多排孔混凝土空心砌块砌体沿通缝抗剪强度计算方法研究.pdf
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1、 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 6卷第 3期 2 0 1 0年 6月 多排孔混凝土空心砌块砌体沿通缝抗剪强度 计算方法研究 陈利群 , 李 平 , 杨伟军 ( 1 湖南城市学院, 湖南 益阳4 1 3 0 0 0 ; 2 长沙理工大学, 湖南 长沙4 1 0 0 7 6 ) 摘要: 砌体基本力学性能实验方法中指出, 砌体抗剪强度平均值是抗剪破坏荷载与抗剪毛面积的比值, 而砌体的实际受剪 面积应为去除孔洞的净面积, 目前市场上出现的多排孔混凝土空心砌块空心率不等 , 而规范在计算砌体抗剪强度时没有将空 心率引入到
2、计算式中。根据最小耗能原理和刚塑性极限分析理论, 得到了考虑砂浆销栓作用和空心率影响的砌体抗剪强度 计算公式, 该式与试验结果吻合良好, 在理论模式上对规范公式有所改进。 关键词: 多排孔混凝土空心砌块; 空心率; 销栓 ; 抗剪强度; 最小耗能原理 中图分类号: T U 5 2 2 3 1 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 0 ) O 3 0 4 0 0 4 Ca l c u l a t e d me t ho d r e s e a r c h o n t h e s h e a r s t r e n g t h a l o n g t h r
3、 o u g h c r a c k s 0 f mu l t i h o l e c o n c r e t e h o l l o w b l o c k m a s o n r y C H E N L i q u n , L I P i n g , Y AN G We ij u n ( 1 H u n a n C i t y U n i v e r s i t y , Y i y a n g 4 1 3 0 0 0 , C h i n a ; 2 C h a n g s h a U niv e rsi t y o f Sci e n c e a n d T e c h n o l o g
4、 y , C h a n g s h a 4 1 0 0 7 6 , C hin a ) Ab s t r a c t : I n t h e b a s i c me c h a nic a l p r o p e r t i e s o f ma s o n r y e x p e ri me n t al me tho d s , t h e a v e r a g e s h e a r s t r e n g t h o f ma s o n r y i s t h e p r o p o i o n o f t h e s h e a r i n g c o l l a p s e
5、 l o a d a n d the g r o s s s h e a r i n g a r e a wh i l e t h e a c t u al s h e a r i n g a r e a i s t h e n e t a r e a w i t h o u t t h e h o l e C u r r e n t l y o n t h e ma r k e t mu l t i h o l e c o n c r e t e h o ll o w b l o c k h a v e diff e r e n t C O re r a t e , b u t i t d
6、o e s n o t c o n s i d e r the C O re r a t i o w h e n c alc ula t i n g o f t h e maso n r y S h e a r s t r e n g t h i n the c ode f o r d e s i g n o f ma s o n r y s t r u c t u r e Ac c o r d i n g t o t h e l e a s t e n e r g y c o n s u mp t i o n p rin c i p l e a n d the rig i d p l ast
7、 i c ult i ma t e the o ry , t h e s h e a r s t r e n g t h c alc ula ti n g f o r mula c o n s i d e rin g t h e i n fl u e n c e o f t h e mo r t a r s p i n k e y and c o r e r a t i o h as b e e n g i v e n i n t h i s p a p e r T h e res ul t s o f t h e f o rmula gi v e n i n t h i s p a p e
8、r a r e i n a c c o rda n c e with t h e res ult s o ft h e s h e a r s t r e n gth t e s t , th e t h e o re ti c a l mo d e l o f t h e c od e h as i mp r o v e d Ke y wo r d s : mult i - h o l e c o n c r e t e h o U o w b l o c k ; c o r e r a t i o ; mo r t a r s p i n k e y ; s h e a r s t ren
9、 g t h; l e a s t e n e r g y c o n s u mp t i o n p ri n c i p l e 0 前言 对于砌体沿通缝 的抗剪强度 , 主要取决于块体 与灰缝砂浆之间的切向粘结力 , 因此 , 其抗剪强度随 砂浆强度的增大而提高, 块体与砂浆之间的切向粘 结力与砂浆之间的有效接触 面成正 比。此外 , 砌筑 时可以使铺浆面的砂浆在上层砌块的挤压下鼓起从 而形成销栓, 销栓的存在使得块体对砂浆的约束作 用增大, 进而也提高了砌体的抗剪能力。 G B J 1 2 9 9 0 砌体基本力学性能实验方法标 准 中抗剪强度平均值, 是指抗剪破坏荷载值与 抗剪毛面
10、积的比值 , 考虑到抗剪强度 和抗剪截面面 积的正比关系, 对于像混凝土空心砌块这一类的块 体来说, 存在二排、 三排、 四排等多排孔的现象, 如果 收稿 日期 : 2 0 0 9 - 0 3 - 0 4; 修回 日期: 2 0 0 9 -03 - 0 9 作者简介: 陈利群( 1 9 7 5一) , 女, 湖南张家界人, 工程师, 研究方向: 砌体结构试验与理论 。 Ema rl: c 1 p 0 9 2 3 1 2 6 c o n 任何空心率均采用同样的毛面积来计算抗剪强度试 验值, 不尽合理, 应予以改进。在美国规范中, 抗剪 强度计算公式也是用抗剪有效面积 来计算的。 我国砌体规范中对
11、于空心率对抗剪强度的影响仅在 条文说明中指出: 对于空心率小于或等于 3 5 的双 排孔或多排孔砌块砌体的抗剪强度按混凝土砌块砌 体抗剪强度乘以 1 1 采用, 这样笼统的计算方法对 于不同空心率的混凝土空心砌块砌体强度的计算来 说, 显然是不合理的, 因此, 有必要研究、 了解砌体抗 剪强度与抗剪截面净面积、 砂浆销栓作用之间的关 系。本文从空心率对砌体抗剪强度的影响进行分 析, 试图建立考虑空心率影响的砌体沿通缝抗剪强 度计算公式。 1 砌体抗 剪强度分析 基于前言分析, 考虑砂浆销栓作用的砌体抗剪 强度 由砌体净面积抗剪强度和砂浆销栓强度共同组 成, 即: 2 0 1 0 N o 3 陈
12、利群, 等: 多排孔混凝土空心砌块砌体沿通缝抗剪强度计算方法研究 4 l , A = m I A + 。 A ( 1 ) 式中 , 为砌体抗剪强度平均值;厂 v m 1 为净面积部 分抗剪强度 为销栓部分抗剪强度; A 为净 面积 部分受剪面积 ; A 为销栓部分受剪面积。 假定空心率为 P, 则 A =( 1 - p ) A, A =p A, 那 么 , 式 ( 1 ) 就变成 。 = m l ( 1 - p )+ 。 ( 2 ) 其 中, 净面积部分的抗剪强度 , 可按公式 ( 3 ) 进 行计算。 1 1 净面积提供的抗剪强度 根据 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 砌体结构设
13、计规范 规定, 采用公式( 2 ) 计算砌体的抗剪强度平均值: 。 = ( 3 ) 式中 为砌体抗剪强度平均值( N ra m ) ; 后 为 与块体类别有关的抗剪强度系数 ; 为砂浆抗压强 度平均值( N ra m ) 。 对于多排孔混凝土空心砌块, 无论空心率大小, 规范所规定的抗剪强度系数均为同一值。 1 2 销栓提供的抗剪强度 销栓抗剪破坏 的机理 比较复杂 , 可 以考虑应用 钢塑性极限分析理论进行其抗剪强度 的理论分析。 试验表明, 砌体的抗剪破坏表现为一 片刚域相对于 另两片刚域的冲脱 , 呈沿破坏 面错 动 的机构 特征。 剪切破坏出现时, 以破坏面为界的两部分主要沿竖 直方向
14、发生相对平动( 图1 ) 。由于块体与砂浆的刚 度相差太大, 可假定块体部分为刚性, 砂浆部分为塑 性。若忽略水平方 向的变位 , 故销栓的剪切可理想 化为平面应变问题 。 图 1 刚性 区之间的塑 性变位 F i g 1 P l a s t i c d e f o r ma ti o n g r a p h i c s b e t w e e n r i g i d r e g i o ns 刚塑性材料只有屈服时, 才能发生塑性流动变 形, 材料屈服准则用应力张量之间的数学关系表示 为 F ( i )= 0 ( 4 ) 式中 i 为应力张量。对于平面问题, 常在( , ) 坐标中用各种极限状
15、态的应力摩尔圆的包络线表示 ( 图2 ) , 其方程一般设为 = ) ( 5 ) 式 中 , 为平面问题所指平面内的正应力与剪应 力 。 当某点应力状态( , ) 满足式( 5 ) , 即其相应的 摩尔圆与包络线相切时( 图 2中点 A) , 该点材料产 生屈服 J 。屈服时 , 平面内的主应力为 : : 一 。i : ( 6 ) 【 c r 2 一 式中 为内摩擦角; , 分别为第一、 二主应 力 。 当由塑性 区相联系的刚性区发生如图 1 所示的 相对变位( 滑移) 时, 平面内的应变状态为 : 占 = 0 v s i na n 丁 ( 7 ) COS y m n 丁 式 中 , 8 n
16、m, n方向应变 ; y m平面内的剪应变 ; 剪切位移 ; 塑性区厚度 。 写成主应变 , 就是 : I8 1 ( 8 ) 【 = 芸 ( s in 1 ) 式 中 , 占 : 分别为第一、 二主应变。 由与屈服条件相关联 的流动法则可知 , 该塑性 区的应力状态为包络线上 A点( 图 2 ) 。 A | | 图 2莫尔一 库仑屈服准则 F i g 2 M o h r - Co u l o mb y i e l d c t e Ho n 文献 5 证 明了“ 在线性非平衡系统 中发生 的 任何耗能过程, 都将在与其相应的约束条件下, 以最 小耗能的方式 进行” 。最小耗能原理可表述 为: 任
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