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我国砌体结构的现状及未来发展趋势
RSS 打印 复制链接 发布时间:2012-05-23 16:34:22

0 引言

   砌体结构就是用砖砌体,石砌体和砌块砌体建造的结构,在我国已有相当长的应用历史,特别是建国以来,砌体结构得到了迅速的发展,取得了显著的成绩。我国已从过去用砖石建造低矮的民房,发展到现在建造大量的多层住宅,办公楼等民用建筑和许多领域的工业建筑。60年代以来,我国的空心砖和砌块的生产和应用得到了一定的发展,近20年来,采用混凝土、轻骨料混凝土和加气混凝土,以及利用各种工业废渣、粉煤灰、煤矸石等制成的无熟料水泥煤渣混凝土砌块和粉煤灰硅酸盐砌块等在我国也有了较大发展,此外,我国在砌体结构理论方面也有了长足的进步,新修订颁发的《砌体结构设计规范》在采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,多层砌体房屋中考虑空间工作,以及考虑墙和梁的共同工作设计墙梁等方面已达国际先进水平,丰富了我国砌体结构理论和设计方法。

1 正文

中国是砌体大国,在历史上有举世闻名的万里长城,它是两千多万年前用“秦砖汉瓦”建造的世界上最伟大的砌体工程之一;有在春秋战国时期就已兴修水利,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;有在1400年前由料石修建的现存河北赵县安济桥,这是世界上最早的敞肩式拱桥。该桥已被美国土木工程学会选入世界第12个土木工程里程碑。这些都是值得我们自豪和继承的,也对弘扬我国文化遗产起到积极作用。解放后我国在砌体结构方面有了很大的发展,分三个方面加以概要介绍。

1.1 砌体结构量大面广
  解放以来我国砖的产量逐年增长,1980年的全国年产量为1600亿块,1996年增至6200亿块,为世界其它各国砖每年产量的总和。全国基建中采用砌体作墙体材料约占90%左右。在办公、住宅等民用建筑中大量采用砖墙承重。50年代这类房屋一般为3-4层,现在已为5-6层,不少城市一般建到7-8层。现在每年兴建的城市住宅建筑面积多达1亿m2以上。在中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房,以及影剧院、食堂、仓库等建筑也广泛采用砖墙、柱承重结构。
    我国还积累了在地震区建造砌体结构房屋的宝贵经验。我国绝大多数大中城市在6度或6度以上地震设防区。地震烈度≤6度的砌体结构经受了地震的考验。经过设计和构造上的改进和处理,还在7度区和8度区建造了大量的砌体结构房屋。据不完全统计,从80年代初至今10多年间我国主要大中城市建造的多层砌体结构房屋建筑面积已达70-80亿m2。

1.2 新材料、新技术、新结构的研究与应用
  60年代以来,我国粘土空心砖(多孔砖)的生产和应用有较大的发展,在南京建造了6-8层的空心砖承重的旅馆。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%、墙厚减小20%,节省砂浆20~30%,砌筑工时少20-25%,墙体造价降低19~23%.根据节能进一步要求,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.在主要力学和热工性能的指标接近或达到国际同类产品的水平。《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余年来,采用砼、轻骨料砼或加气砼,以及利用河砂、各种工业废料、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、砌块等在我国有较大的发展。砌块种类、规格较多,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。从90年代初期,在总结国内外配筋砼砌块试验研究经验的基础上,我国在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代表性和针对性的试点工程,试点工程实践表明,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到我国砌体结构设计规范中是理所当然的。由此可见,作为粘土砖的主要替代材和某些功能强于粘土砖的砌块的发展前景是非常好的。
  我国在50年代~70年代,采用预制大型墙板建造多层住宅,如采用振动砖墙板、烟灰煤渣、矿渣砼墙板建造了几十万m2的建筑。近10多年来北京等地采用内浇(砼)外砌的混合结构建造中高层建筑,取得了较好的经济效益。最近几年清华大学开展了多层大开间砼核心筒、砌体外墙的混合结构的试验研究和小规模试点工程,在改进和扩展砌体结构的性能和应用范围作了有益的探索。

2 展望
  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。因此我认为要针地这些问题开展下列方面的工作。

2.1、积极开发节能环保形的新型建材
  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6月联大巴西里约热内卢环境和发展世界各国首脑会议,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,尽可能对废弃物的再利用和净化。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,遵照江泽民同志“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,广泛研制“绿色建材”产品,取得了初步成果。  1)加大限制高能耗、高资源消耗、高污染低效益的产品的生产力度。

 

2)大力发展蒸压灰砂废渣制品。这包括钢渣砖、粉煤灰砖、炉渣砖及其空心砌块、粉煤灰加气砼墙板等。今后应加大科研投入、改进工艺、提高产品性能和强度等级、降低成本,向多功能化发展。
  3)利用页岩生产多孔砖。我国页岩资源丰富,分布地域较广。烧结页岩砖具有能耗低、强度高、外观规则,其强度等级可达MU15~MU30,可砌清水墙和中高层建筑。
  4)大力发展废渣轻型砼墙板。这种轻板利用粉煤灰代替部分水泥,骨料为陶粒、矿渣或炉渣等轻骨料,加入玻璃纤维或其它纤维。以及其它轻材料墙板,提高砌体施工技术的工业化水平。
  5) GRC板的改进与提高。这种板自重轻、防火、防水、施工安装方便。GRC空心条板是大力发展的一种墙体制品,需用先进的生产工艺和装配,以提高板的产量和质量。
  6)蒸压纤维水泥板。我国是世界上第三大粉煤灰生产国,仅电力工业年排灰量达上亿吨,目前的利用率仅为38%.其实粉煤灰经处理后可生产价值更高的墙体材料。

7)大力推广复合墙板和复合砌块。目前国内外没有单一材料,既满足建筑节能保温隔热,又满足外墙的防水、强度的技术要求。因此只能用复合技术来满足墙体的多功能要求。如钢丝网水泥夹芯板。目前看来,现场湿作业,抹灰后难以克服龟裂现象有待改进。
  2.2、发展高强砌体材料
  目前我国的砌体材料和发达国家相比,强度低、耐久性差。如粘土砖的抗压强度一般为7.5~15Mpa,承重空心砖的孔隙率≤25%.而发达国家的抗压强度一般均达到30~60Mpa,且能达到100Mpa,承重空心砖的孔洞率可达到40%,容重一般为13KN/m3,最轻可达0.6KN/m3.根据国外经验和我国的条件,只要在配料、成型、烧结工艺上进行改进,是可以显著提高烧结砖的强度和质量的。如我国中美合资大连太平洋砖厂可生产出20Mpa~100Mpa的页岩砖。由于强度高、耐久性、耐磨性和独特的色彩,可作清水墙和装饰材料,已出口和广泛用于高档建筑。高强块材具有比低强材料高得多的价格优势。
  根据我国对粘土砖的限制政策,可就地取材、因地植宜,在粘土较多的地区,如西北高原,发展高强粘土制品、高空隙率的保温砖和外墙装饰砖、块材等;在少粘土的地区发展高强砼砌块、承重装饰砌块和利废材料制成的砌块等。

根据发展趋势,为确保质量,发展干拌砂浆和商品砂浆具有很好的前景。前者是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,这类砂浆的发展一旦取代传统砂浆,将是一个多么巨大的变化!
2.3、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。
3  结论
  进一步研究砌体结构的破坏机理和受力性能,通过物理和数学模式,建立精确而完整的砌体结构理论,是世界各国关心的课题。我国在这方面的研究具有较好的基础,有的题目有一定的深度,继续加强这方面的工作十分有利,对促进砌体结构发展也有深远意义。为此还必须加强对砌体结构的实验技术和数据处理的研究,使测试自动化,以得到更精确的实验结果。
  正如一位资深砌体结构学者,E、A、James指出“砌体结构经历了一次中古欧洲的文艺复兴,其有吸引力的功能特性和经济性,是它获得新生的关键。我们不能停留在这里。我们正在进一步赋予砌体结构的新的概念和用途”。我们对砌体结构的未来充满信心,在党的方针政策的正确指引下,坚持科学态度,敢于创新,不断努力,为我国及世界的砌体结构的发展作出更大的贡献。
参考文献
  1、丁大钧。《砌体结构》教学刍议。建筑结构。1999.(3)
  2、施楚贤主编。砌体结构理论与设计。中国建筑工业出版社。1992.6 
  3、周玉琴等。浅谈新世纪“绿色建材”在国内外发展趋势。天津墙改办。墙改与节能。1999.(2)
  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。1999.7
  5、郑墨林。烧结保温空心砌块的性能与应用初探。天津墙改办。墙改与节能。1999.(2)
  6、苑振芳。砼砌块建筑发展现状及展望。工程建设标准化。1998.(6).

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