〔撮要〕 本文从三个方面简要介绍了我国开国以来砌体结构的应用、新型砌体材料、结构的研究和砌体结构理论研究方面取得的成就。并对未来我国砌体结构的成长提出倡议。
〔要害词〕 无筋砌体 配筋砌体 绿色建材
In this paper, a brief introduction to the achievements in the field of masonry since the founding of P.R. China, which include the usage of all kinds of masonry structures, the development of new masonry materials and its structures and systems, the studies and researches on masonry theory. A recommendation to the development of masonry in future based on the author's knowledge.?
〔keywords〕 unreinforced masonry; reinforced masonry; green building material.
中国是砌体年夜国,在历史上有全球著名的万里长城,它是两千多万年前用“秦砖汉瓦”建造的全国上最重年夜的砌体工程之一;有在春秋战国时代就已兴修水利,此刻模仿照旧起浇灌浸染的秦代李冰父子建筑的都江堰水利工程;有在1400年前由料石建筑的现存河北赵县安济桥,这是全国上最早的敞肩式拱桥。该桥已被美领土木匠程学会选入全国第12个土木匠程里程碑。这些都是值得我们高慢和继续的,也对弘扬我国文化遗产起到积极浸染。[1]?解放后我国在砌体结构方面有了很年夜的成长,分三个方面加以撮要介绍。
一 砌体结构量年夜面广[2]?
解放以来我国砖的产量逐年增进,据统计[3]?,1980年的全国年产量为1600亿块,1996年增至6200亿块,为全国其余列国砖每年产量的总和。全国基建中接纳砌体作墙体材料约占90%摆布。在办公、室第等平易近用建筑中年夜量接纳砖墙承重。50年月这类衡宇日常为3-4层,此刻已为5-6层,不少城市日常建到7-8层。此刻每年兴建的城市室第建筑面积多达1亿m2以上。凭据重庆市1980~1983年新建室第建筑面积为503万m2,其中接纳砖承重的占98%,7~7层以上的占50%,1972年还建成12层室第。
? 在中小型单层产业厂房和多层轻产业厂房,以及影剧院、食堂、仓库等建筑也普遍接纳砖墙、柱承重结构。
? 砖石结构还用于建造各类修建物。如镇江市建成的顶部外经2.18m、底部外径4.78m、高60m的砖烟囱;用料石建成的80m排气塔;在湖南建造的高12.4m、直径6.3m、壁厚240mm的砖砌粮仓群;福建用毛石建造的超出跨越云宵—东山两县的年夜型引水工程—向东渠,其中陈岱渡槽全长4400m,高20m,槽支墩共258座,工程规模远年夜。此外我国在古代建桥手艺的根柢根底上,于1959年建成跨度60m、高52m的石拱桥,接着又建成了敞肩式现代公路桥,最年夜跨度达120m——湖南乌巢河年夜桥。我国建成的100m以上的石拱桥有10座(包含乌巢河桥),每座都有新成长和全国纪录。
? 我国还蕴蓄了在地震区建造砌体结构衡宇的珍贵履历。我国绝年夜年夜都年夜中城市在6度或6度以上地震设防区。地震烈度≤6度的砌体结构接管了地震的考验。经由贪图和结构上的改造和处置责罚,还在7度区和8度区建造了年夜量的砌体结构衡宇。据不完全统计,从80年月初至今10多年间我国首要年夜中城市建造的多层砌体结构衡宇建筑面积已达70-80亿m2[4]。
二 新材料、新手艺、新结构的研究与应用
60年月以来,我国粘土空心砖(多孔砖)的出产和应用有较年夜的成长,在南京建造了6-8层的空心砖承重的旅社。其时空心砖孔洞率为22%,与实心砖强度等效,但可减轻自重17%、墙厚减小20%,节约砂浆20~30%,砌筑工时少20-25%,墙体造价降低19~23%。凭据节能进一步要求,近年来我国在消化领受国外提高前辈手艺的根柢根底上,制造出规格为380×240×190、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,热阻1.649m2K/W。在首要力学和热工机能的指标接近或达到国际同类产物的水平[5]。《多孔砖砌体贪图与施工手艺规程》行业尺度,为这种砖的推广缔造了前提。
? 近10余年来,接纳砼、轻骨料砼或加气砼,以及行使河砂、各类产业废料、粉煤灰、煤干石等制无热料水泥煤渣砼砌块或蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砖、砌块等在我国有较年夜的成长。1958年建成接纳砌块作墙体的衡宇,经由四十多年的实践,砌块墙体已成为我国墙体刷新的有用路子之一。砌块种类、规格较多,其中以中、小型砌块较为普及,在小型砌块中又拓荒出多种强度等第的承重砌块和装饰砌块。据不完全统计[6],1996年全国砌块总产量约为2500万m3,各类砌块建筑
约5000万m2,近十年砼砌块与砌块建筑的年递增都在20%摆布,尤其以年夜中城市推广迅速,以上海推广砌块建筑为例,1994年约50万m2,1995年100万m2,1996年约150万m2,到1999年一季度累计完成的砌块建筑450万m2。这些砌块建筑年夜多是多层的,至于中高层、高层砌块建筑我国于80年月就出手和进行试点工作,如1982年建成的广西区科委十层砌块室第试验楼、1986年建成的广西区建二公司十一层小砌块试验楼(7度设防),[7]为我国砌块中高层的成长作了开创性的工作。从90年月初期,在总结国内外配筋砼砌块试验研究履历的根柢根底上,我国在配筋砌块结构的配套材料、配套应用手艺的研究上获得了打破,在此根柢根底上开展了更具代表性和针对性的试点工程[10],如1997年建成的盘锦市国税局15层砌块室第,1998年建成的上海砼空心砖块配筋砌体室第试点工程[8]。试点工程实践注解,中高层配筋砌块建筑具有光鲜明显的社会经济效益:前者15层砌块建筑,节约钢材45%、土建造价降低18%;上海18层撙节钢材25%,土建造价降低7.4%。是以,将中高层配筋砌块结构系统纳入到我国砌体结构贪图范例中是不移至理的。由此可见,作为粘土砖的首要替代材和某些功能强于粘土砖的砌块的成长前景长短常好的。
? 我国在50年月~70年月,接纳预制年夜型墙板建造多层室第,如接纳振动砖墙板、烟灰煤渣、矿渣砼墙板建造了几十万m2的建筑。近10多年来北京等地接纳内浇(砼)外砌的夹杂结构建造中高层建筑,取得了较好的经济效益。比来几年清华年夜学开展了多层年夜开间砼焦点筒、砌体外墙的夹杂结构的试验研究和小规模试点工程,在改造和扩展砌体结构的机能和应用局限作了有益的试探。[12、13]
? 我国配筋砌体应用研究起步较晚,60年月衡阳和株州一些衡宇的部门墙、柱接纳网状配筋砌体承重,节约纲材和水泥。1958~1972年在徐州接纳配筋砖柱建筑了12-24m、吊车起重量50-200t的单层厂房36万m2,行使情形优越。70年月以来,尤其是1975年海城—营口地震和1976年唐山年夜地震之后,对设置结构柱和圈梁的束厄窄小砌体进行了一系列的试验研究,其功效引入我国抗震贪图范例。在此根柢根底之上,经过过程在砖墙中加年夜加密结构柱形成所谓强束厄窄小砌体的中高层结构的研究取得了可喜的功效。如辽宁省沈阳市、江苏徐州、湖南长沙、兰州等地先后建造了8~9层上百万m2的这类建筑,获得了较好的经济效益。这些研究功效有的已纳入随处所尺度或国家尺度[14、15、16]。这是我国科研工作者在粘土砖砌体低强材料情形下,向中高层作出的进献。行使如斯低的砌体材料在地震区建造如斯之高的建筑唯有中国!
? 和束厄窄小配筋砌体对应的是所谓平均配筋砌体,即国外普遍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,它是行使配筋砌块剪力墙承受结构的竖向和水平浸染,是结构的承重和抗侧力构件。配筋砌体具有强度高、延性好,和钢筋砼剪力墙机能极端近似,可以用于年夜开间和高层建筑结构[6]。如美国抗震范例划定,配筋砌体的合用局限同钢筋砼结构。我国在80年月初期主持编制国际尺度《配筋砌体贪图范例》[11]起至今对其进行了较为系统的试验研究[7、8、9],注解用配筋砌体可建造必然高度的既经济又安好的建筑结构,如广西的10-11层、盘锦的15层、上海的18层等。此刻正在筹建的配筋砌块高层有首钢十八层配筋砌块室第工程(8度设防),辽宁抚顺6栋16层砌块室第、哈尔滨2栋18层砌块室第等。可见配筋砌体中高层的研究和应器具有极端广宽的前景。
? 我国有着用砖砌筑拱和券的雄厚履历,解放以来,又向新的结构形式和年夜跨度偏向成长。50-60年月建筑了一多量砖拱屋盖和楼盖,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年月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年月我国还在闽清梅溪年夜桥工程中建成88m跨的(砼助)双曲砖拱桥等。
三 砌体结构理论研究与策画方式
解放前直至1950年我国谈不上有任何结构贪图理论。国家建委于1956年核准在我国推广应用苏联《砖石及钢筋砖石结构贪图尺度和手艺范例》NUTY120-55,直到60年月。60~70年月初,在我国有关部门的向导和机关下,在全国局限内对砖石结构进行了对照年夜规模的试验研究和察看,总结出一套相符我国现实、对照提高前辈的砖石结构理论、策画方式和履历。在砌体强度策画公式、无筋砌体受压构件的承载力策画、按刚弹性方案考虑衡宇的空间工作,以及有关结构设施方面具有我国特色。在此根柢根底上于1973年公布了国家尺度《砖石结构贪图范例》GBJ3-73。这是我国第一部砖石结构贪图范例。此后使我国的砌体结构贪图进入了一个崭新的阶段。70年月中期至80年月末期,为修订GBJ3-73范例,我国对砌体结构进行了第二次较年夜规模的试验研究,其中收集我国历年来各地试验的砌体强度数据4023个,增补长柱受压试件近200个,局压试件100多个,墙梁试件200多根及2000多个有限元剖析数据和进行了11栋多层的砖房空间机能实测和年夜量的理论剖析工作等。这样在砌体结构的贪图方式、多层衡宇的空间工作机能、墙梁的配合工作,以及砌块的力学机能和砌块衡宇的贪图方面取得了新的功效。此外对配筋砌体、结构柱和砌体衡宇的抗震机能方面也进行了许多试验研究。接踵出书了《中型砌块建筑贪图与施工范例》JGJ5-80、《砼小型空心砌块建筑贪图与施工规程》JGJ14-82、《冶