执行。从砌体试件在极限承载力破坏时的照片(图2 4，2 5)可以看出，砌体试件的正面和侧面都出现了明显的通逢。图2 4 砌体试件破坏后裂缝图(正面)1 4 2 3 试验数据图2 5 砌体试件破坏后裂缝图(侧面)1)各瀚颓下稷澉麓载一(k
38、N)分爨菇；批号荷载(k N)均值(k N)l(3 天)4 3 83 1 23 4 53 5 l3 4 03 5 7 22(7 天)4 6 54 3 54 5 04 5 03(1 4 天)4 6 05 1 54 8 05 1 04 9 1 2 54(2 1 天)6 0 65 2 05 9 05 6 05 6 95(2 8 天)5 9 05 6 55 9 05 8 05 8 55 8 2(2)不同龄期下各试件轴向应力一应变曲线1 2 7 如以下各图：注：G$代表梅馋号-1 5 O 20 0 竖向应变图2，6 龄期为3 天的构件的轴向庶力一应变关系图竖臌图2 7 龄期为7 天的构件的轴向应力一应变
39、关系图1 6 m&盂毯S432，0受=长毯d 10 0 0 2竖蛾变图2 8 龄期为1 4 天的构件的轴向庶力一应变美系图图2 9 龄期为2 1 天的构件的轴向应力一应变美系图1 7-&至R 型竖向啦变图2。i0 龄期为2 8 走的构停昀轻向应力一应雯荚系圈(3)单砖横向应变及变形平均值荷载单砖横向应变平均值(k N)3 天7 天1 4 天2 1 灭2 8 天00 O O E+0 00+O O E+0 00 O O E+0 00，O O E+0 00。O O E+0 03 06 5 0 E-0 51 0 5 E-0 54 6 l E-0 62 8 6 E-0 51 6 5 E-0 56 08
40、6 3 E-0 52 0 2 E-0 51 1 9 E-0 54 4 9 E-0 52 5 2 E-0 59 01 0 9 E-0 43。1 8 E-0 52。0 4 E-0 55。4 3 E-0 52。9 6 E-0 51 2 01 2 5 E-0 44 0 5 E-0 52 8 4 E-0 56 2 1 E-0 53 2 8 E-0 51 5 01 4 4 E-0 45 1 7 E-0 53 8 5 E-0 56 4 3 E-0 54 3 6 E-0 51 8 01 5 7 E-0 46。4 8 E-0 54 6 2 E-0 56 7 7 E-0 55 1 0 E-0 52 1 01 8
41、3 E-0 48 0 2 E-0 55 2 1 E-0 57 4 3 E-0 55 7 5 E-0 52 4 02 0 8 E-0 49 8 0 E-0 55 7 3 E-0 58。6 4 E-0 56 6 0 E-0 52 7 02。8 4 E-0 41 6 3 E-0 49 8 3 E-0 58 8 4 E-0 57 7 S E-0 51 8 6S432，0霉也兰rr崔荷载单砖横向变形平均值(m m)(k N)3 天7 天1 4 天2 1 天2 8 天00 O O E+0 00 O O E+0 00 O O E+0 00 O O E+0 00 O O E+0 03 06 5 0 E 0 3
42、1 0 5 E-0 34 6 l E 0 62 8 6 E 一0 31 6 5 E-0 36 08 6 3 E-0 32 0 2 E-0 31 1 9 E 0 34 4 9 E 0 32 5 2 E-0 39 01 0 9 E-0 23 1 8 E-0 32 0 4 E 一0 35 4 3 E-0 32 9 6 E-0 31 2 01 2 5 E-0 24 0 5 E-0 32 8 4 E-0 36 2 1 E-0 33 2 8 E-0 31 5 01 4 4 E-0 25 1 7 E-0 33 8 5 E 一0 36 4 3 E-0 34 3 6 E 0 31 8 01 5 7 E-0 26
43、 4 8 E-0 34 6 2 E 一0 36 7 7 E-0 35 1 0 E 一0 32 1 01 8 3 E-0 28 0 2 E-0 35 2 l E 0 37 4 3 E 0 35 7 5 E 一0 32 4 02 0 8 E-0 29 8 0 E-0 35 7 3 E-0 38 6 4 E-0 36 6 0 E-0 32 7 02 8 4 E 0 21 6 3 E-0 29 8 3 E 0 38 8 4 E 一0 37 7 5 E 0 3(4)数据分析本试验将研究的重点放在龄期对砌体结构及单砖应变的影响上A 从试验结果看，随着龄期的增长，砌体结构的抗压强度不断提高。龄期一抗压强度j
44、，一。j图2 1 1 砌体构件的龄期与抗压强度关系1 9 76543翌=型骥鹾擐由图2 1 1 中可知，砌体构件的抗压强度在3 7 天增加的最快，7 2 l 天有所减慢，并在2 l 天时已达到标准强度的9 8。B 从各龄期的轴向应变数据中可以看到，随着龄期的增长，相同荷载下的轴向应变逐渐减小。以2 7 0 k N 为例，其龄期一轴向应变关系见图2 1 2 00 0 1 60 0 0 1 400 0 1 2制j】0 0 0 1 0旧蔡o 0 0 0 600 0 0 600 0 0 42 7 0 K N 下龄期一轴向应变关系图2 12 砌体构件的龄期与轴向应变关系2 53 0龄期(天)从上图可以看
45、到，3 7 天这段时间，轴向应变的变化十分明显，而在7 2 1 天内，变化趋于缓和，2 1-2 8 天内，基本无变化C 本试验按照砌体基本力学性能试验方法标准(G B J1 2 9 9 0)，采用百分表测量构件的轴向及横向应变。并且尝试用应变片测量构件在受压状态下的单砖横向应变。从记录数据可以看到，同一龄期下，随荷载的增加，单砖横向应变值增加。而在同一荷载下，随龄期的增加，单砖横向应变值逐步减小。以2 7 0 k N 下为例，其龄期一单砖横向应变关系如下图。从图2 1 3 可以看到，3 7 天这段时间，单砖横向应变的变化十分明显，而在7 1 4 天内，变化幅度有所减弱，1 4 2 8 天内，变
46、化趋于缓和。2 0 趔霹睁锹趟叵颦馏聃龄期一单砖横向应变平均值龄期(天)图2 13 砌体构件的龄期与单砖横向应变平均值关系2 4 试验研究结论通过对试验数据的熬理和分析，不难看出龄期对于受压砌体构件的力学性能有着较为显著的影响。尤其是在3 7 天这段时间内，同一受压荷载下，其轴向应变及单砖横向应变明显大于标准构件的值。值得注意的是，通过对单砖横向应变值的测量可以看到，砌体构件在早期受压时，单块砖有着较大的横向变形。因为砖的弹性模量大于砂浆，故在受压状态下砖在横向平面内受到拉力。砂浆越弱砖受到的横向拉力越大，砖内产生的弯曲和剪应力越高，个别砖内裂缝出现越早 2 8-2 9 。因此说砌体构件过早受
47、压，将使得单块砖承受较大得横向拉力，而产生较大的横向变形。综上所述，在砌体结构房屋的施工过程中，应对旋工进度加以控制。过快的进度将导致房屋竖向压缩变形过大。尤其是在纵横墙承重结构中，将反映为较大的纵横墙变形差。另外，进度过快，将使单块砖受到较大的横向拉力，从而降低了单块砖的抗裂能力。从龄期一轴向应变，龄期一单砖横向应变这两个图中可以看出，3 7 天内是轴向变形和单砖横向变形最显著的时段。所以建议将每层的施工进度控制在7 天左右2 l 一一一一一一一O0O000第三章砌体房屋竖向压缩变形差异对顶层裂缝影响的理论研究3 1问题的提出在第一章中我们已经谈到了砌体结构房屋中，顶层是一个易出现裂缝的部位
48、。一般认为这种裂缝的形成原因是钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体的干缩变形【1 1。但在工程实例的调查中发现，相当数量的此种裂缝存在的房屋保温隔热措施得当，温度缝的处理符合规范要求。并且裂缝多出现在多高层而不是低层砌体结构房屋中。所以作者认为，在房屋的顶层由于承重墙与非承重墙的荷载差，两种墙体的压缩变形不同，经常会在非承重墙沿两种墙体相交的墙角处产生斜裂缝(如图3 1)。这类斜裂缝是承重墙与非承重墙的累积变形差在顶层的集中反映。此种变形差和墙体裂缝存在的关系正是本章着重探讨的问题。图3 1 非承重墙斜裂缝位置及形态2 2 3 2 墙体内力分析褒穰设窍两片穗交熟理想墙体q l,q：(如舀3,2)。墙
49、潭分嗣为，t 2；麓离筠为H；墙宽分别为，。，：；承受的竖向荷载分别为F，t。并作如下假设：(1)嚣壤稳交夔登麓凌瑟受莲慧懿瘁擦瑟。(2)墙体均采用均匀受力假定。(3)两墙摩擦面的剪应力与竖向变位差成线性比例f=一C y l l f l(3 一1)式中C y 为竖向阻力系数，“为竖向变位差e在交器藤戆墙寒Y 点处，截取段长为方静微元俸(热蠢3 3)：L+口，N 乓N 窜2 墙2 擒E 黼d N+删21 N l+l、图3。2 理惩臻体匿3。3 墙舔徽无体受力模型其中，崛，崛分别为两微元体的自重。于是霉逮立燕-F 乎黉方程：膨墨鬻二菇二竺一2 3(3-2)将d G。=P。，。t。a y，d G：=
50、P 2-1 2 t：咖，Q=f t。a y，Q 2=r t 2+d N,=z；t，虹，烈=乏。t；d 或，谯入土式；整理可得：f n f。痧一甜。d y-l。t，d 吼，=0k f：a y+薯t 2 a y 一乞2 鼢；，=0其中n，P：分别为墙1，墙2 的容重上式楚豫褥：|堕+曼二5 旦：oJ 砂l 一|堕+二垒二圭垒：el 方z：设t t l。U 2 分别为墙1，墙2 在Y 点的位移，则：r 一气瓴一坞)由应力一应变关系式3 0】：瑙万d u t哦=置考拶：，=E：d 缈u 2“帆=昱：万d2 u z可得：卜等+半=。卜等十半卸将(3*5)式代入该方程组，可得2 4 玲螂圆玢机p浯令代入并