农房结构性能的研究与改进

翟宏磊?黄伟?张静辉

摘要：农房的建造基本为自建，抗震能力十分薄弱并且地震带给我们的是农村的巨大经济损失以及人员伤亡，其直接的原因是农村房屋倒塌。针对传统农村砌体结构的脆性，其剪切，抗压和抗弯强度很低。为了提高其性能，在房屋结构中采用镶嵌柱体来增加其抗压，抗剪等性能。并通过实验加以证明，比较不同结构措施对复合砌体结构抗压性能的影响。研究表明：内藏芯柱砌体结构的受压承载力和延性明显提高，也为内藏芯柱砌体结构在实际工程中的应用提供理论依据。

关键词：内藏芯柱；抗震性能；工作机理；理论依据

引言

1995年，国家地震局工程力学研究所的高云学等对我国七省近200个不同构造的农村民宅进行调研，阐述了几乎所有的村镇构筑物均忽视地震设防的紧迫形式，提出了减轻我国村镇住宅地震灾害的建议[1]。2004年，赵斌武、葛学礼[2，3]对我国北方传统村镇建筑地震灾害作用情况下的破坏形式及原因，提出了改进措施。2012年，周中一，曹万林，董宏英等[4]进行了一种带构造柱混凝土砌块墙体的抗震性能试验研究。

在此基础上，普通混凝土砌块试件（RB），内藏方木混凝土砌块试件（RBM），内藏方钢管混凝土柱混凝土砌块试件（RBG）被使用。组合砌体单元受压性能试验主要研究不同结构措施对构件的抗震性能及其受压承载力的影响。

1 实验概况

1.1试件制作

3个试件分别为普通砌体试件（RB）、内藏方木砌体试件（RBM）、内藏方钢管混凝土柱砌体试件（RBG）

1.2加载方案

抗压试验采用均匀连续加荷方法，加载速度为5KN/s，且避免冲撞，当试验机指针明显回退时，此时记录下破坏荷载值。

2测试结果及分析

2.1破坏状况

普通混凝土砌体试件：

试件在加载的初始阶段，试件未出现开裂等明显特征，荷载-位移曲线近似线性关系，说明此时砌体处于弹性受力阶段。加载至160kN时，试件轴向首先出现竖向细微裂缝。随着加荷的继续，达205kN时，试件裂缝在这一阶段变形发展更快，混凝土内部开始出现微裂缝向外膨胀，钢筋受到环向拉力同时钢筋与混凝土之间粘结力降低，外部裂缝表现出迅速加宽并且上下发展至沿灰缝贯通，成为试件破坏的主要裂缝。试件中部砖向外膨胀导致砖表皮外鼓甚至部分将要剥落，并且可以清晰听见试件内部的碎裂声。加载至230kN时，达到试件极限荷载，试件被压坏，试件的破坏呈明显的脆性。

内藏方木混凝土砌体试件：

试件在加载开始时没有发现肉眼观察到的裂纹，“载荷-位移”曲线近似于直线状态，表明砌体结构处于弹性应力状态。当加载到190kN时，在试件上部中间首先出现垂直细裂纹，然后随着载荷的增加裂纹沿垂直灰缝进行，试件的轴向变形逐渐加速。当加载到280kN时，试件的裂缝和变形发展得更快，垂直接头上下延伸并部分穿透。试验片的角砖向外扩展，皮肤的外鼓甚至部分剥离。当负载缓慢地继续到316kN时，达到试件的极限载荷，力不再增加，位移急剧增加，并且试件瞬间被破坏。试验结束后，外包的混凝土被剥掉，中心的方木从中间被压碎。方木能够与混凝土配合工作性能良好。一般来说，在内藏方木后，混凝土砖砌体试件的抗压性能得到提高，裂缝发展速度减慢，破坏前的荷载-位移关系曲线缓慢下降，表现出一定的延性特征。

内藏方钢管混凝土柱砌体试件：

在加載的初始阶段，荷载-位移曲线近似为线性，并且砌体结构处于弹性应力阶段。当加载到500kN时，第一个垂直微裂纹出现在中心线的立面上。随着加载的继续，新的小垂直裂缝开始出现在另一侧，裂缝发展。当加载到720KN时，慢速裂缝发展得更快，垂直接头向上和向下延伸并部分穿透。试件的角砖向外扩展，皮肤的外鼓甚至部分剥离，可听到试件内部的声音。当835kN连续加载时，达到试件的极限载荷，力不再增加，并且位移急剧增加，试件断裂。试验后，剥离试验片外层的混凝土，发现方钢管混凝土柱的上下端有圆周凸起。与RB和RBM试件相比，RBG试件显著提升了延性破坏特性，并且开裂载荷和极限载荷得到显着改善。

3结论

（1）普通混凝土砌体的抗压承载力较差，试件的损伤呈现明显的脆性，容易发生破坏。

（2）与普通混凝土砌体试件相比，带方木的混凝土砌块试件的极限抗压承载力平均提高了37.39%，带方钢管的混凝土砌块试件的极限抗压承载力平均提高了221.74%；说明内藏芯柱混凝土砌块砌体的承载力均优于普通混凝土砌块砌体。

（3）在内藏方钢管混凝土试件的加载过程中，芯柱与砌体之间没有明显的分离，工作性能好，稳定性好。

参考文献：

[1]高云学.关于如何减轻我国村镇居住建筑地震灾害的建议[J].自然灾害学报，1995（01）：47-50.

[2]葛学礼，范迪璞.村镇建筑震害与抗震技术措施[J].工程抗震与加固改造，2001（1）：43-48.

[3]赵斌武，葛学礼，朱立新.北方村镇传统建筑抗震构造措施[J].辽宁建材，2004（4）：66-67.

[4]周中一，曹万林，董宏英，等.一种带构造柱混凝土砌块墙体抗震性能试验研究[J].地震工程与工程振动，2012，32（3）：86-91.

本论文受资助于华北理工大学大学生创新创业训练计划项目（X2018372）