建筑砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展研究

韓雪東

摘 要：自 60年代以來，我國粘土空心磚（多孔磚）的生產(chǎn)和應(yīng)用有了很大的發(fā)展，在南京建造了8層空心磚承重的大橋旅館。當(dāng)時空心磚孔洞率為22%，與實心磚強度等效，但可減輕自重17%，減少墻厚20%，節(jié)省砂漿20%～30%，砌筑工時少20%～25%，墻體造價降低19%～23%。根據(jù)進一步節(jié)能要求，近年來我國在消化吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，制造出規(guī)格為280mm×140×140孔洞率為40%的燒結(jié)保溫空心磚（塊），這種保溫磚的密度為1012kg/m3，抗壓強度10.5MPa主要力學(xué)和熱工性能指標(biāo)接近或達到國際同類產(chǎn)品的水平。同時《多孔磚砌體設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為這種磚的推廣創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu)；砌塊；發(fā)展方向

1 前言

采用砼、輕骨料砼或加氣砼，以及利用砂、各種工業(yè)廢料、粉煤灰、煤矸石等制成無熟料水泥砼砌塊或蒸壓灰砂磚、粉煤灰硅酸鹽磚、砌塊等在我國有較大的發(fā)展。加強對砌體結(jié)構(gòu)的試驗技術(shù)和數(shù)據(jù)處理的研究對促進砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展有著深遠的意義。

近10多年來，采用砼、輕骨料砼或加氣砼，以及利用砂、各種工業(yè)廢料、粉煤灰、煤矸石等制成無熟料水泥砼砌塊或蒸壓灰砂磚、粉煤灰硅酸鹽磚、砌塊等在我國有較大的發(fā)展。砌塊種類、規(guī)格很多，其中以中、小型砌塊較為普遍，在小型砌塊中又開發(fā)出多種強度等級的承重砌塊和裝飾砌塊。據(jù)不完全統(tǒng)計，1996年全國砌塊總產(chǎn)量約為2500萬立方米，各類砌塊建筑約5000萬平方米。近十年砼砌塊與砌塊建筑的年遞增率都在20%左右，尤其在大中城市中推廣特別迅速。這些砌塊建筑大多是多層的，至于中高層、高層砌塊建筑我國于80年代就著手進行試點工作，在幾座城市都做了試驗樓，為我國中高層砌塊建筑的發(fā)展做了開創(chuàng)性的工作。90年代初期，在總結(jié)國內(nèi)外配筋砌塊結(jié)構(gòu)的配套材料、配套應(yīng)用技術(shù)的研究上獲得了突破，在此基礎(chǔ)上開展了更具有代表性、針對性的試點工程。試點工程實踐證明，中高層配筋砌塊建筑具有明顯的社會經(jīng)濟效益。因此將中高層配筋砌塊結(jié)構(gòu)體系納入我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中是理所當(dāng)然的。砌塊作為粘土磚的主要替代材料，在某些功能上強于粘土磚，發(fā)展前景是非常好的。和約束配筋砌體對應(yīng)的是所謂均勻配筋砌體，即國外廣泛應(yīng)用配筋砼砌塊剪力墻結(jié)構(gòu)，這種砌體和鋼筋砼剪力墻一樣，對水平和豎向配筋有最小含鋼率要求，而且在受力模式上也類同于砼剪刀墻結(jié)構(gòu)，它是利用配筋砌塊剪力墻筋砌塊剪力墻承受結(jié)構(gòu)的豎向和水平作用，是結(jié)構(gòu)的承重和抗側(cè)力構(gòu)件。配筋砌體強度、延性好，和鋼筋砼剪刀墻性能十分類似，可以用于大開間和高層建筑結(jié)構(gòu)。

1950年以前。我國可說談不上有系統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計理論。國家建設(shè)部于1956年批準(zhǔn)在我國推廣應(yīng)用原蘇聯(lián)《磚石及鋼筋磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范》。60～70年代初，在我國有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)和組織下，在全國范圍內(nèi)對磚石結(jié)構(gòu)進行了比較大規(guī)模的試驗研究和調(diào)查，總結(jié)出一套符合我國實際，比較先進的磚石結(jié)構(gòu)理論、計算方法和經(jīng)驗。在砌體強度計算公式、無筋磚體受壓構(gòu)件的承載力計算、按彈性方案考慮房屋的空間工作，以及有關(guān)構(gòu)造措施方面都具有我國特色。

砌體結(jié)構(gòu)是由砌塊和砂漿砌筑而成的構(gòu)件，而砌塊有多種材料的砌塊，我國最古老的砌塊即為磚和石。幾千年來，由于磚、石具有良好的物理性能，可就地取材、生產(chǎn)和施工方法簡便，造價低廉等優(yōu)點，所以至今仍為我國主導(dǎo)的建筑材料。解放后我國也確實研制出多種材料的砌塊，但都存在著自重大、強度低、生產(chǎn)耗能高、毀田嚴重、機械化水平低、耐久和抗震性能差的特點，所有這些都抑制著砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展。因此，我們要針對這些問題，做好以下幾方面的工作。

2 目前我國的砌體材料與發(fā)達國家相比存在著強度低、耐久性差的問題

如粘土磚的抗壓強度。我國一般為7.5MPa～15MPa，承重空心磚的孔隙率≤25%，體積質(zhì)量一般為4kN/m3。而發(fā)達國家的磚抗壓強度一般均達到30MPa～60MPa，甚至可達到100MPa，承重空心磚的孔洞率可達到40%～60%，體積質(zhì)量一般為1.3kN/m3，最輕的可達到0.6 kN/m3。根據(jù)國外的經(jīng)驗和我國的條件，只要在配料、成型、燒結(jié)工藝上進行改進，可顯著提高磚的強度和質(zhì)量。如中美合資大連太平洋磚廠生產(chǎn)的百巖磚強度可達20100MPa。這種材料強度高、耐久性和耐磨性好，并且有獨特的色彩，可作為清水墻和裝飾材料。根據(jù)我國對粘土磚的限制政策，可因地制宜，就地取材，在粘土較多的地區(qū)發(fā)展高強度粘土磚、高空隙率的保溫磚和外墻裝飾材料等。而在少粘土的地區(qū)大力發(fā)展高強砼砌塊，承重裝飾砌塊和利用廢材料制成的砌塊等。在發(fā)展高強塊材的同時，也需研制高強度等級的砌筑砂漿。目前最高等級的砂漿強度為M15。要與高強度的塊材相匹配時需開發(fā)大于M15的高強度砂漿。

3 積極開發(fā)研究節(jié)能環(huán)保的新型材料

1988年第一次國際材料研究會議上首次提出“綠色建材”的概念，1992年聯(lián)大巴西里約熱內(nèi)盧以“環(huán)境和發(fā)展”為主題的各國首腦會議通過了“21世紀議程”宣言，確認了“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略方針，其目標(biāo)是依據(jù)環(huán)境再生，協(xié)調(diào)共生，持續(xù)自然的原則，盡量減少自然資源的消耗，盡可能對廢棄物再利用和凈化，保護生態(tài)環(huán)境，以確保人類社會的可持續(xù)發(fā)展。近年來，發(fā)達國家在實施《綠色建材》計劃上取得了較大的進展，我國以1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展首腦會議為契機，遵循江澤民同志的“經(jīng)濟的發(fā)展，必須與人口、環(huán)境、資源統(tǒng)籌考慮，決不能走浪費資源和先污染后治理的老路，更不能吃祖宗飯，斷子孫路”的指示精神，迅速行動起來，積極研制“綠色建材”產(chǎn)品，并取得了一定的效果。我國現(xiàn)已加大力度限制高能耗、高資源消耗、高污染、低效益的產(chǎn)品的生產(chǎn)。如對粘土磚（按1996年生產(chǎn)6000億塊粘土磚就毀掉10萬多畝農(nóng)田、耗能6000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤）國家早就出臺了限制政策。近年來力度更大，一些地區(qū)如上海、北京等在建筑上不準(zhǔn)采用粘土實心磚，其實這也就間接促進了其它新型建材的發(fā)展。如蒸壓灰砂廢渣制品、利用頁巖生產(chǎn)多孔磚、廢渣輕型砼墻板、GRC板、蒸壓纖維水泥板、復(fù)合墻板和砌塊就是近幾年發(fā)展起來的幾種新型建材制品。

4 加強砌體結(jié)構(gòu)理論的研究

進一步研究砌體結(jié)構(gòu)的破壞機理和受力性能，通過數(shù)學(xué)和力學(xué)模式，建立完善而精確的砌體結(jié)構(gòu)理論，是全世界各國都關(guān)心的課題。我國在這方面有較好的基礎(chǔ)，但目前跟發(fā)達國家相比還有較大的差距，因此應(yīng)繼續(xù)加強這方面的工作，加強對砌體結(jié)構(gòu)的試驗技術(shù)和數(shù)據(jù)處理的研究對促進砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展有著深遠的意義。