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我国砌体结构的发展状况与展望
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内容提示：〔〕 本文从三个方面简要介绍了我国建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发展提出建议。
〔提要〕 本文从三个方面简要介绍了我国建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发展提出建议。（参考《建筑中文网》）
〔关键词〕 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 authors knowledge.
〔keywords〕 unreinforced masonry; reinforced masonry; green building material.
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。［1］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。
一 砌体结构量大面广［2］
解放以来我国砖的产量逐年增长，据统计［3］，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。根据重庆市1980～1983年新建住宅建筑面积为503万m2，其中采用砖承重的占98%，7～7层以上的占50%，1972年还建成12层住宅。
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。
砖石结构还用于建造各种构筑物。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；福建用毛石建造的横跨云宵—东山两县的大型引水工程—向东渠，其中陈岱渡槽全长4400m，高20m，槽支墩共258座，工程规模宏大。此外我国在古代建桥技术的基础上，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，最大跨度达120m——湖南乌巢河大桥。我国建成的100m以上的石拱桥有10座(包括乌巢河桥)，每座都有新发展和世界纪录。
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［4］。
二 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［5］。《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。1958年建成采用砌块作墙体的房屋，经过四十多年的实践，砌块墙体已成为我国墙体革新的有效途径之一。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。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%左右，尤其以大中城市推广迅速，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年代就着手和进行试点工作，如1982年建成的广西区科委十层砌块住宅试验楼、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发展作了开创性的工作。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［10］，如1997年建成的盘锦市国税局15层砌块住宅，1998年建成的上海砼空心砖块配筋砌体住宅试点工程［8］。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：前者15层砌块建筑，节省钢材45%、土建造价降低18%；上海18层节约钢材25%，土建造价降低7.4%。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。［12、13］
我国配筋砌体应用研究起步较晚，60年代衡阳和株州一些房屋的部分墙、柱采用网状配筋砌体承重，节省纲材和水泥。1958～1972年在徐州采用配筋砖柱建筑了12-24m、吊车起重量50-200t的单层厂房36万m2，使用情况良好。70年代以来，尤其是1975年海城—营口地震和1976年唐山大地震之后，对设置构造柱和圈梁的约束砌体进行了一系列的试验研究，其成果引入我国抗震设计规范。在此基础之上，通过在砖墙中加大加密构造柱形成所谓强约束砌体的中高层结构的研究取得了可喜的成果。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。这些研究成果有的已纳入到地方标准或国家标准［14、15、16］。这是我国科研工作者在粘土砖砌体低强材料情况下，向中高层作出的贡献。利用如此低的砌体材料在地震区建造如此之高的建筑唯有中国!
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，它是利用配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。配筋砌体具有强度高、延性好，和钢筋砼剪力墙性能十分类似，可以用于大开间和高层建筑结构［6］。如美国抗震规范规定，配筋砌体的适用范围同钢筋砼结构。我国在80年代初期主持编制国际标准《配筋砌体设计规范》［11］起至今对其进行了较为系统的试验研究［7、8、9］，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，如广西的10-11层、盘锦的15层、上海的18层等。目前正在筹建的配筋砌块高层有首钢十八层配筋砌块住宅工程(8度设防)，辽宁抚顺6栋16层砌块住宅、哈尔滨2栋18层砌块住宅等。可见配筋砌体中高层的研究和应用具有十分广阔的前景。
我国有着用砖砌筑拱和券的丰富经验，解放以来，又向新的结构形式和大跨度方向发展。50-60年代修建了一大批砖拱屋盖和楼盖，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年代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年代我国还在闽清梅溪大桥工程中建成88m跨的(砼助)双曲砖拱桥等。
三 砌体结构理论研究与计算方法
解放前直至1950年我国谈不上有任何结构设计理论。国家建委于1956年批准在我国推广应用苏联《砖石及钢筋砖石结构设计标准和技术规范》NUTY120-55，直到60年代。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、无筋砌体受压构件的承载力计算、按刚弹性方案考虑房屋的空间工作，以及有关构造措施方面具有我国特色。在此基础上于1973年颁布了国家标准《砖石结构设计规范》GBJ3-73。这是我国第一部砖石结构设计规范。从此使我国的砌体结构设计进入了一个崭新的阶段。70年代中期至80年代末期，为修订GBJ3-73规范，我国对砌体结构进行了第二次较大规模的试验研究，其中收集我国历年来各地试验的砌体强度数据4023个，补充长柱受压试件近200个，局压试件100多个，墙梁试件200多根及2000多个有限元分析数据和进行了11栋多层的砖房空间性能实测和大量的理论分析工作等。这样在砌体结构的设计方法、多层房屋的空间工作性能、墙梁的共同工作，以及砌块的力学性能和砌块房屋的设计方面取得了新的成绩。此外对配筋砌体、构造柱和砌体房屋的抗震性能方面也进行了许多试验研究。相继出版了《中型砌块建筑设计与施工规范》JGJ5-80、《砼小型空心砌块建筑设计与施工规程》JGJ14-82、《冶金工业厂房钢筋砼墙梁设计规程》YS07-79、《多层砖房设置钢筋砼构造柱抗震设计与施工规程》JGJ13-82等，特别是《砌体结构设计规范》GBJ3-88，使我国砌体结构设计理论和方法趋于完善。我国砌体结构可靠度的设计方法，已达到当前的国际先进水平。对于多层砌体房屋的空间工作，在墙梁中考虑墙和梁的共同工作和局压设计方法等专题的研究成果在世界上处于领先地位。近10余年来，特别是《砌体结构设计规范》GBJ3-88颁行后，进入了第三次较大规模的修订时期。如1995年颁行的《砼小型空心砖块建筑技术规程》JGJ/T14-95，通过试验增强抗震构造措施，使原规范(JGJ14-82)可增加一层，扩大了地震区的应用范围。1999年6月1日颁行的《砌体工程施工及验收规范》GB50203-98，取代了《砖石工程施工及验收规范》GB203-83。它主要补充了近年来新型材料和配筋砌体施工技术、施工质量控制等级方面的内容。目前正在修编的《砌体结构设计规范》GBJ3-88，主要在砌体结构可靠度方面、配筋砼砌块砌体、墙梁的抗震方面作了调整和补充。砌体结构可靠度，根据我国当前国情，作了适当的上调。这样作主要为促进采用较高等级的砌体材料，提高耐久性和适当提高抗风险能力。配筋砌体，特别是配筋砼砌块中高层，根据我国主编的国际标准《配筋砌体结构设计规范》和我国近年来各地较大规模的试验研究和试点建筑的经验，使我国配筋砌体的理论更完善，应用范围和限制有了较大的扩展和突破。如其应用范围，已达到钢筋砼剪力墙的适用范围。配筋灌孔砼砌块砌体是作为一个体系纳入到砌体规范中的，它的未来的实施，对促进我国砌块结构向高档次发展具有重要作用。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200512/1314.htm
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