3 砌块房屋温度、收缩应力计算

　　3.1 温度应力计算

　　砌体结构温度应力按弹性理论分析比较复杂，应用方便，文献提出一种近似计算方法。根据结构物相互约束的假定，砌体剪应力与相对位移有以下关系:

　　τ=Cx·U (1)

　　式中:——Cx水平阻力系数，混凝土板与砌块墙体=0.3MPa/mm～0.6MPa/mm。

　　在房屋顶层分割出与相应外纵墙共同工作的顶板宽度b，顶板厚度为h，墙体厚度为t。把墙体视为半限弹性体，在上端有厚为h宽为b的钢筋混凝土板条，由于顶板与墙体的温差，产生温度变形不协调，使顶板受压，接触面上产生剪应力。当顶板与墙顶的自由差异变形较大时，通过摩擦阻力使墙内主拉应力达到一定数值之后，便引起主拉应力斜裂缝或剪应力水平裂缝。

　　混凝土小型空心砌块砌筑的混合结构房屋虽然墙体的线胀系数与顶板混凝土一样，均为10×10-6/℃，但前已述及，砌块砌体的抗拉、抗剪强度要比砖砌体低很多，所以温度裂缝更是不可忽视。

　　以外纵墙的温度应力计算不例，假定屋面板与砌块墙体的温差为10℃，则T=10×10-6×10=10×10-5。墙厚t=190mm，顶板宽度取b=2.55m(进深5.1m)。

　　砌块砌体如使用M5砂浆砌筑，其抗拉强度仅有0.07MPa，抗剪强度仅有0.06MPa，所以它比砖砌体更容易开裂。

　　3.2砌块房屋墙体收缩引起的应力计算

　　砌体结构收缩引起的应力尚无较好的近似计算方法，本文用Super91有限元程序对砌体墙片的收缩应力进行了弹性范围内的计算。由于基础的约束比较强，故收缩应力在底层比较大，本文所取的算例都取底下两层为计算模型。底边假设为固接，其余三边设为自由边。因是平面墙片，所以用二维平面应力元进行计算。收缩变形在有限元计算中不能直接作为荷载加在结构上，但可根据收缩应变与温度应变相等，把收缩变形换算成温度变形：

　　房屋山墙长度取房屋宽度L=9.2m，与横墙共同工作的C20混凝土板宽度取开间尺寸的一半b=1.65m，墙厚t=190mm，砌块强度为MU10，砂浆为M5，为考虑纵墙对横墙的约束作用，把纵墙取为横墙的翼缘，尺寸取为6倍墙厚。得到的主拉应力等应力线。可见最大主拉应力出现在墙的下边缘边，而由于纵墙和混凝土楼板的约束作用，每个墙片的中心处为高应力区。σmax=0.913MPa，已远远地超出了砌体的抗拉强度，所以山墙中部易出现竖向的干缩裂缝。外纵墙取一个单元进行计算，L=31.8m，t=0.19m，b=2.4m(进深为4.8m)，为简化计算这里没有考虑横墙的影响。得到的σmax=1.569MPa，出现在一层门洞口的下角处，且每个门窗洞口的角上都是高应力区，这就说明了为什么窗角处易出现裂缝。

　　综上所述，砌块房屋裂缝问题涉及因素很多，比较复杂，需要开展更深入的试验研究，研究裂缝产生的机理，影响因素，探索具体薄弱部位，采取更为有效而又经济的防治措施以及对已出现裂缝的修复方案等等。

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