砌体结构研究进展

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摘要：简要介绍了我国砌体结构的应用、新型砌体材料、结构的研究和砌体结构新技术方面取得的成就。并对未来我国砌体结构的发展提出了建议。

关键词： 砌体结构 可持续发展 配筋砌体 混凝土小砌块

正文：

一 、砌体结构是砖砌体、砌块砌体、石砌体建造的结构的统称。砌体结构在我国有悠久的应用历史，秦砖汉瓦、万里长城是我们引以自豪的象征。在中国广阔的土地上，从南到北，从东到西，无不有砌体材料的普遍应用，而且时至今日，全国城乡仍以砌体材料为主要建筑材料，用以建造的各类房屋仍占80%以上。据估计，我国1980年砖的年产量为1600亿块，1996年曾至6200亿块，为世界其他各国砖年产量的总和，全国基建中90%以上的墙体采用砌体材料。

传统的砌体结构不仅承载力低，而且整体性差，抗弯剪强度相当低，抗震性能差，了砌体结构的应用。近年来，我国在砌体结构基本理论与设计方法、结构可靠度与荷载分析、新型结构的开发、结构抗震研究、有限元方法及计算机在砌体结构分析中的应用等方面取得了一大批新的科研成果和丰富的工程建设经验。进而导致近代的砌体结构在结构性能方面作了较大的改善。

二 、砌体材料的发展

得益于国家积极的鼓励，目前我国砌体结构材料形成一种既有地方特点，又有多品种的砌体材料并举的发展势态，大致可分为以几类：

1、实心粘土砖的强度可以满足一般结构的要求，且耐久性、保温隔热性好，生产工艺简单，砌筑方便，故生产应用最为普遍，多用作砌筑单层及多层房屋的承重墙、基础、隔墙和过梁，以及构筑物中的挡土墙、水池和烟囱等，同时还适用于作为潮湿环境及承受较高温度的砌体。但由于粘土砖毁坏土地资源、浪费能源，我国已在许多地区禁止用粘土砖。

2、蒸压灰砂砖以石灰和砂为原材料，蒸压粉煤灰砖以电厂工业废料粉煤灰为原材料。经过机械压制成型，高压蒸汽养护而成砌体材料。由于它的制作过程和生产工艺，决定了这类砖具有收缩率较大、表面比较光滑、抗压强度较高而抗剪强度较低的特点。因此，反映在设计应用过程中出现一些问题。比如由于收缩率大，线膨胀系数亦大，这类砌体墙受材料收缩以及温度影响较大，墙体容易出现裂缝和变形。又比如由于砖表面比较光滑，磨擦系数小，与砂浆的粘结性能就差。因此，其抗剪强度偏低，不利于抗震。至于蒸压类砖中，目前规范尚未列入的多孔蒸压砖的品种，因此，暂不能作为承重墙体材料。同时，由于蒸养砖的变形更大，目前也不能做承重墙体材料。

3、混凝土小型空心砖砌块是新型建材，用其砌筑砌体可以减轻劳动量和加快施工进度。小型混凝土空心砌块是典型的轻质高强材料的代表，它取材容易，采用以大工业生产的水泥为胶结材料，以就地取材的砂、石为原料。由于小型混凝土空心砌块的重量减轻，砖的尺寸也可以相应的做大一些。小型混凝土空心砌块由于其手工操作性较强，对设备的技术要求不高，一般能砌筑粘土砖的工人均可操作，结构布置也相对比较灵活、适用性强、砌筑速度快，并且能够批量的工业生产，因此小型混凝土空心砌块必将代替粘土实心砖和粘土多孔砖。据江苏省的调查，生产空心砖比实心砖节约20%~30%，节约燃料 30%~40%；采用空

心砖，结构的自重可以减轻20%~30%，加快施工进度20%，节约运输费20%。混凝土小型空心砖因地制宜地得到应用，既能代替粘土砖，又能减少环境污染。但是由于混凝土小型空心砌块引入国内不过20~30年的时间， 无论从实践经验还是理论研究上均缺乏系统性和完整性。如何更好的避免小型混凝土砌块建筑的开裂问题也将成为决定小型混凝土空心砌块的发展的关键。

三 、砌体结构的发展

我国是多地震国家，在地震设防区建造砌体结构房屋，除进行抗震计算、保证施工质量外，应采取一定的抗震构造措施。设置钢筋混凝土构造柱和圈梁等采取适当的构造措施，可有效地提高砌体结构房屋的抗震性能。震害调查和抗震研究表明，地震烈度在六度以下的地区，一般的砌体结构房屋能经受地震的考验；若按抗震设计要求进行处理，完全可在七度和八度设防区建造砌体结构房屋。

1、无筋砌体：仅由块材和砂浆组成的砌体称为无筋砌体。这类结构的墙体配筋率在0.07%以下，抗震性能较差，不宜在地震区建造。在我国沿海或其他人多地少地区，往往采用蒸压灰砂砖或粉煤灰砖砌体取代普通粘土砖砌体，如在成都已建成年产7000万块粉煤灰砖的生产线，并已积累了建造20万平方米民用建筑的经验。

2、约束砌体：约束砌体是指在墙体周边设置钢筋混凝土边框或构造梁、柱所形成的砌体，也称集中配筋砌体。砌体结构的脆性性质可以通过配筋或加强边缘约束来改善。这类砌体用以提高墙体的抗震性能，也可以用来提高墙体的抗压或局部受压承载力。墙体配筋率在0.07%以上，0.2%以下，这类砌体结构抗震性能较好，适于在地震区建造多层砌体结构。目前这类砌体在我国已得到广泛应用。我国新修订的《砌体结构设计规范》（GB50003—2001）根据我国的实际应用情况把配筋砌体分为配筋砖砌体分为配筋砖砌体构件和配筋砖砌块砌体构件两大类。配筋砖砌体构件又可分为网状配筋砖砌体构件、组合砖砌体构件，组合砖砌体构件又可分为砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的组合构件、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合强。

在提高砌体结构抗震性能、改善砌体脆性性质方面，我国还进行了大量的试验研究工作和试点实践。砌体墙中配置水平钢筋，利用实心或多孔砖中沿墙的高度方向相隔60-300mm配置水平钢筋，砌体墙中设置混凝土水平条带。即在沿砌体墙每隔一定高度上，以现浇细石混凝土60-100mm厚并配置若干根细钢筋或钢筋网。这种做法可以改善砖砌体的脆性性质，使砌体墙裂缝不出现对角主拉应力轨迹的主裂缝，并且使裂缝比较均匀地分布在整个墙面。这样，对砌体墙的抗剪强度可提高15%-30%左右，延性的改善方面也很明显。水平配筋作用的发挥与钢筋两端的锚固程度有直接关系，锚固可靠时，其抗剪性能可比无锚固再提高13%左右。

和约束配筋砌体对应的是所谓均匀配筋砌体，即国外广泛应用的配筋砼砌块剪力墙结构，这种砌体和纲筋砼剪力墙一样，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力墙结构，它是利用配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。配筋砌体具有强度高、延性好，和钢筋砼剪力墙性能十分类似，可以用于大开间和高层建筑结构。如美国抗震规范规定，配筋砌体的适用范围同钢筋砼结构。我国在80年代初期主持编制国际标准《配筋砌体设计规范》起至今对其进行了较为系统的试验研究，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，如广西的10 -11层、盘锦的15层、上海的18层等。目前正在筹建的配筋砌块高层有首钢十八层配筋砌块住宅工程（8度设防），辽宁抚顺6栋16层砌块住宅、哈尔滨2栋18层砌块住宅等。可见配筋砌体中高层的研究和应用具有十分广阔的前景。

我国有着用砖砌筑拱和券的丰富经验，以来，又向新的结构形式和大跨度方向发展。50-60年代修建了一大批砖拱屋盖和楼盖，还建成了10.5×11.3m的扁球形砖壳屋盖，

16×16m的双曲扁球型砖薄壳和40m直径的园形球砖壳。60年代南京用带勾空心砖建成14×10m双曲扁壳屋盖仓库，以及10m直径的园形壳屋盖油库，在西安建成了24m双曲扁壳屋盖等。70年代我国还在闽清梅溪大桥工程中建成88m跨的（砼助）双曲砖拱桥等。 薄壳结构因其受力较好在我国已经有广泛的应用。砖薄壳结构既是砌体结构又是薄壳结构，而且其融合了二者的优点，我国大量在屋盖和楼盖结构中采用，建造了各种型式的砖薄壳，减轻结构的自重，增加结构的跨度。 四 、砌体结构的未来发展

砌体是包括多种材料的块体砌筑而成的，其中砖石是最古老的建筑材料，几千年来由于其良好的物理力学性能、易于取材、生产和施工，造价低廉，致今仍成为我国主导的建筑材料。但是我国的砌体材料普遍存在着自重大、强度低、生产能耗高、毁田严重、施工机械化水平较低，和耐久性、抗震性能较差等弊病。砌体结构发展的主要趋向是要求砖及砌块材料具有轻质高强的性能，砂浆具有高强度，特别是高粘结强度，尤其是采用高强度空心砖或空心砌块砌体时。在墙体内适当配置纵向钢筋,对克服砌体结构的缺点,减小构件截面尺寸，减轻自重和加快建造速度，具有重要意义。相应地研究设计理论，改进构件强度计算方法，提高施工机械化程度等，也是进一步发展砌体结构的重要课题。针对以上砌体结构的特点，砌体结构的未来发展前景应该是： 1,、积极开发节能环保的新型建材

加大高能耗、高资源消耗、高污染、低效益的产品的生产力度。如对粘土砖国家早就出台了减少和。近年的力度也越来越大，这间接促进了其他新材料的发展。

大力发展蒸压灰砂废渣制品。这包括钢渣砖、粉煤灰砖、炉渣砖及其空心砌砖、粉煤灰加气硅墙板等。

2、发展高强砌体材料

目前，我国砌体材料和发达国家相比，强度低、耐久力差。如粘土砖的抗压强度一般为7.5MPa~15MPa，承重空心砖的孔隙率小于25%。而发达国家的抗压强度一般均达到

30MPa~60MPa，承重空心砖的空洞率达到40%。根据国外经验只要在配料成型和烧结过程中改善工艺，是可以提高烧结砖的强度和质量的。 3、继续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，但需研制和定型生产砌块建筑施工用的机具，如铺砂浆器、小直径振捣棒（ф≤25）、小型灌孔砼浇注泵、小型钢筋焊机、灌孔砼检测仪等。这些机具对配筋砌块结构的质量至关重要。

预应力砌体其原理同预应力砼，能明显地改善砌体的受力性能和抗震能力。国外，特别是英国在配筋砌体和预应力砌体方面的水平很高。我国80年代初期曾有过研究，但直至最近才有少数专家研究，如重庆建筑大学的骆万康教授对预应力砖墙的抗震设计提出了建议。

4、完善标准体系：在上述研究的基础上编制出有关砌块结构的材料标准，配筋砌块建筑结构设计及施工规范，还必须编制配筋砌块建筑设计计算及绘图软件，以及配筋砌块结构设计构造图集等。

参考文献：闫旭 张丽 我国砌体结构研究进展及新材料应用 《山西建筑》2006年13期 苑振芳 刘斌 我国砌体结构的发展状况与展望 《建筑结构》 1999年10期 《砌体结构》 高等教育出版社 2004.11 砌体结构抗震的新发展

赵雄飞 我国砌体结构发展趋势的研究 2010 第8期