竖向荷载差作用下多层砌体房屋裂缝机理的试验研究

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1、砌体结构理论与新型墙材应用竖向荷载差作用下多层砌体房屋裂缝机理的试验研究陈大川(湖南大学土木工程学院，长沙410082)摘要：从试验方面对竖向荷载差引起的多层砌体结构房屋裂缝进行了研究。通过对21个试件在不同龄期下受压试验结果的分析和比较。研究了龄期对砌体构件受压力学性能的影响。构建了能够真实反映实际情况的u型和H型砌体实体模型．实时测定并分析了U型和H型砌体实体模型在竖向荷载差作用下纵横墙的变形，以及裂缝的产生和发展行为。结果表明。非承重与承重墙变形大小随荷载增加而增大。并且当荷载增加至一定值时，非承重与承重墙相交部位变形骤增，反映出竖向荷载差的累积效应。同时伴有裂缝的

2、产生和扩展。研究成果为《砌体结构设计规范》的进一步完善和扩展提供了有价值的试验参考。关键词：砌体结构；竖向荷载差；裂缝；试验研究砌体结构历史悠久，是一种量大面广的结构形式，具有取材方便、施工简捷、造价相对较低等特点。国内外对砌体结构涉及的理论和实践问题展开了广泛而深人的研究．特别是砌体结构房屋的顶层或顶部几层出现的斜裂缝引起了广泛关注。这种斜裂缝除了对房屋的饰面装饰产生破坏外。还对结构安全造成不同程度的影响。一般观点认为温度差变形、地基不均匀沉降是这种裂缝的成因。然而从一些工程实例的调查中发现。很多出现顶层裂缝的房屋保温隔热措施得当，温度缝的处理也完全符合规范要求，但顶层

3、仍然常出现斜裂缝。而对于低层砌体房屋，顶层则很少出现裂缝。另一方面，在砌体结构中，常采用预制楼面板。承重墙和非承重墙的区分比较明显。承重墙所受的荷载明显大于非承重墙，承重墙的压缩变形也相对较大。因此，作者从房屋承重墙和非承重墙变形差角度出发，以足尺模型试验为依据，从试验方面研究竖向荷载差作用下多层砌体房屋顶层裂缝的产生和发展．旨在为砌体结构设计的进一步完善和发展提供试验依据。1砌体不同龄期的受压力学性能试验研究1．1试验方案试验严格按照《砌体基本力学性能试验方法标准》(GBJ129—90)t1】操作。加载设备采用实验室200t)压,力机，砌体加载形式如图1所示。试验中制作

4、砂浆试块18个．砖试块12个．测得砂浆平均强度为6．7MPa．砖平均强度为12．8MPa。试验共有砌体试件21个，按龄期3天，7天，14天，21天，28天分为五批加载。1．2试验结果及分析1．2．1试验数据(1)不同龄期条件下极限荷载(kN)为表1所示：(2)不同龄期条件下各试件轴向应力一应变曲线如图2～图6，G宰代表试件号。(3)不同荷载作用下单砖横向应变及变形平均‘值，如表2所示。186H删H¨——H¨图1加载示意图(单位：mill)裂缝控制与工程设计表1不同龄期条件下极限荷载批号极限荷载／l【N平均值／l(N1(3d)43831234535l340357．22(7d

5、)4654354503(14d)460515480510491．254(21d)6065205905605695(28d)590565590580585582窗正z百-R毯●，勺皂：R强1。渊嘲area㈣nⅫ竖

6、甸应变(e)竖向应变(e)图3龄期为7d的试件图4龄期为14d的试件表2单砖横向应变平均值n∞单砖横向应变平均值荷载／l【N3d7d14d21d28d0O．00E+000．00E+00O．00E+00306．50E—052．86E—051．65E—051．05E—054．61E—06608．63E—054．49E—052．52E-一052．02E-051．19E—

7、05901．09E—045．43E—053．18E．-052．96E-052．04E—051201．25E埘6．21E—045．05E—053．28E：-052．84E—051501．44E—046．43E—055．17E-D54．36E：-053．85E-051801．57E—D46．77E—056．48E—055．10E—054．62E—052101．83E—048．02E—-057，43E-055．75E-055．21E-_052402．08E埘9．80E—058．64E-056．60E—055．73E-052702．84E—041．63E—049．83E—058．

8、84E—057．75E—051．2．2数据分析(1)从试验结果看，随着龄期的增长，砌体试件的抗压强度不断提高。由图7中可知，砌体构件的抗压强度在3—7天增加的最快。7。2l天有所减慢，并在2l天时已达到标准强度的98％。(2)由表2可知：随着龄期的增长，相同荷载下的轴向应变逐渐减小。以270kN为例。其龄期一轴向应变关系见图8。从图8可以看到．3。7d这段时间。轴向应变的变化十分明显，而喜荸农趔0■0'InO位n∞0竖向应变(e)龄期为3d的试件竖向应变(．)图5龄期为21d的试件05’O侣∞龄期(d)图7砌体试件的龄期与抗压