2018现代砌体结构的应用与发展

3447484

　　内容提要：现代砌体结构的出现改变了传统砌体材料――粘土实心砖一统天下的局面，引起了砌体结构计算理论和施工技术等方面的一系列变化，推动了工程结构的进步。本文通过对现代砌体结构的现状及发展趋势进行分析，提出了现代砌体结构应用中存在的问题及给出了对于发展现代砌体结构的几点建议，对于现代砌体结构的应用与发展有着积极的意义。
http://
　　
　　在土木工程中砌体和砌体结构是一种主要的建筑材料和承重结构。砌体结构就是由砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构[1]。但是传统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，因此必须研究和发展新型砌体材料和现代砌体结构。
　　一 对现代砌体的认识
　　现代砌体是运用一系列适用的高新技术来改造传统的砌体，使砌体获得全新的结构性能，从而实现向现代结构的飞跃[2]。
　　现代砌体结构具有如下的特点：1. 代替现浇混凝土实现无模造型快速施工2. 可以建造梁式墙结构3. 可以替代大体积混凝土4. 即时承载工程。
　　（一）现代砌体建材的类型
　　1. 传统材料进一步向多功能材料发展
　　发达国家在基本解决了房屋的数量后，重点将转移到提高房屋的功能上，因此，将致力于传统材料的功能化，并发展多功能材料。传统的承重粘土砖和混凝土砌块进一步向轻质、保温、装饰空心砖和混凝土砌块发展。
　　2. 单一材料进一步向复合材料发展
　　任何一种材料都有优点和缺点.若将两种或多种优点互补的材料复合在一起，可成为性能更为优异的材料。因此采用复合的方法，可使人们按照需要对材料进行设计，这已成为当今材料发展的大趋势。
　　3. 广泛利用固体废料
　　工农业的固体废料是各国面临的重大问题之一，发达国家更为严重。目前，固体废料用于制作建筑材料，是重要出路之一。如各种节土型烧结砖( 包括粘土质多孔砖和空心砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖等)，各种硅钙质蒸压、养护砖(包括灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖等)利用这些固体废料制作墙材，是新型材料领域今后研究的一个主要课题[3]。
　　（二）现代砌体结构的形式
　　1. 配筋砌体
　　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。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。
　　2. 预应力砌体
　　预应力砌体其原理同预应力砼，能明显地改善砌体的受力性能和抗震能力。国外，特别是英国，在配筋砌体和预应力砌体方面的水平很高。我国50年代初期曾有过研究，但直至最近才有少数专家如重庆大学的骆万康教授，对预应力砖墙的抗震设计提出了建议[1]。
　　如何运用预力技术应根据计算进行砌体结构设计，所配置的预力钢筋或钢绞线，可在砌体内部，也可在其体外，可先张也可后张，要因地制宜。所加预力以控制结构不开裂为度。如有抗震和其它特殊需要，在山墙、剪力墙和某些外墙上，还可按设计配置V形或X形的斜拉预力钢筋或钢构件[2]。
　　二 现代砌体结构应用中存在的问题
　　虽然现代砌体结构代替传统传统砌体结构是改革发展的必然趋势，但是现代砌体所存在的一些问题也制约了其进一步的推广，这些制约因素主要在4个方面：
　　1. 现代砌体材料在价格上无优势
　　目前市场上可见的新型墙体材料通常比普通粘土实心砖的价格要高，尽管从长期使用成本来看，新型墙体材料在使用过程中可以通过节能来间接降低其总成本，但是这种优势在建筑施工时是隐性的。
　　2. 现代砌体结构的施工技术复杂
　　一些新型墙材由于性能方面达不到普通墙材的标准，必须采取配套措施，使抹面施工难度较大等等。施工技术复杂性掩盖了新型墙体材料功能上的优点，而施工单位和施工人员在选择新型墙体材料时往往只关注施工的难易程度，不会考虑新型墙材的功能优点，这也导致了施工技术复杂的新型墙体材料很难被使用者所接受。
　　3. 现代砌体结构的研制没有通过长期考验
　　大多数墙材研制单位缺乏长期研究规划，研制的新型墙体材料短期试验和满足施工和使用方面的要求，也体现出了相当的先进性和创新性，但是对于长期使用中会存在什么问题，影响有多大，缺乏足够的试验根据。如果对使用问题长期缺乏认识，而匆匆生产推广新型墙体材料，损失就比较大，造成的经济后果也无可挽回。
　　4. 引进国外的技术不适合我国国情
　　在我国新型墙材发展过程中，直接引进国外先进技术和设备有利于缩短研制周期，节约科研经费，但是在引进国外先进技术和设备的同时，也出现一些问题。一些在国外比较成熟的技术和设备在我国并不能很好发挥作用，原因是多方面的。
　　三 对于发展现代砌体结构的几点建议
　　（一） 增强市场竞争力
　　1. 长期效益和短期效益之间的关系
　　作为研制机构和人员在将新产品推向市场的时候也要准备相应的长期效益数据来给予支持，使墙材的长期效益优势体现出来，增强市场竞争力[5]。
　　2. 砌体结构施工技术的工业化水平
　　国外在砌体结构的预制，装配化方面做了许多工作，积累了不少经验。在圣母大学参观施工现场时，我们看到，美国砌体结构施工的工业化，机械化水平提高，砌体墙片、构件都是事先预制好的。施工时，只需将这些预制件进行现场装配即可。这样就大大减少了繁重的体力劳动，加快了工程建设速度[6]。
　　（二） 加强高质节能现代砌体材料的开发
　　1. 积极开发节能环保型的新型建材
　　现代砌体材料应结合建筑节能与现代化发展，大力推进技术进步现阶段，我国的产业政策支持环保的、节能的、可实现资源循环利用的产品。
　　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，承重空心砖的孔隙率可达到40%，重度一般为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，是可以显著提高砖的强度和质量的。
　　在发展高强块材的同时，研制高强度等级的砌筑砂浆。商品砂浆的优点同商品混凝土，这类砂浆的发展一旦取代传统砂浆，将是一个巨大的变化[4]。
　　（三） 深化对现代砌体的试验及理论研究
　　1. 个体与整体之间的关系
　　在研制和开发现代砌体材料的时候，不能只考虑现代砌体材料单独使用时的各方面性能，更要考虑其和其他组成部分一起使用时的性能。因此，在研制开发的时候单体性能好的墙材要进一步验证其存在于整体中的综合性能[5]。
　　2. 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。这些机具对配筋砌块结构的质量至关重要。
　　3. 加强现代砌体结构理论的研究
　　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，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。
　　（四）重视对与砌体相关的其他各个方面的研究
　　除研究砌体结构，构件的受力性能，设计方法外，目前世界各国还重视对砌体结构其他方面的研究，如砌体结构的经济，环境与节能，以及对砌体结构的评估，修复，加固和墙面清洗等。
　　综上，现代砌体是墙改深化发展的产物，由于使用了较多的高新结构技术，己与原来的砌体有了本质的区别。从前面的应用可以看出：砌体结构今后首先要积极发展新材料，努力研究和生产轻质、高强的砌块。同时，还应注重对高粘结强度砂浆的研制和开发。当然，还必须要深化对配筋砌体的研究，扩大其应用范围。尤其是要进一步研究配筋混凝土砌块砌体剪力墙结构的抗震性能，并对框支配筋混凝土砌块砌体剪力墙结构进行系统研究，将我国配筋砌体结构的研究和应用提高到一个新水平。必须加强对砌体结构基本理论的研究。进一步研究砌体结构的受力性能和破坏机理，建立精确而完整的砌体结构理论。必须提高砌体施工技术的工业化水平，以缩小我国与发达国家之间的差距。
　　
　　参 考 文 献
　　
　　[1] 郝明国：《对于发展新型墙体材料的几点建议》，《墙改论坛》，2007年第11期，第20页。
　　[2] 王世旺：《关于现代砌体结构的设想》，《房材与应用》，1999年第4期，第37页。
　　[3] 杜文丽：《国外新型砌体材料的发展现状和趋势》，《国外建材科技》，2001年第1期，第100页。
　　[4] 王旭冉：《我国砌体结构的发展与展望》，《天津建设科技》，2007年增刊，第3页。
　　[5] 黄 勇：《新型墙体材料现状及发展对策》，《砖瓦世界》，2007年第11期，第6页。
　　[6] 任金明：《中国砌体结构的应用与发展》，《太原铁道科技》，2006年第1期，第18页。