鋼—混凝土組合磚設(shè)計(jì)及其成墻工藝研究

龐飛

摘 要：為了研究裝配式結(jié)構(gòu)磚砌體的成磚工藝和成墻工藝，將鋼板與混凝土結(jié)合設(shè)計(jì)出一種鋼-混凝土組合磚，在此基礎(chǔ)上分析了組合磚的成墻工藝，為砌體磚的設(shè)計(jì)提供了新的參考，有利于裝配式組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鋼磚；組合磚；砌體結(jié)構(gòu)；成墻工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：TU362 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）26-0101-02

前言

砌體結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占著重要的地位，尤其是在民用建筑物中，砌體結(jié)構(gòu)運(yùn)用得非常廣泛，材料主要是以普通燒結(jié)磚或混凝土磚為主，這種磚塊有著原材料廣泛，制作方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)。鑒于近年來(lái)自然災(zāi)害頻發(fā)，地震、臺(tái)風(fēng)等影響對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求越來(lái)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(diǎn)。因此有必要設(shè)計(jì)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(duì)于這方面等問(wèn)題，我國(guó)多數(shù)學(xué)者進(jìn)行過(guò)設(shè)計(jì)和思考，例如，張周[1]提出了凹形砌體磚的功能設(shè)計(jì)滿足其對(duì)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(jié)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(yīng)降低到最小程度；蔡純陽(yáng)[3]針對(duì)磚墻豎向灰縫砂漿飽滿度足夠，極易滲水的問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)成功運(yùn)用于某磚混結(jié)構(gòu)的拆墻改造中；敬登虎等人[5]對(duì)磚混結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，創(chuàng)造了一種鋼板-磚砌體組合結(jié)構(gòu)托換。然而以上的研究都是單一對(duì)砌體材料外形的設(shè)計(jì)或是鋼板與砌體墻的外包組合設(shè)計(jì)，針對(duì)由鋼材與砌塊材料共同內(nèi)嵌組合受力的研究尚少，因此，本文對(duì)鋼磚進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，為廣大研究人員提供新的思路。

1 鋼-混凝土組合磚設(shè)計(jì)

由于大多數(shù)鋼-混凝土磚組合設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(nèi)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(gè)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(gè)面的鋼管數(shù)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(kāi)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(jù)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(nèi)。鋼板框架和其表面的鋼管作為磚體的強(qiáng)化骨架內(nèi)嵌于磚體中，鋼管上所開(kāi)缺口便于填充磚體材料或者澆筑混凝土，強(qiáng)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(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，貫穿孔用于后續(xù)堆砌成墻時(shí)混凝土的澆注以及其它強(qiáng)化連接結(jié)構(gòu)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(zhǎng)度方向首尾順序排列，相鄰層間磚體錯(cuò)開(kāi)1/2磚體長(zhǎng)度堆砌（可根據(jù)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(duì)應(yīng)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(guī)格可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇大小、數(shù)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(nèi)兩端（如圖2（b）所示），并向貫穿孔內(nèi)澆注混凝土，等待其凝結(jié)后，進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)與保養(yǎng)。

由于本鋼磚強(qiáng)度高，剛度大，可以在工廠批量生產(chǎn)。成墻施工時(shí)，按照貫穿孔對(duì)貫穿孔錯(cuò)開(kāi)排列，然后沿貫穿孔深度方向插入鋼筋，繼而向貫穿孔內(nèi)澆筑混凝土，最終成墻的整體性好，剛度大，強(qiáng)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(yīng)用研究

對(duì)鋼磚而言，鋼板框架對(duì)其外部磚體承載力具有一定的強(qiáng)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(shí)，對(duì)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(jié)作用，還可以強(qiáng)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(qiáng)的特點(diǎn)，可將其應(yīng)用到砌體結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件中，例如：砌體結(jié)構(gòu)的承重墻施工、裝配式結(jié)構(gòu)承重墻體的施工等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)：

[1]張周.凹形磚功能設(shè)計(jì)及砌體適用性初探[J].建筑結(jié)構(gòu)，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(yáng).帶豎肋的異形防滲磚設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)在磚混建筑改造中的應(yīng)用[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（S2）：152-156.

[5]敬登虎，曹雙寅，郭華忠，等.鋼板-磚砌體組合結(jié)構(gòu)托換改造技術(shù)及應(yīng)用[J].土木工程學(xué)報(bào)，2009（05）：55-60.endprint