砌体结构设计理论与发展

浅析砌体结构设计理论与发展

摘要：经过近几十年砌体结构设计理论发展，我国砌体结构已具有了自身的特性和理论，但与发达国家相比还存在一定的差距，因此我们应向新型的绿色材料的方向发展。在我国有关部门的领导和组织下，通过对全国范围内砖石结构进行大规模比较的试验研究和调查，总结出一套符合我国实际，比较先进的砖石结构理论、计算方法和经验，下面分三个方面来概括介绍砌体结构设计理论与发展。

关键词：砌体结构砌块绿色材料发展过程发展方向

1.新型材料和技术的应用

近10多年来，采用砼、轻骨料砼或加气砼，以及利用砂、各种工业废料、粉煤灰、煤矸石等制成无熟料水泥砼砌块或蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砖、砌块等在我国有较大的发展。砌块种类、规格很多，其中以中、小型砌块较为普遍，在小型砌块中又开发出多种强度等级的承重砌块和装饰砌块。据不完全统计，1996年全国砌块总产量约为2500万立方米，各类砌块建筑约5000万平方米。近十年砼砌块与砌块建筑的年递增率都在20％左右，尤其在大中城市中推广特别迅速。这些砌块建筑大多是多层的，至于中高层、高层砌块建筑我国于80年代就着手进行试点工作，在几座城市都做了试验楼，为我国中高层砌块建筑的发展做了开创性的工作。90年代初期，在总结国内外配筋砌块结构的配套材料、配套应用技术的研究上获得了突破，在此基础上开展了更具有代表性、针对性的试点工程。

试点工程实践证明，中高层配筋砌块建筑具有明显的社会经济效益。因此将中高层配筋砌块结构体系纳入我国砌体结构设计规范中是理所当然的。砌块作为粘土砖的主要替代材料，在某些功能上强于粘土砖，发展前景是非常好的。和约束配筋砌体对应的是所谓均匀配筋砌体，即国外广泛应用配筋砼砌块剪力墙结构，这种砌体和钢筋砼剪力墙一样，对水平和竖向配筋有最小含钢率要求，而且在受力模式上也类同于砼剪刀墙结构，它是利用配筋砌块剪力墙筋砌块剪力墙承受结构的竖向和水平作用，是结构的承重和抗侧力构件。配筋砌体强度、延性好，和钢筋砼剪刀墙性能十分类似，可以用于大开间和高层建筑结构。我国从80年代初期主持编制国家标准《配筋砌体设计规范》起，对配筋砌体进行了较为系统的试验研究，结果表明用配筋砌体可建造一定高度的既经济又安全的建筑结构。

砌体结构用量大、范围广

60年代以来，我国粘土空心砖（多孔砖）的生产和应用有了很大的发展，在南京建造了8层空心砖承重的大桥旅馆。当时空心砖孔洞率为22％，与实心砖强度等效，但可减轻自重17％，减少墙厚20％，节省砂浆20％～30％，砌筑工时少20％～25％，墙体造价降低19％～23％。根据进一步节能要求，近年来我国在消化吸收国外先进技术的基础上，制造出规格为280mm×2~xlu1]×19、孔洞率为40％的烧结保温空心砖(块)，这种保温砖的密度为1012kg／m3，抗压强度10．5mpa主要力学和热工性能指标接近或达到国际

同类产品的水平。同时《多孔砖砌体设计与施工技术规程》行业标准为这种砖的推广创造了条件。

砌体结构还用于建造各种构筑物，如烟囱、排气塔、粮仓、水渠等。此外我国在古代建桥技术的基础上还建造了多座100米以上的石拱桥，有些还在不同方面创造了世界纪录。我国积累了在地震地区建造砌体结构房屋的宝贵经验，我国的绝大多数大中城市在6度或6度以上地震设防区，在地震裂度≤6度地区的砌体结构经受了地震的考验。经过对设计和构造的处理，还在7度区和8度区建造了大量的砌体房屋。据不完全统计，从80年代初至今，我国主要大中城市建造的多层砌体结构房屋已达70～80亿平方米。

对我国砌体结构发展的展望

砌体结构是由砌块和砂浆砌筑而成的构件，而砌块有多种材料的砌块，我国最古老的砌块即为砖和石。几千年来，由于砖、石具有良好的物理性能，可就地取材、生产和施工方法简便，造价低廉等优点，所以至今仍为我国主导的建筑材料。解放后我国也确实研制出多种材料的砌块，但都存在着自重大、强度低、生产耗能高、毁田严重、机械化水平低、耐久和抗震性能差的特点，所有这些都抑制着砌体结构的发展。因此，我们要针对这些问题，做好以下几方面的工作。

3．1发展高强轻质的砌体材料

目前我国的砌体材料与发达国家相比存在着强度低、耐久性差的问题。如粘土砖的抗压强度。我国一般为7．5～15mpa，承重空

心砖的孔隙率≤25％，体积质量一般为4 kn／m3。而发达国家的砖抗压强度一般均达到30～60mpa，甚至可达到100mpa，承重空心砖的孔洞率可达到40％～60％，体积质量一般为1．3kn／m3，最轻的可达到0．6 kn／m3。根据国外的经验和我国的条件，只要在配料、成型、烧结工艺上进行改进，可显著提高砖的强度和质量。如中美合资大连太平洋砖厂生产的百岩砖强度可达20100mpa。这种材料强度高、耐久性和耐磨性好，并且有独特的色彩，可作为清水墙和装饰材料。根据我国对粘土砖的限制政策，可因地制宜，就地取材，在粘土较多的地区发展高强度粘土砖、高空隙率的保温砖和外墙装饰材料等。而在少粘土的地区大力发展高强砼砌块，承重装饰砌块和利用废材料制成的砌块等。在发展高强块材的同时，也需研制高强度等级的砌筑砂浆。目前最高等级的砂浆强度为m15。要与高强度的块材相匹配时需开发大于m15的高强度砂浆。我国的《砼小型空心砌块浆和灌孔砼》行业标准中砂浆的强度等级为m5～m30，灌孔砼的强度等级为c20～c40，这是砼砌块配套材料方面的重要进展，对推动高强材料结构的发展起着重要的作用。据预测，干拌砂浆和商品砂浆具有很好的市场前景。干拌砂浆把所有配料在干燥状态下混合装包供应，现场按要求加水搅拌即可。天津舒布洛克水泥砌块公司已供应这种干拌砂浆，价格比普通砂浆约高0.2％左右。商品砂浆的优点同商品砼一样，这类砂浆一旦取代传统砂浆，将是一个巨大的变化。

3．2 进一步加强配筋砌体和预应力砌体的研究

我国虽已初步建立了配筋砌体结构体系，但需研制和定制生产砌块建筑施工用的机具，如铺砂浆器、小直径振捣棒、小型灌孔砼浇注泵、小型钢筋焊机、灌孔砼检测仪等。这些机具对保证配筋砌块结构的质量至关重要。这种砌体的原理同预应力砼，能明显改善砌体的受力性能和抗震性能。国外在预应力砌体和配筋砌体方面的水平很高。我国直到最近才有少数专家对其研究。

小结:加强砌体结构理论的研究,进一步研究砌体结构的破坏机理和受力性能，通过数学和力学模式，建立完善而精确的砌体结构理论，是全世界各国都关心的课题。我国在这方面有较好的基础，但目前跟发达国家相比还有较大的差距，因此应继续加强这方面的工作，加强对砌体结构的试验技术和数据处理的研究对促进砌体结构发展有着深远的意义。

参考文献

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