我國砌體結構研究論文

時間:2022-11-06 10:55:00

導語:我國砌體結構研究論文一文來源于網友上傳,不代表本站觀點,若需要原創文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

我國砌體結構研究論文

摘要:砌體結構在我國有著悠久的歷史,許多名勝古跡都是古人留下的砌體結構。經過近幾十年我國砌體結構已具有了自身的特性和理論,但與發達國家相比還存在一定的差距,因此我們應向新型的綠色材料的方向發展。

關鍵詞:砌體結構砌塊綠色材料發展過程發展方向

砌體結構是最古老的一種建筑結構。我國的砌體結構有著悠久的歷史和輝煌的紀錄。在歷史上有舉世聞名的萬里長城,它是兩千多年前用“秦磚漢瓦”建造的世界上最偉大的砌體工程之一;建于北魏時期的河南登封嵩岳寺塔為高40米的磚砌密檐式塔;建于隋大業年問的河北趙縣安濟橋,凈跨37.37米,全長50.82米,寬約9米,拱高7.2米,為世界上最早的空腹式石拱橋,該橋已被美國土木工程學會選為世界第12個土木工程里程碑;還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;所有這些都是值得我們自豪和繼承的。解放后我國在砌體結構方面更有了很大的發展,下面分三個方面來概括介紹。

1.砌體結構用量大、范圍廣

解放以來,我國磚的產量逐年增長,1990年磚產量增長到6200億塊,是世界其它各國年產量的總和。全國基本建設中,將砌體作為墻體的已占90%左右。在辦公室、住宅等民用建筑中大都是采用砌體結構,50年代砌體結構的房屋一般只能建到4~5層,而現在很多城市已可建到7~8層。我國許多中小型單層工業廠房和多層輕工業廠房及影劇院、食堂、倉庫等建筑也廣泛采用磚墻、柱承重結構。砌體結構還用于建造各種構筑物,如煙囪、排氣塔、糧倉、水渠等。此外我國在古代建橋技術的基礎上還建造了多座100米以上的石拱橋,有些還在不同方面創造了世界紀錄。我國積累了在地震地區建造砌體結構房屋的寶貴經驗,我國的絕大多數大中城市在6度或6度以上地震設防區,在地震裂度≤6度地區的砌體結構經受了地震的考驗。經過對設計和構造的處理,還在7度區和8度區建造了大量的砌體房屋。據不完全統計,從80年代初至今,我國主要大中城市建造的多層砌體結構房屋已達70~80億平方米。

2.新型材料和技術的應用

60年代以來,我國粘土空心磚(多孔磚)的生產和應用有了很大的發展,在南京建造了8層空心磚承重的大橋旅館。當時空心磚孔洞率為22%,與實心磚強度等效,但可減輕自重17%,減少墻厚20%,節省砂漿20%~30%,砌筑工時少20%~25%,墻體造價降低19%~23%。根據進一步節能要求,近年來我國在消化吸收國外先進技術的基礎上,制造出規格為280mm×2~XlU1]×19、孔洞率為40%的燒結保溫空心磚(塊),這種保溫磚的密度為1012kg/m3,抗壓強度10.5MPa主要力學和熱工性能指標接近或達到國際同類產品的水平。同時《多孔磚砌體設計與施工技術規程》行業標準為這種磚的推廣創造了條件。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展。砌塊種類、規格很多,其中以中、小型砌塊較為普遍,在小型砌塊中又開發出多種強度等級的承重砌塊和裝飾砌塊。據不完全統計,1996年全國砌塊總產量約為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展做了開創性的工作。90年代初期,在總結國內外配筋砌塊結構的配套材料、配套應用技術的研究上獲得了突破,在此基礎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濟效益。因此將中高層配筋砌塊結構體系納入我國砌體結構設計規范中是理所當然的。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,發展前景是非常好的。和約束配筋砌體對應的是所謂均勻配筋砌體,即國外廣泛應用配筋砼砌塊剪力墻結構,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構,它是利用配筋砌塊剪力墻筋砌塊剪力墻承受結構的豎向和水平作用,是結構的承重和抗側力構件。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構。我國從80年代初期主持編制國家標準《配筋砌體設計規范》起,對配筋砌體進行了較為系統的試驗研究,結果表明用配筋砌體可建造一定高度的既經濟又安全的建筑結構。

3.砌體結構理論的發展

1950年以前。我國可說談不上有系統的砌體結構設計理論。國家建設部于1956年批準在我國推廣應用原蘇聯《磚石及鋼筋磚石結構設計標準和技術規范》。60~70年代初,在我國有關部門的領導和組織下,在全國范圍內對磚石結構進行了比較大規模的試驗研究和調查,總結出一套符合我國實際,比較先進的磚石結構理論、計算方法和經驗。在砌體強度計算公式、無筋磚體受壓構件的承載力計算、按彈性方案考慮房屋的空間工作,以及有關構造措施方面都具有我國特色。

4.對我國砌體結構的展望

砌體結構是由砌塊和砂漿砌筑而成的構件,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、生產和施工方法簡便,造價低廉等優點,所以至今仍為我國主導的建筑材料。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構的發展。因此,我們要針對這些問題,做好以下幾方面的工作。

4.1發展高強輕質的砌體材料

目前我國的砌體材料與發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7.5~15Mpa,承重空心磚的孔隙率≤25%,體積質量一般為4KN/m3。而發達國家的磚抗壓強度一般均達到30~60Mpa,甚至可達到100Mpa,承重空心磚的孔洞率可達到40%~60%,體積質量一般為1.3KN/m3,最輕的可達到0.6KN/m3。根據國外的經驗和我國的條件,只要在配料、成型、燒結工藝上進行改進,可顯著提高磚的強度和質量。如中美合資大連太平洋磚廠生產的百巖磚強度可達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,在粘土較多的地區發展高強度粘土磚、高空隙率的保溫磚和外墻裝飾材料等。而在少粘土的地區大力發展高強砼砌塊,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大于M15的高強度砂漿。我國的《砼小型空心砌塊漿和灌孔砼》行業標準中砂漿的強度等級為M5~M30,灌孔砼的強度等級為C20~C40,這是砼砌塊配套材料方面的重要進展,對推動高強材料結構的發展起著重要的作用。據預測,干拌砂漿和商品砂漿具有很好的市場前景。干拌砂漿把所有配料在干燥狀態下混合裝包供應,現場按要求加水攪拌即可。天津舒布洛克水泥砌塊公司已供應這種干拌砂漿,價格比普通砂漿約高0.2%左右。商品砂漿的優點同商品砼一樣,這類砂漿一旦取代傳統砂漿,將是一個巨大的變化。

4.2積極開發研究節能環保的新型材料

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年聯大巴西里約熱內盧以“環境和發展”為主題的各國首腦會議通過了“21世紀議程”宣言,確認了“可持續發展”的戰略方針,其目標是依據環境再生,協調共生,持續自然的原則,盡量減少自然資源的消耗,盡可能對廢棄物再利用和凈化,保護生態環境,以確保人類社會的可持續發展。近年來,發達國家在實施《綠色建材》計劃上取得了較大的進展,我國以1992年聯合國環境與發展首腦會議為契機,遵循同志的“經濟的發展,必須與人口、環境、資源統籌考慮,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”產品,并取得了一定的效果。我國現已加大力度限制高能耗、高資源消耗、高污染、低效益的產品的生產。如對粘土磚(按1996年生產6000億塊粘土磚就毀掉10萬多畝農田、耗能6000萬噸標準煤)國家早就出臺了限制政策。近年來力度更大,一些地區如上海、北京等在建筑上不準采用粘土實心磚,其實這也就間接促進了其它新型建材的發展。如蒸壓灰砂廢渣制品、利用頁巖生產多孔磚、廢渣輕型砼墻板、GRC板、蒸壓纖維水泥板、復合墻板和砌塊就是近幾年發展起來的幾種新型建材制品。

4.3進一步加強配筋砌體和預應力砌體的研究

我國雖已初步建立了配筋砌體結構體系,但需研制和定制生產砌塊建筑施工用的機具,如鋪砂漿器、小直徑振搗棒、小型灌孔砼澆注泵、小型鋼筋焊機、灌孔砼檢測儀等。這些機具對保證配筋砌塊結構的質量至關重要。這種砌體的原理同預應力砼,能明顯改善砌體的受力性能和抗震性能。國外在預應力砌體和配筋砌體方面的水平很高。我國直到最近才有少數專家對其研究。

4.4加強砌體結構理論的研究

進一步研究砌體結構的破壞機理和受力性能,通過數學和力學模式,建立完善而精確的砌體結構理論,是全世界各國都關心的課題。我國在這方面有較好的基礎,但目前跟發達國家相比還有較大的差距,因此應繼續加強這方面的工作,加強對砌體結構的試驗技術和數據處理的研究對促進砌體結構發展有著深遠的意義。

參考文獻

【1】施楚賢.砌體結構理論與設計【M】.北京:中國建筑工業出版社,1992年

【2】丁大均.砌體結構教學芻議【J1】.建筑結構,1999年

【3】騰志明等.砼結構及砌體結構【M】.北京:北京中央廣播電視大學出版社,1995年

【4】建筑結構設計統一標準修訂組.我國建筑結構設計可靠度設定水平分析與改進意見【S】.1999年