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我国砌体结构的发展过程与发展方向(1)

　　摘要：砌体结构在我国有着悠久的历史，许多名胜古迹都是古人留下的砌体结构。经过近几十年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。
关键词：砌体结构砌块绿色材料发展过程 发展方向
砌体结构是最古老的一种建筑结构。我国的砌体结构有着悠久的历史和辉煌的纪录。在历史上有举世闻名的万里长城，它是两千多年前用“秦砖汉瓦”建造的世界上最伟大的砌体工程之一；建于北魏时期的河南登封嵩岳寺塔为高40米的砖砌密檐式塔；建于隋大业年问的河北赵县安济桥，净跨米，全长米，宽约9米，拱高米，为世界上最早的空腹式石拱桥，该桥已被美国土木工程学会选为世界第12个土木工程里程碑；还有如今仍然起灌溉作用的秦代李冰父子修建的都江堰水利工程；所有这些都是值得我们自豪和继承的。解放后我国在砌体结构方面更有了很大的发展，下面分三个方面来概括介绍。
1．砌体结构用量大、范围广
解放以来，我国砖的产量逐年增长，1990年砖产量增长到6200亿块，是世界其它各国年产量的总和。全国基本建设中，将砌体作为墙体的已占90％左右。在办公室、住宅等民用建筑中大都是采用砌体结构，50年代砌体结构的房屋一般只能建到4～5层，而现在很多城市已可建到7～8层。我国许多中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房及影剧院、食堂、仓库等建筑也广泛采用砖墙、柱承重结构。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。
2．新型材料和技术的应用
60年代以来，我国粘土空心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。 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。
　　3．砌体结构理论的发展
1950年以前。我国可说谈不上有系统的砌体结构设计理论。国家建设部于1956年批准在我国推广应用原苏联《砖石及钢筋砖石结构设计标准和技术规范》。60～70年代初，在我国有关部门的领导和组织下，在全国范围内对砖石结构进行了比较大规模的试验研究和调查，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。在砌体强度计算公式、无筋砖体受压构件的承载力计算、按弹性方案考虑房屋的空间工作，以及有关构造措施方面都具有我国特色。
4．对我国砌体结构的展望
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。
4．1 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，可显着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％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。
4．2 积极开发研究节能环保的新型材料
1988年第一次国际材料研究会议上首次提出“绿色建材”的概念，1992年联大巴西里约热内卢以“环境和发展”为主题的各国首脑会议通过了“21世纪议程”宣言，确认了“可持续发展”的战略方针，其目标是依据环境再生，协调共生，持续自然的原则，尽量减少自然资源的消耗，尽可能对废弃物再利用和净化，保护生态环境，以确保人类社会的可持续发展。近年来，发达国家在实施《绿色建材》计划上取得了较大的进展，我国以1992年联合国环境与发展首脑会议为契机，遵循江泽民同志的“经济的发展，必须与人口、环境、资源统筹考虑，决不能走浪费资源和先污染后治理的老路，更不能吃祖宗饭，断子孙路”的指示精神，迅速行动起来，积极研制“绿色建材”产品，并取得了一定的效果。我国现已加大力度限制高能耗、高资源消耗、高污染、低效益的产品的生产。如对粘土砖国家早就出台了限制政策。近年来力度更大，一些地区如上海、北京等在建筑上不准采用粘土实心砖，其实这也就间接促进了其它新型建材的发展。如蒸压灰砂废渣制品、利用页岩生产多孔砖、废渣轻型砼墙板、GRC板、蒸压纤维水泥板、复合墙板和砌块就是近几年发展起来的几种新型建材制品。
4．3 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。
4．4 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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【2】丁大均．砌体结构教学刍议【J1】．建筑结构，1999年
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【4】建筑结构设计统一标准修订组．我国建筑结构设计可靠度设定水平分析与改进意见【S】．1999年