我國砌體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)

梁偉

 蘭州理工大學(xué)土木工程學(xué)院 甘肅蘭州 730050

摘要：砌體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。經(jīng)過近幾十年我國砌體結(jié)構(gòu)已具有了自身的特性和理論，但與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距，因此我們應(yīng)向新型的綠色材料的方向發(fā)展。為此本文在總結(jié)我國砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程的同時(shí)，提出我國砌體結(jié)構(gòu)未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu) 砌塊 綠色材料 發(fā)展過程 發(fā)展方向

0 引言

　　 砌體結(jié)構(gòu)就是用磚砌體，石砌體和砌塊砌體建造的結(jié)構(gòu)，在我國已有相當(dāng)長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，特別是建國以來，砌體結(jié)構(gòu)得到了迅速的發(fā)展，取得了顯著的成績(jī)。我國已從過去用磚石建造低矮的民房，發(fā)展到現(xiàn)在建造大量的多層住宅，辦公樓等民用建筑和許多領(lǐng)域的工業(yè)建筑。60年代以來，我國的空心磚和砌塊的生產(chǎn)和應(yīng)用得到了一定的發(fā)展，近20年來，采用混凝土、輕骨料混凝土和加氣混凝土，以及利用各種工業(yè)廢渣、粉煤灰、煤矸石等制成的無熟料水泥煤渣混凝土砌塊和粉煤灰硅酸鹽砌塊等在我國也有了較大發(fā)展，此外，我國在砌體結(jié)構(gòu)理論方面也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，新修訂頒發(fā)的《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》在采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，多層砌體房屋中考慮空間工作，以及考慮墻和梁的共同工作設(shè)計(jì)墻梁等方面已達(dá)國際先進(jìn)水平，豐富了我國砌體結(jié)構(gòu)理論和設(shè)計(jì)方法。

1 正文

中國是砌體大國，在歷史上有舉世聞名的萬里長(zhǎng)城，它是兩千多萬年前用“秦磚漢瓦”建造的世界上最偉大的砌體工程之一；有在春秋戰(zhàn)國時(shí)期就已興修水利，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年前由料石修建的現(xiàn)存河北趙縣安濟(jì)橋，這是世界上最早的敞肩式拱橋。該橋已被美國土木工程學(xué)會(huì)選入世界第12個(gè)土木工程里程碑。這些都是值得我們自豪和繼承的，也對(duì)弘揚(yáng)我國文化遺產(chǎn)起到積極作用。��解放后我國在砌體結(jié)構(gòu)方面有了很大的發(fā)展，分三個(gè)方面加以概要介紹。

1.1 砌體結(jié)構(gòu)量大面廣
　　解放以來我國磚的產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，1980年的全國年產(chǎn)量為1600億塊，1996年增至6200億塊，為世界其它各國磚每年產(chǎn)量的總和。全國基建中采用砌體作墻體材料約占90%左右。在辦公、住宅等民用建筑中大量采用磚墻承重。50年代這類房屋一般為3-4層，現(xiàn)在已為5-6層，不少城市一般建到7-8層�，F(xiàn)在每年興建的城市住宅建筑面積多達(dá)1億m2以上。在中小型單層工業(yè)廠房和多層輕工業(yè)廠房，以及影劇院、食堂、倉庫等建筑也廣泛采用磚墻、柱承重結(jié)構(gòu)。
    我國還積累了在地震區(qū)建造砌體結(jié)構(gòu)房屋的寶貴經(jīng)驗(yàn)。我國絕大多數(shù)大中城市在6度或6度以上地震設(shè)防區(qū)。地震烈度≤6度的砌體結(jié)構(gòu)經(jīng)受了地震的考驗(yàn)。經(jīng)過設(shè)計(jì)和構(gòu)造上的改進(jìn)和處理，還在7度區(qū)和8度區(qū)建造了大量的砌體結(jié)構(gòu)房屋。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從80年代初至今10多年間我國主要大中城市建造的多層砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑面積已達(dá)70-80億m2。

1.2 新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用
　　60年代以來，我國粘土空心磚（多孔磚）的生產(chǎn)和應(yīng)用有較大的發(fā)展，在南京建造了6-8層的空心磚承重的旅館。當(dāng)時(shí)空心磚孔洞率為22%，與實(shí)心磚強(qiáng)度等效，但可減輕自重17%、墻厚減小20%，節(jié)省砂漿20～30%，砌筑工時(shí)少20-25%，墻體造價(jià)降低19～23%.根據(jù)節(jié)能進(jìn)一步要求，近年來我國在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，制造出規(guī)格為380×240×190、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(qiáng)度10.5Mpa，熱阻1.649m2K/W.在主要力學(xué)和熱工性能的指標(biāo)接近或達(dá)到國際同類產(chǎn)品的水平�！抖嗫状u砌體設(shè)計(jì)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。
　　近10余年來，采用砼、輕骨料砼或加氣砼，以及利用河砂、各種工業(yè)廢料、粉煤灰、煤干石等制無熱料水泥煤渣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)格較多，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(qiáng)度等級(jí)的承重砌塊和裝飾砌塊。從90年代初期，在總結(jié)國內(nèi)外配筋砼砌塊試驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國在配筋砌塊結(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)上開展了更具代表性和針對(duì)性的試點(diǎn)工程，試點(diǎn)工程實(shí)踐表明，中高層配筋砌塊建筑具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益.因此，將中高層配筋砌塊結(jié)構(gòu)體系納入到我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中是理所當(dāng)然的。由此可見，作為粘土磚的主要替代材和某些功能強(qiáng)于粘土磚的砌塊的發(fā)展前景是非常好的。
　　我國在50年代～70年代，采用預(yù)制大型墻板建造多層住宅，如采用振動(dòng)磚墻板、煙灰煤渣、礦渣砼墻板建造了幾十萬m2的建筑。近10多年來北京等地采用內(nèi)澆（砼）外砌的混合結(jié)構(gòu)建造中高層建筑，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。最近幾年清華大學(xué)開展了多層大開間砼核心筒、砌體外墻的混合結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究和小規(guī)模試點(diǎn)工程，在改進(jìn)和擴(kuò)展砌體結(jié)構(gòu)的性能和應(yīng)用范圍作了有益的探索。

2 展望��
　　砌體是包括多種材料的塊體砌筑而成的，其中磚石是最古老的建筑材料，幾千年來由于其良好的物理力學(xué)性能、易于取材、生產(chǎn)和施工，造價(jià)低廉，致今仍成為我國主導(dǎo)的建筑材料。但是我國的砌體材料普遍存在著自重大、強(qiáng)度低、生產(chǎn)能耗高、毀田嚴(yán)重、施工機(jī)械化水平較低，和耐久性、抗震性能較差等弊病。因此我認(rèn)為要針地這些問題開展下列方面的工作。

2.1、積極開發(fā)節(jié)能環(huán)保形的新型建材
　　1988年第一次國際材料研究會(huì)議上首次提出“綠色建材”的概念，1992年6月聯(lián)大巴西里約熱內(nèi)盧環(huán)境和發(fā)展世界各國首腦會(huì)議，通過了“21世紀(jì)議程”宣言，確認(rèn)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(duì)廢棄物的再利用和凈化。保護(hù)生態(tài)環(huán)境以確保人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
　　�ソ�年來發(fā)達(dá)國家在實(shí)施《綠色建材》計(jì)劃上取得了較大的進(jìn)展，我國以1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展首腦會(huì)議為契機(jī)，遵照江澤民同志“經(jīng)濟(jì)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(fèi)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(dòng)起來，廣泛研制“綠色建材”產(chǎn)品，取得了初步成果。
　　1）加大限制高能耗、高資源消耗、高污染低效益的產(chǎn)品的生產(chǎn)力度。

2）大力發(fā)展蒸壓灰砂廢渣制品。這包括鋼渣磚、粉煤灰磚、爐渣磚及其空心砌塊、粉煤灰加氣砼墻板等。今后應(yīng)加大科研投入、改進(jìn)工藝、提高產(chǎn)品性能和強(qiáng)度等級(jí)、降低成本，向多功能化發(fā)展。
　　3）利用頁巖生產(chǎn)多孔磚。我國頁巖資源豐富，分布地域較廣。燒結(jié)頁巖磚具有能耗低、強(qiáng)度高、外觀規(guī)則，其強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)MU15～MU30，可砌清水墻和中高層建筑。
　　4）大力發(fā)展廢渣輕型砼墻板。這種輕板利用粉煤灰代替部分水泥，骨料為陶粒、礦渣或爐渣等輕骨料，加入玻璃纖維或其它纖維。以及其它輕材料墻板，提高砌體施工技術(shù)的工業(yè)化水平。
　　5） GRC板的改進(jìn)與提高。這種板自重輕、防火、防水、施工安裝方便。GRC空心條板是大力發(fā)展的一種墻體制品，需用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和裝配，以提高板的產(chǎn)量和質(zhì)量。
　　6）蒸壓纖維水泥板。我國是世界上第三大粉煤灰生產(chǎn)國，僅電力工業(yè)年排灰量達(dá)上億噸，目前的利用率僅為38%.其實(shí)粉煤灰經(jīng)處理后可生產(chǎn)價(jià)值更高的墻體材料。

7）大力推廣復(fù)合墻板和復(fù)合砌塊。目前國內(nèi)外沒有單一材料，既滿足建筑節(jié)能保溫隔熱，又滿足外墻的防水、強(qiáng)度的技術(shù)要求。因此只能用復(fù)合技術(shù)來滿足墻體的多功能要求。如鋼絲網(wǎng)水泥夾芯板。目前看來，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，抹灰后難以克服龜裂現(xiàn)象有待改進(jìn)。
　　2.2、發(fā)展高強(qiáng)砌體材料
　　�ツ壳拔覈�的砌體材料和發(fā)達(dá)國家相比，強(qiáng)度低、耐久性差。如粘土磚的抗壓強(qiáng)度一般為7.5～15Mpa，承重空心磚的孔隙率≤25%.而發(fā)達(dá)國家的抗壓強(qiáng)度一般均達(dá)到30～60Mpa，且能達(dá)到100Mpa，承重空心磚的孔洞率可達(dá)到40%，容重一般為13KN/m3，最輕可達(dá)0.6KN/m3.根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)和我國的條件，只要在配料、成型、燒結(jié)工藝上進(jìn)行改進(jìn)，是可以顯著提高燒結(jié)磚的強(qiáng)度和質(zhì)量的。如我國中美合資大連太平洋磚廠可生產(chǎn)出20Mpa～100Mpa的頁巖磚。由于強(qiáng)度高、耐久性、耐磨性和獨(dú)特的色彩，可作清水墻和裝飾材料，已出口和廣泛用于高檔建筑。高強(qiáng)塊材具有比低強(qiáng)材料高得多的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
　　�ジ鶕�(jù)我國對(duì)粘土磚的限制政策，可就地取材、因地植宜，在粘土較多的地區(qū)，如西北高原，發(fā)展高強(qiáng)粘土制品、高空隙率的保溫磚和外墻裝飾磚、塊材等；在少粘土的地區(qū)發(fā)展高強(qiáng)砼砌塊、承重裝飾砌塊和利廢材料制成的砌塊等。

根據(jù)發(fā)展趨勢(shì)，為確保質(zhì)量，發(fā)展干拌砂漿和商品砂漿具有很好的前景。前者是把所有配料在干燥狀態(tài)下混合裝包供應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)按要求加水?dāng)嚢杓纯?這類砂漿的發(fā)展一旦取代傳統(tǒng)砂漿，將是一個(gè)多么巨大的變化！
2.3、繼續(xù)加強(qiáng)配筋砌體和預(yù)應(yīng)力砌體的研究。
　　我國雖已初步建立了配筋砌體結(jié)構(gòu)體系，但需研制和定型生產(chǎn)砌塊建筑施工用的機(jī)具，如鋪砂漿器、小直徑振搗棒（ф≤25）、小型灌孔砼澆注泵、小型鋼筋焊機(jī)、灌孔砼檢測(cè)儀等。這些機(jī)具對(duì)配筋砌塊結(jié)構(gòu)的質(zhì)量至關(guān)重要。
3  結(jié)論
　　�ミM(jìn)一步研究砌體結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理和受力性能，通過物理和數(shù)學(xué)模式，建立精確而完整的砌體結(jié)構(gòu)理論，是世界各國關(guān)心的課題。我國在這方面的研究具有較好的基礎(chǔ)，有的題目有一定的深度，繼續(xù)加強(qiáng)這方面的工作十分有利，對(duì)促進(jìn)砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展也有深遠(yuǎn)意義。為此還必須加強(qiáng)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理的研究，使測(cè)試自動(dòng)化，以得到更精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　�フ�如一位資深砌體結(jié)構(gòu)學(xué)者，E、A、James指出“砌體結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了一次中古歐洲的文藝復(fù)興，其有吸引力的功能特性和經(jīng)濟(jì)性，是它獲得新生的關(guān)鍵。我們不能停留在這里。我們正在進(jìn)一步賦予砌體結(jié)構(gòu)的新的概念和用途”。我們對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的未來充滿信心，在黨的方針政策的正確指引下，堅(jiān)持科學(xué)態(tài)度，敢于創(chuàng)新，不斷努力，為我國及世界的砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。
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