钢—混凝土组合砖设计及其成墙工艺研究

庞飞

摘 要：为了研究装配式结构砖砌体的成砖工艺和成墙工艺，将钢板与混凝土结合设计出一种钢-混凝土组合砖，在此基础上分析了组合砖的成墙工艺，为砌体砖的设计提供了新的参考，有利于装配式组合结构的发展。

关键词：钢砖；组合砖；砌体结构；成墙工艺

中图分类号：TU362 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）26-0101-02

前言

砌体结构在传统的结构设计中占着重要的地位，尤其是在民用建筑物中，砌体结构运用得非常广泛，材料主要是以普通烧结砖或混凝土砖为主，这种砖块有着原材料广泛，制作方法简单、经济效益高等特点。鉴于近年来自然灾害频发，地震、台风等影响对建筑结构的设计要求越来越高，而普通砌体砖块具有抗弯抗拉性能差，施工方式繁琐、整体刚度差等缺点。因此有必要设计一种新型砖砌体并研究其成墙方法，使其具备较高的抗剪与抗震性能，缩短工期。对于这方面等问题，我国多数学者进行过设计和思考，例如，张周[1]提出了凹形砌体砖的功能设计满足其对抗力的匹配要求，它有较好的几何尺寸，边角整体，既可提高砌筑功效，又可节省粉刷和灰缝材料用量；Turanli.L[2]用粘土砖粉作为矿物掺合料可以将碱-硅酸反应降低到最小程度；蔡纯阳[3]针对砖墙竖向灰缝砂浆饱满度足够，极易渗水的问题，专门设计了带竖肋的异形防渗砖；童敏等人[4]将外包钢板形成的钢-砌体组合结构成功运用于某砖混结构的拆墙改造中；敬登虎等人[5]对砖混结构进行研究，创造了一种钢板-砖砌体组合结构托换。然而以上的研究都是单一对砌体材料外形的设计或是钢板与砌体墙的外包组合设计，针对由钢材与砌块材料共同内嵌组合受力的研究尚少，因此，本文对钢砖进行了研究与设计，为广大研究人员提供新的思路。

1 钢-混凝土组合砖设计

由于大多数钢-混凝土砖组合设计都是将钢板外包于混凝土砖表层，本文将钢板嵌入混凝土中间，设计了一种钢-混凝土组合砖，具体如图1所示。图1（a）为砖体剖视图，砖体内嵌有钢板框架，钢板框架表面连接有带缺口的钢管（钢管不贯穿整个整体钢板），钢管的中轴线垂直于钢板表面，且钢管的周向面为非封闭面，各个面的钢管数量、位置、截面面积不尽相同。缺口面积占周向总面积的百分比小于等于1/2，且切口的指向不同。所述砖体上开有沿其厚度方向的贯穿孔（贯穿孔可为方形或者椭圆形，可以根据情况自行定义，如图1（b）、图1（c）所示），且该贯穿孔位于钢板框架所围合的空间内。钢板框架和其表面的钢管作为砖体的强化骨架内嵌于砖体中，钢管上所开缺口便于填充砖体材料或者浇筑混凝土，强化骨架与砖体材料的连接。钢板框架的中心轴线与砖体的中心轴线重合，围合状的钢板在一定程度上提高了砖的抗压强度、抗剪强度和抗弯强度，贯穿孔用于后续堆砌成墙时混凝土的浇注以及其它强化连接结构的安装。

2 钢-混凝土组合砖成墙施工方法

先将同层砖体沿其长度方向首尾顺序排列，相邻层间砖体错开1/2砖体长度堆砌（可根据情况更改砌体的排列组合方式，如图2（a）所示），贯穿孔的孔径要确保相邻，层对应上下砖体的贯穿孔之间形成连通通道，堆砌完成后，沿砖体的贯穿孔深度方向插入钢筋（钢筋的规格可根据实际情况进行选择大小、数量等）每块砖体的贯穿孔中插入两根钢筋分别置于贯穿孔内两端（如图2（b）所示），并向贯穿孔内浇注混凝土，等待其凝结后，进行混凝土养护与保养。

由于本钢砖强度高，刚度大，可以在工厂批量生产。成墙施工时，按照贯穿孔对贯穿孔错开排列，然后沿贯穿孔深度方向插入钢筋，继而向贯穿孔内浇筑混凝土，最终成墙的整体性好，刚度大，强度高，施工方便，抗剪性抗震性能较之普通砌体墙得到了较大的提高。

3 钢砖的受力分析以及成墙施工应用研究

对钢砖而言，钢板框架对其外部砖体承载力具有一定的强化作用，在钢板框架作用下砖体的抗压性能获得一定的提高；同时，对比于单一的砌体材料，钢砖由于加入了钢板具有更大的刚度，从而使钢砖的抗剪性能、抗拉性能得到提高；此外，钢板框架外的四周帶有缺口的钢管与砖体之间的粘结作用，还可以强化连接和抗剪抗压性能。

利用钢砖中钢板抗压性能、抗剪性能和抗弯性能强的特点，可将其应用到砌体结构的主要构件中，例如：砌体结构的承重墙施工、装配式结构承重墙体的施工等等。

4 结束语

本文设计了一种钢-混凝土组合砖，在此基础上分析了其成墙方式，并在受力性能和应用方面对其进行了探讨，表明了对于单一的砌体砖而言，组合砖的抗拉性能和抗剪性能相对有所提高，并且钢砖在成墙施工上更加方便快捷，对新型组合砖设计、发展和应用有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]张周.凹形砖功能设计及砌体适用性初探[J].建筑结构，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]蔡纯阳.带竖肋的异形防渗砖设计与施工[J].建筑施工，2016，4（38）：

456-457.

[4]童敏，彭少民.钢-砌体组合结构在砖混建筑改造中的应用[J].武汉理工大学学报，2007（S2）：152-156.

[5]敬登虎，曹双寅，郭华忠，等.钢板-砖砌体组合结构托换改造技术及应用[J].土木工程学报，2009（05）：55-60.endprint