淺析砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與前景

張軻+馬萬(wàn)松

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，自然界的變遷，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)要求越來(lái)越高。這就要求我們要不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，讓砌體結(jié)構(gòu)建筑在我們有一個(gè)良好的發(fā)展，本文主要闡明了砌體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與其發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)；發(fā)展前景

引言

隨著自然界的變換和時(shí)代的變遷，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求也越來(lái)越高，自然資源的利用效率也越來(lái)越多，這就要求我們?cè)诂F(xiàn)有的建筑理念上有所突破和改變，以滿足人們生產(chǎn)活和需要。

一、砌體結(jié)構(gòu)的定義

砌體結(jié)構(gòu)（masonry structure） 是由塊材和砂漿砌筑而成的墻，柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。砌體（磚混結(jié)構(gòu)）是由塊體和砂漿砌筑而成的墻或柱，包括磚砌體、砌塊砌體、石砌體和墻板砌體，在一般的工程建筑中，砌體占整個(gè)建筑物自重的約1/2，用工量和造價(jià)約各占1/3，是建筑工程的重要材料。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)占主導(dǎo)地位的砌體材料燒結(jié)鉆土磚已有二千多年的歷史，與黏土瓦并稱為“秦磚漢瓦”。但是，這種砌體材料需要大量黏土作原材料，為有效地保護(hù)耕地，國(guó)家要求盡量不用黏土磚。砌體材料正朝著充分利用各種工業(yè)廢料，輕質(zhì)、高強(qiáng)、空心、大塊、多功能的方向發(fā)展。它包括磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)和其它材料的砌塊結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)在我國(guó)應(yīng)用很廣泛，這是因?yàn)樗梢跃偷厝〔?，具有很好的耐久性及較好的化學(xué)穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性，有較好的保溫隔熱性能。較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)約水泥和鋼材，砌筑時(shí)不需模板及特殊的技術(shù)設(shè)備，可節(jié)約木材。砌體結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是自重大、體積大，砌筑工作繁重。由于磚、石、砌塊和砂漿間粘結(jié)力較弱，因此無(wú)筋砌體的抗拉、抗彎及抗剪強(qiáng)度都很低。由于其組成的基本材料和連接方式，決定了它的脆性性質(zhì)，從而使其遭受地震時(shí)破壞較重，抗震性能很差，因此對(duì)多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)需要采用構(gòu)造柱、圈梁及其它拉結(jié)等構(gòu)造措施以提高其延性和抗倒塌能力。此外，磚砌體所用粘土磚用量很大，占用農(nóng)田土地過(guò)多，因此把實(shí)心磚改成空心磚，特別發(fā)展高孔洞率、高強(qiáng)度、大塊的空心磚以節(jié)約材料，以及利用工業(yè)廢料，如粉煤灰、煤渣或者混凝土制成空心磚塊代替紅磚等都是今后砌體結(jié)構(gòu)的方向。

二、砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r

由于我國(guó)仍是發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)落后，決定了現(xiàn)在乃至今后仍將有大量房屋建筑會(huì)采用砌體結(jié)構(gòu)。但由于土地資源的不可再生性，在使用砌體結(jié)構(gòu)的同時(shí)需考慮能否采取措施，降低砌塊粘土使用量，減輕砌體結(jié)構(gòu)自重，并提高砌體杭剪、抗彎和抗拉性能，改善其延性，加強(qiáng)其抗傾能力，通過(guò)試驗(yàn)和研究，逐步減輕和克服砌體結(jié)構(gòu)的一些缺點(diǎn)，使砌體結(jié)構(gòu)能延長(zhǎng)其生命力。目前我國(guó)主要是從以下兩個(gè)方面進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)改革的。

1、空心磚和多孔磚得到了越來(lái)越廣泛的普及和應(yīng)用

空心磚、多孔磚以及相應(yīng)的節(jié)能環(huán)保砌塊隨著墻體改革的深入開(kāi)展而得到更加廣泛的應(yīng)用，普通燒結(jié)粘土磚的使用受到越來(lái)越多的限制，促使建設(shè)單位更多地使用獲得認(rèn)證許可的空心磚、多孔磚以及相應(yīng)的節(jié)能環(huán)保砌塊。

在建筑工程中應(yīng)用空心磚和多孔磚有許多優(yōu)點(diǎn)：在生產(chǎn)方面，節(jié)約原料和燃料，干燥和燒成周期短，綜合效益高，砌筑成活效率高；在使用方面，保溫效果和透氣性能好，提高了居住舒適感；節(jié)能方面，結(jié)構(gòu)自重輕，建筑能耗比較節(jié)省，各項(xiàng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都比較好。這些優(yōu)越性，已被國(guó)內(nèi)外大型的工程建設(shè)實(shí)踐所證明。發(fā)展及推廣應(yīng)用空心磚、多孔磚和節(jié)能環(huán)保砌塊，是我國(guó)建筑物墻體改革的重要內(nèi)容，也是建筑業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的有效方法。

2、配筋砌體的研究得到了較大發(fā)展

在上世紀(jì)四五十年代，前蘇聯(lián)的研究人員就對(duì)網(wǎng)狀配筋砌體開(kāi)展試驗(yàn)研究，得出了較完整的計(jì)算方法。上世紀(jì)七十年代，湖南大學(xué)對(duì)方格鋼筋網(wǎng)配筋砌體抗壓性能進(jìn)行了相對(duì)系統(tǒng)的試驗(yàn)和研究。上世紀(jì)八十年代，南京工學(xué)院等單位試驗(yàn)和研究了盤旋形鋼筋的配筋砌體。國(guó)內(nèi)外還對(duì)豎向配筋空心磚砌體進(jìn)行了更加系統(tǒng)的研究，東南大學(xué)多次進(jìn)行豎向配筋小型砌塊的試驗(yàn)研究。

通常我們認(rèn)為，配筋砌體是由于鋼筋的拉力作用使砌體處于三向受力狀態(tài)而提高其強(qiáng)度。但文獻(xiàn)認(rèn)為橫向配筋砌體的強(qiáng)度提高主要是由于鋼筋的拉接作用防止了被裂縫分開(kāi)的小柱由于過(guò)早失穩(wěn)而破壞。

一九八八年?yáng)|南大學(xué)進(jìn)行的鋼纖維砂漿磚柱抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)，得出了鋼纖維砂漿砌體的抗壓性能較普通砂漿砌體提高約15%，抗剪強(qiáng)度明顯提高，提高了約30%，而抗壓韌度也有較大的提高。

一九九零年至今，集中配筋砌體結(jié)構(gòu)的研究得到了很大發(fā)展。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，集中配筋砌體結(jié)構(gòu)在破壞階段時(shí)鋼筋的應(yīng)力達(dá)到屈服值，比分布配筋效果更好；同時(shí)配筋帶又可以減小砼構(gòu)造柱的支撐長(zhǎng)度，加強(qiáng)砼構(gòu)造柱對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的約束作用；被分隔開(kāi)的小面積墻體各自出現(xiàn)交叉裂縫，在墻體兩端形成的三角形塊體，尺寸較小，對(duì)于墻端柱的擠壓作用明顯減弱；另外還可以直接參與抗剪。但是集中配筋砌體結(jié)構(gòu)和分布配筋砌體結(jié)構(gòu)同樣存在施工繁瑣的問(wèn)題，這有待今后進(jìn)一步改善。

三、砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)

隨著新型砌體結(jié)構(gòu)材料和新的結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)，砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和方法不斷促進(jìn)砌體結(jié)構(gòu)的向前發(fā)展。根據(jù)世界各國(guó)的砌體應(yīng)用情況，我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)正向適應(yīng)社會(huì)需求的方向發(fā)展，發(fā)展現(xiàn)代砌體已經(jīng)成為了擺在我們面前的重要任務(wù)。其特點(diǎn)如下：

1.發(fā)展和推廣應(yīng)用砌體結(jié)構(gòu)的新材料。為適應(yīng)節(jié)能、環(huán)保的要求，要限制黏土磚的應(yīng)用，而改為大力發(fā)展新型砌體材料，充分把工業(yè)廢料和地方性材料利用起來(lái)，發(fā)展節(jié)能的砌體結(jié)構(gòu)。加大限制高能耗的、高資源消耗的、高污染的低效益的產(chǎn)品的生產(chǎn)力度。大力發(fā)展蒸壓灰砂廢渣砌體材料制品，包括粉煤灰加氣混凝土墻板、粉煤灰磚、爐渣磚及空心砌塊、鋼渣磚等。

2.發(fā)展輕質(zhì)高強(qiáng)多功能的砌塊和高性能的砂漿，進(jìn)一步研究輕質(zhì)高強(qiáng)低能耗的砌塊，使砌塊向薄壁、大塊發(fā)展、高強(qiáng)、薄壁和大尺寸是今后砌塊的發(fā)展方向，可以減輕自重，節(jié)約運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用，減少灰縫，就可以節(jié)省勞力，并且可以提高承載力；利用頁(yè)巖生產(chǎn)多孔磚，大力發(fā)展廢渣輕型的墻板、蒸壓纖維的水泥板，提高自重輕、防火、施工安裝方便GRC板；大力推廣復(fù)合墻板。目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有不僅能夠滿足建筑節(jié)能保溫隔熱，又能夠滿足外墻防水和強(qiáng)度的技術(shù)要求的單一的材料。

3.采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)體系。配筋砌體和預(yù)應(yīng)力砌體都是砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。向砌塊孔洞內(nèi)灌注混凝土，使它成為鋼筋混凝土和砌塊的組合砌體，可以用于多高層房屋，可以減輕自重，提高砌體的強(qiáng)度以及抗震性能。根據(jù)我國(guó)對(duì)粘土磚的限制政策，可就地取材、因地宜，在粘土較多的地區(qū)，如西北高原，發(fā)展高強(qiáng)粘土制品、高空隙率的保溫磚和外墻磚、塊材等在粘土少的地區(qū)發(fā)展高強(qiáng)砼砌塊、承重裝飾砌塊和利用廢材料制成的砌塊等。在發(fā)展高強(qiáng)塊材的同時(shí)，研制高強(qiáng)等級(jí)的砌筑砂漿。目前的砂漿強(qiáng)度等級(jí)最高為M15。當(dāng)與高強(qiáng)塊材匹配時(shí)需開(kāi)發(fā)大于M15的高性能砂漿。

4.新設(shè)計(jì)方法。研究人員更加深入地研究砌體結(jié)構(gòu)的本構(gòu)關(guān)系、破壞的機(jī)理和受力的性能，研究砌體結(jié)構(gòu)的整體工作性能，多高層計(jì)算理論以及方法，通過(guò)物理和數(shù)學(xué)模式，建立精確并且完整的砌體結(jié)構(gòu)理論，使砌體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法以及設(shè)計(jì)理論更趨于完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]施楚賢.砌體結(jié)構(gòu)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008，8-25.

[2]高東.砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展展望[J].吉林建筑，2004，（5）：39-41.endprint