挑梁下縱橫墻荷載分布規(guī)律試驗研究

摘 要：本文根據(jù)作者進行的挑梁下縱橫墻荷載分布規(guī)律的試驗研究，分析了挑梁下縱橫墻荷載分布規(guī)律，得到了一些初步的研究成果，該成果可供理論研究及工程技術(shù)人員參考、借鑒。

1 前 言

    多高層房屋挑梁下縱橫墻受力復雜，存在應力集中及梁端局部受壓問題；與此同時由于樓板、圈梁和縱橫墻交接作用，使縱墻分擔了一定的荷載，特別是在多高層房屋建筑中實際計算多采用橫墻承重體系，計算中不考慮縱墻承受外荷載的作用，則多高層房屋縱橫墻間必然存在變形協(xié)調(diào)問題，以上實際問題在工程實踐中均有不同程度的表現(xiàn)。針對以上問題作者完成了3片無圈梁實心頁巖磚挑梁下縱橫墻荷載分布規(guī)律試驗研究，并對試驗結(jié)果進行了初步分析，從中得到了一些有益的成果可供同仁參考、借鑒。

2 試驗研究概況

   試驗進行了3片無圈梁實心頁巖磚挑梁下縱橫墻荷載分布規(guī)律試驗研究，試驗試件采用1/2比例模型試件，現(xiàn)將試驗研究情況概述如下：

2．1試驗方法簡介

    本次試驗研究的方法主要依據(jù)是：混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準（GB 50152－92）及砌體基本力學性能試驗方法標準（GBJ129－90）。其具體加載方法如下：首先讀測量點的初讀數(shù)，而后施加一級荷載，恒載15～20分鐘后讀該級荷載下各測量儀表的讀數(shù)，荷載卸零后，檢查各儀表的工作情況，一切正常后，開始正式試驗。讀各儀表的初讀數(shù)，而后逐級施加豎向荷載，每級荷載量的大小為使橫墻面積乘0.25MPa的應力，且每級恒載15～20分鐘后讀該級荷載作用下各測量儀表的讀數(shù)。豎向最大荷載使橫墻產(chǎn)生1.25MPa的應力。該過程進行2～3次，最后一次豎向加載后使墻體在豎向最大加載量處恒載，而后在挑梁上施加集中荷載，每級加載量為10kN，每級荷載下恒載15～20分鐘后讀該級荷載作用下各測量儀表的讀數(shù)。在挑梁上加集中荷載直到挑梁產(chǎn)生過大的變形，不適宜繼續(xù)加載時終止試驗。

    測量儀表及加載設(shè)備布置情況如圖1所示。本次試驗研究的墻體試件采用的是1/2比例試件，墻厚120mm，縱墻寬度采用三種不同的尺寸，試件高度為1500mm，在測量縱橫墻荷載分布時，在挑梁下縱橫墻體上布置了三排測量儀表進行縱橫墻應力分布測量。由于試件是幾何對稱的，故儀表布置在對稱一側(cè)布置的較密，而在墻體另一側(cè)第一排布置了校核點，以便考核測量結(jié)果的合理性。墻體豎向荷載僅在橫墻上施加。在鋼筋混凝土大梁上用兩個液壓千斤頂在墻體上施加豎向荷載，而后在挑梁上施加一集中荷載。加載量的大小用荷載傳感器和壓力環(huán)測量。

2．2 1/2比例模型試驗結(jié)果

   豎向加載分配梁為高600mm的鋼筋混凝土梁，各片墻體試件均未加混凝土圈梁、磚采用實心頁巖磚，且僅縱墻墻體寬度有所不同，墻厚為120mm，墻高1500mm，橫墻長2000mm，縱墻寬分別為480mm、740mm和1500mm，試件編號分別為BW4、BW5和BW6。挑梁采用兩個槽鋼焊接而成。三片墻體試件均因挑梁變形過大而終止試驗，一般情況下在縱橫墻上未發(fā)現(xiàn)墻體裂縫，試驗測得了豎向荷載作用下和豎向荷載及挑梁集中荷載組合作用下的縱橫墻的應變分布規(guī)律。

3 試驗結(jié)果分析

3．1 成果分析

    根據(jù)試驗測得的1/2比例挑梁下縱橫墻（試件編號分別為：BW4、BW5和BW6）應變分布規(guī)律，我們進行了1/2比例挑梁下縱橫墻荷載分布規(guī)律的分析，其方法是根據(jù)與墻體同時砌筑、試驗的砌體標準試件的彈性模量試驗數(shù)據(jù)，建立該砌體的應力應變關(guān)系；再根據(jù)墻體試件實際應變測試數(shù)據(jù)，用所建立的應力應變關(guān)系求出測試點的應力,進而可求出在每級荷載作用下，縱橫墻墻體的荷載分布規(guī)律，最后求出縱墻所受荷載占總荷載的百分比（計算時縱橫墻交接處墻體截面考慮成橫墻面積），從而反映縱墻分擔橫墻荷載的能力，表1、2、3反映了各縱墻墻體分擔橫墻荷載的規(guī)律。限于篇幅本文僅給出一片墻體試件縱橫墻墻體荷載分布規(guī)律的分析結(jié)果，圖2為墻體試件編號為BW4的縱橫墻體荷載分布規(guī)律的分析結(jié)果。

表1：BW4縱墻荷載分配系數(shù)

表2：BW5縱墻荷載分配系數(shù)

表3：BW6縱墻荷載分配系數(shù)

3．2 分析初步結(jié)論

    通過試驗結(jié)果分析可得如下初步結(jié)論：

    1、由于縱墻的存在，在橫墻豎向荷載作用下縱墻將分擔一定比例的橫墻荷載；其縱墻分擔橫墻荷載的比例與縱墻長度、樓板剛度及豎向荷載大小有關(guān)；

    2、當其它條件不變的情況下，隨著縱墻長度增加，縱墻分擔的荷載增加；

    3、當在挑梁上加載后，隨著挑梁荷載的增加，挑梁下的縱墻分擔的荷載增加，而另一側(cè)縱墻分擔的荷載減??；

    4、在挑梁上作用有集中荷載時，將在挑梁下的橫墻上產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象——即產(chǎn)生了局部受壓問題，故應驗算挑梁下局壓強度。在橫墻上的局部壓應力同樣要向縱墻上傳遞，當挑梁剛度較小時，挑梁會發(fā)生較大變形，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生局部破壞。

    5、挑梁下橫墻上的應力集中向下傳遞后，縱橫墻均會分擔一定的應力，距離應力集中區(qū)一定距離后，應力集中現(xiàn)象消失。

4 結(jié) 語

    本文給出了挑梁下縱橫墻荷載分布規(guī)律試驗研究的初步研究結(jié)果，得到了一些有益的成果，本文結(jié)論可供相關(guān)工程實踐借鑒。由于挑梁下縱橫墻荷載分布規(guī)律隨外界條件的不同，其特點也有所不同；對其它條件下的挑梁下縱橫墻荷載分布規(guī)律的試驗研究我們將進行進一步的試驗研究。

參考文獻

[1]丁大均主編，砌體結(jié)構(gòu)學，中國建筑工業(yè)出版社，1997；

[2]砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，GBJ 3-88；

[3]砌體結(jié)構(gòu)研究論文集，長沙；湖南大學出板社，1989