蒸壓粉煤灰磚單層砌體房屋在水平作用下的承載力分析

王俊學 高 娃

（內蒙古工業大學土木工程學院，內蒙古 呼和浩特 010051）

引言。隨著土地資源的緊缺和環境保護的要求，在砌體結構房屋中，蒸壓粉煤灰磚在不少地區逐漸替代燒結黏土磚，成為砌體結構的主流材料。蒸壓粉煤灰磚砌體的抗壓能力較好，抗剪能力弱于普通黏土磚砌體，需通過加強構造措施來保證蒸壓粉煤灰磚砌體結構抗震能力。設置構造柱和圈梁是砌體結構的主要抗震措施，其作用的大小，關系著墻體承載力計算和構造柱、圈梁的鋼筋用量。砌體房屋有、無構造柱和圈梁在水平作用下對比實驗，可以反應二者的影響關系，以準確計算構造柱、圈梁對承載力的貢獻。

2、試驗房屋選型和模型設計。蒸壓粉煤灰磚砌體房屋在水平力作用下的受力性能試驗，選取的房屋類型，需具有一定代表性。兩種房屋實際高為2.4m，縱向4.5m，橫向3.3m，房屋模型為實際房屋的75%,即模型高1.8m，縱向3.375 m，橫向2.475m。構造柱和圈梁鋼筋采用 10,箍筋采用6，磚采用MU15，砂漿強度采用M15，實驗模型如圖1所示，試驗模型加載設備的安置如圖2所示（注：門窗洞口位移計編號分別為1，2，3，4；對稱另一側面窗洞口位移計編號分別為A，B，C，D.），模型加載方法如圖3所示。

圖1 試驗模型

圖2 試驗模型加載設備的安置

圖3 加載方法

圖2

圖3

如圖2：開裂荷載130KN，在加載處和窗洞口處出現第一條斜裂縫，且裂縫延伸到窗洞口邊的構造柱上；此時加載點的位移為2.64mm，砌體墻整體與基礎無錯位滑移，當荷載達到155KN時墻體洞口構造柱附近出現斷裂通縫，但其周圍磚砌體仍沒出現裂縫。

無構造柱和圈梁的蒸壓粉煤灰磚砌體房子破壞特征：

如圖3：開裂荷載30KN，很明顯裂縫寬度較大，承受最大的水平荷載為35KN，相應的變形為7.34mm，砌體墻整體與基礎出現錯位滑移，最大滑移位移可達8.45mm，墻體無通縫斷裂，墻體最大裂縫寬度為0.8mm。

由二者對比可知，構造柱和圈梁對蒸壓粉煤灰磚砌體房屋的破壞起著極其重要的作用，不僅增大了房屋的開裂荷載，而且限制了裂縫的開展，避免了發生脆性破壞。所以構造柱和圈梁大大增加了蒸壓粉煤灰磚砌體房屋的抗震性能，可以說起到抗震的決定性作用。

3、實驗基本數據

3.1 實驗模型在各級水平荷載作用下應變

表1～表4為實驗房在各級荷載作用下的側向位移值，其中墨香一為帶構造柱、圈梁的實驗房，模型二未設構造柱、圈梁。①軸橫墻上開有1.125m×1.8m門聯窗洞口，其中門洞口高度為1.8m，②軸橫墻上開有1.125m×1.125m矩形窗洞口。

表1 模型一①軸橫墻各級荷載下的側向位移值(mm)

表2 模型一②軸橫墻各級荷載下的側向位移值(mm)

表3 模型二①軸橫墻各級荷載下的側向位移

表4 模型二②軸橫墻各級荷載下的側向位移

3.2 各階段荷載

表5是有構造柱、圈梁實驗房與無構造柱、圈梁實驗房開裂荷載與最大荷載的對比。

表5 各階段荷載比較

4、實驗數據分析

4.1 位移分析

由位移曲線可以看出：

（1）洞口尺寸不同對墻體側向位移有一定的影響。實驗房①軸橫墻洞口小于②軸，在相同荷載下①軸橫墻位移大于②軸橫墻，主要是門洞口削弱墻體剛度，使墻體出現小墻肢。 為設置構造柱時，兩者差異較為明顯，設構造柱時差異較小。說明構造柱對提高小墻肢剛度的作用有影響

（2）當荷載比較小時，位移呈線性分布，剛度可按材料力學方法計算，未設構造柱實驗房，當荷載增加至極限荷載的45% 左右，側向位移明顯增大，表明剛度開始下降，當荷載增加至到墻體出現第一批裂縫時，位移迅速增加，剛度明顯退化，此時的開裂荷載約為極限荷載的86%。設構造柱實驗房，當荷載低于極限荷載30%以前，幾乎測不到位移，加載至極限荷載30%以后，側向位移開始逐漸增加，且呈一定的非線性分布。

4.2 承載力分析

（1）構造柱和圈梁對開裂荷載的影響：無構造柱和圈梁的蒸壓粉煤灰磚砌體房子開裂荷載30KN，相應的位移為1.40mm；帶構造柱和圈梁的蒸壓粉煤灰磚砌體房子的開裂荷載140KN，相應的變形為2.85mm。構造柱和圈梁對蒸壓粉煤灰磚砌體房屋的開裂荷載大小起著極其重要的作用，不僅大大增大了房屋的開裂荷載，而且限制了裂縫的開展，避免了發生脆性破壞。所以構造柱大大增加了蒸壓粉煤灰磚砌體房屋的抗震性能，可以說起到抗震的決定性作用。

（2）對極限荷載影響：無構造柱和圈梁的蒸壓粉煤灰磚砌體房子開裂荷載35KN，相應的位移為7.34mm；帶構造柱和圈梁的蒸壓粉煤灰磚砌體房子的開裂荷載170KN，相應的變形為9.76mm。構造柱和圈梁對蒸壓粉煤灰磚砌體房屋的破壞起著極其重要的作用，大大增大了房屋的極限荷載，而且從裂縫的發展寬度來看，前者上部結構與基礎的有很大滑移，后者上部結構與基礎的有無滑移，大大說明了構造柱和圈梁在蒸壓粉煤灰轉砌體結構中提高房屋結構的整體性和穩定性起到不可估量的作用。

[1]建筑抗震試驗方法規程JGJ101-96.

[2]混凝土結構試驗方法標準 GB 50152---92.

[3]施楚賢主編.砌體結構理論與設計（第二版）.中國建筑工業出版社.

[4]傅傳國，高娃.砌體結構.科學出版社.

[5]于俊英.建筑結構試驗.天津大學出版社.