承载力和影响因素：钢板砖砌体加固技术研究与应用

对于钢板－砖砌体组合构件，由于在破坏的过程中可能存在钢板发生空鼓甚至明显局部屈曲这一特征。因此，钢板－砖砌体组合构件的极限荷载以及钢板发生空鼓和临界局部屈曲时刻对应的荷载都尤为重要。其中，钢板临界局部屈曲时的荷载更是指导加固设计的重要指标之一，毕竟，在组合构件的正常使用极限状态下，不希望钢板出现局部屈曲的现象。然而，钢板在发生临界局部屈曲后，钢板屈曲后的强度仍然能使得组合构件的承载能力继续上升，从而使钢板在发生临界屈曲时对应的状态很难准确地给出［48］。根据本课题组已有的试验结果［61］，在钢板局部出现空鼓之后，其对应位置才会逐步进入或者接近临界屈曲状态（当采用灌注型结构胶时）。因此，研究钢板发生空鼓时对应的荷载也非常有意义，但前提必须是内部采用粘结材料填充密实。本章给出试件QL1～QL5中钢板出现空鼓时的荷载，以及极限荷载值见表9－2所示，在此不讨论墙体的开裂荷载。

从表9－2中可以看出，相对试件QL1，试件QL2、QL4和QL5的极限荷载均得到较大幅度的提高，其中试件QL2是由于上部墙体增高，使得组合托换梁与上部墙体的组合作用更为有效；试件QL4除了同试件QL2一样的上部墙体外，其托梁的侧板厚度和底板厚度均增加，使得托梁的刚度和承载能力均得到提高；试件QL5是由于托梁的高度增加，也使得其刚度和承载能力有所提高。但是值得注意的是，试件QL3上部的墙体相对最高，但是其极限荷载反而降低，原因是上部墙体发生了位于支座上方的劈裂裂缝。因此，对于钢板－砖砌体组合墙梁构件，适当地增加上部墙体高度，有利于增强托梁与上部墙体之间拱效应的组合作用，但是在集中荷载作用下的过高墙体，会发生墙体的劈裂破坏。

表9－2　试验荷载值及比较分析

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注：L2为文献［61］中的试件。

另外，针对空鼓荷载值，试件QL2～QL5相对试件QL1都有较大幅度的提高。并且，在同等组合托梁情况下（QL2与QL3），上部墙体高度越大提高幅度越大；试件QL4提高幅度达到77%，一方面由于上部墙体高度变大组合作用提高，另外侧板的厚度由6mm变为10mm，使得同样边界约束条件下的钢板发生单向局部屈曲的几何条件发生了明显的改变，提高了其临界屈曲应力。此外，试件QL5的空鼓荷载相对QL1也提高了46%，主要原因在于托梁高度的提高，钢板受压区应力水平降低。

在此需要强调的是，试件QL4相对试件QL2，钢板的横截面面积提高了58%，其空鼓荷载与极限荷载提高幅度分别为53%与7%。由此可见，合理地提高钢板的厚度可以有效地提高空鼓荷载。但是，极限荷载提高非常有限，原因在于本试验中的组合墙梁极限状态由上部砌体的破坏控制。

根据上述分析，可以很直观地得到影响钢板－砖砌体组合墙梁承载力的主要因素涉及上部墙体的高跨比、托梁的高跨比和钢板的厚度。