我國砌體結構發展

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一砌體結構量大面廣［2］

解放以來我國磚的產量逐年增長，據統計［3］，1980年的全國年產量為1600億塊，1996年增至6200億塊，為世界其它各國磚每年產量的總和。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，現在已為5－6層，不少城市一般建到7－8層?，F在每年興建的城市住宅建筑面積多達1億m2以上。根據重慶市1980～1983年新建住宅建筑面積為503萬m2，其中采用磚承重的占98%，7～7層以上的占50%，1972年還建成12層住宅。

在中小型單層工業廠房和多層輕工業廠房，以及影劇院、食堂、倉庫等建筑也廣泛采用磚墻、柱承重結構。

磚石結構還用于建造各種構筑物。如鎮江市建成的頂部外經2.18m、底部外徑4.78m、高60m的磚煙囪；用料石建成的80m排氣塔；在湖南建造的高12.4m、直徑6.3m、壁厚240mm的磚砌糧倉群；福建用毛石建造的橫跨云宵—東山兩縣的大型引水工程—向東渠，其中陳岱渡槽全長4400m，高20m，槽支墩共258座，工程規模宏大。此外我國在古代建橋技術的基礎上，于1959年建成跨度60m、高52m的石拱橋，接著又建成了敞肩式現代公路橋，最大跨度達120m——湖南烏巢河大橋。我國建成的100m以上的石拱橋有10座，每座都有新發展和世界紀錄。

我國還積累了在地震區建造砌體結構房屋的寶貴經驗。我國絕大多數大中城市在6度或6度以上地震設防區。地震烈度≤6度的砌體結構經受了地震的考驗。經過設計和構造上的改進和處理，還在7度區和8度區建造了大量的砌體結構房屋。據不完全統計，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構房屋建筑面積已達70－80億m2［4］。

二新材料、新技術、新結構的研究與應用

60年代以來，我國粘土空心磚的生產和應用有較大的發展，在南京建造了6－8層的空心磚承重的旅館。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%、墻厚減小20%，節省砂漿20～30%，砌筑工時少20－25%，墻體造價降低19～23%。根據節能進一步要求，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380240190、孔洞率為40%的燒結保溫空心磚，這種保溫磚的密度為1012kg/m3，抗壓強度10.5Mpa，熱阻1.649m2K/W。在主要力學和熱工性能的指標接近或達到國際同類產品的水平［5］?！抖嗫状u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余年來，采用砼、輕骨料砼或加氣砼，以及利用河砂、各種工業廢料、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展。1958年建成采用砌塊作墻體的房屋，經過四十多年的實踐，砌塊墻體已成為我國墻體革新的有效途徑之一。砌塊種類、規格較多，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［6］，1996年全國砌塊總產量約為2500萬m3，各類砌塊建筑

約5000萬m2，近十年砼砌塊與砌塊建筑的年遞增都在20%左右，尤其以大中城市推廣迅速，以上海推廣砌塊建筑為例，1994年約50萬m2，1995年100萬m2，1996年約150萬m2，到1999年一季度累計完成的砌塊建筑450萬m2。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年代就著手和進行試點工作，如1982年建成的廣西區科委十層砌塊住宅試驗樓、1986年建成的廣西區建二公司十一層小砌塊試驗樓，［7］為我國砌塊中高層的發展作了開創性的工作。從90年代初期，在總結國內外配筋砼砌塊試驗研究經驗的基礎上，我國在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代表性和針對性的試點工程［10］，如1997年建成的盤錦市國稅局15層砌塊住宅，1998年建成的上海砼空心磚塊配筋砌體住宅試點工程［8］。試點工程實踐表明，中高層配筋砌塊建筑具有明顯的社會經濟效益：前者15層砌塊建筑，節省鋼材45%、土建造價降低18%；上海18層節約鋼材25%，土建造價降低7.4%。因此，將中高層配筋砌塊結構體系納入到我國砌體結構設計規范中是理所當然的。由此可見，作為粘土磚的主要替代材和某些功能強于粘土磚的砌塊的發展前景是非常好的。

我國在50年代～70年代，采用預制大型墻板建造多層住宅，如采用振動磚墻板、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澆外砌的混合結構建造中高層建筑，取得了較好的經濟效益。最近幾年清華大學開展了多層大開間砼核心筒、砌體外墻的混合結構的試驗研究和小規模試點工程，在改進和擴展砌體結構的性能和應用范圍作了有益的探索。［12、13］

我國配筋砌體應用研究起步較晚，60年代衡陽和株州一些房屋的部分墻、柱采用網狀配筋砌體承重，節省綱材和水泥。1958～1972年在徐州采用配筋磚柱建筑了12－24m、吊車起重量50－200t的單層廠房36萬m2，使用情況良好。70年代以來，尤其是1975年海城—營口地震和1976年唐山大地震之后，對設置構造柱和圈梁的約束砌體進行了一系列的試驗研究，其成果引入我國抗震設計規范。在此基礎之上，通過在磚墻中加大加密構造柱形成所謂強約束砌體的中高層結構的研究取得了可喜的成果。如遼寧省沈陽市、江蘇徐州、湖南長沙、蘭州等地先后建造了8～9層上百萬m2的這類建筑，獲得了較好的經濟效益。這些研究成果有的已納入到地方標準或國家標準［14、15、16］。這是我國科研工在粘土磚砌體低強材料情況下，向中高層作出的貢獻。利用如此低的砌體材料在地震區建造如此之高的建筑唯有中國！

和約束配筋砌體對應的是所謂均勻配筋砌體，即國外廣泛應用的配筋砼砌塊剪力墻結構，這種砌體和綱筋砼剪力墻一樣，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力墻結構，它是利用配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。配筋砌體具有強度高、延性好，和鋼筋砼剪力墻性能十分類似，可以用于大開間和高層建筑結構［6］。如美國抗震規范規定，配筋砌體的適用范圍同鋼筋砼結構。我國在80年代初期主持編制國際標準《配筋砌體設計規范》［11］起至今對其進行了較為系統的試驗研究［7、8、9］，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，如廣西的10－11層、盤錦的15層、上海的18層等。目前正在籌建的配筋砌塊高層有首鋼十八層配筋砌塊住宅工程，遼寧撫順6棟16層砌塊住宅、哈爾濱2棟18層砌塊住宅等?？梢娕浣钇鲶w中高層的研究和應用具有十分廣闊的前景。

我國有著用磚砌筑拱和券的豐富經驗，解放以來，又向新的結構形式和大跨度方向發展。50－60年代修建了一大批磚拱屋蓋和樓蓋，還建成了10.511.3m的扁球形磚殼屋蓋，1616m的雙曲扁球型磚薄殼和40m直徑的園形球磚殼。60年代南京用帶勾空心磚建成1410m雙曲扁殼屋蓋倉庫，以及10m直徑的園形殼屋蓋油庫，在西安建成了24m雙曲扁殼屋蓋等。70年代我國還在閩清梅溪大橋工程中建成88m跨的雙曲磚拱橋等。

三砌體結構理論研究與計算方法

解放前直至1950年我國談不上有任何結構設計理論。國家建委于1956年批準在我國推廣應用蘇聯《磚石及鋼筋磚石結構設計標準和技術規范》NUTY120－55，直到60年代。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、無筋砌體受壓構件的承載力計算、按剛彈性方案考慮房屋的空間工作，以及有關構造措施方面具有我國特色。在此基礎上于1973年頒布了國家標準《磚石結構設計規范》GBJ3－73。這是我國第一部磚石結構設計規范。從此使我國的砌體結構設計進入了一個嶄新的階段。70年代中期至80年代末期，為修訂GBJ3－73規范，我國對砌體結構進行了第二次較大規模的試驗研究，其中收集我國歷年來各地試驗的砌體強度數據4023個，補充長柱受壓試件近200個，局壓試件100多個，墻梁試件200多根及2000多個有限元分析數據和進行了11棟多層的磚房空間性能實測和大量的理論分析工作等。這樣在砌體結構的設計方法、多層房屋的空間工作性能、墻梁的共同工作，以及砌塊的力學性能和砌塊房屋的設計方面取得了新的成績。此外對配筋砌體、構造柱和砌體房屋的抗震性能方面也進行了許多試驗研究。相繼出版了《中型砌塊建筑設計與施工規范》JGJ5－80、《砼小型空心砌塊建筑設計與施工規程》JGJ14－82、《冶金工業廠房鋼筋砼墻梁設計規程》YS07－79、《多層磚房設置鋼筋砼構造柱抗震設計與施工規程》JGJ13－82等，非凡是《砌體結構設計規范》GBJ3－88，使我國砌體結構設計理論和方法趨于完善。我國砌體結構可靠度的設計方法，已達到當前的國際先進水平。對于多層砌體房屋的空間工作，在墻梁中考慮墻和梁的共同工作和局壓設計方法等專題的研究成果在世界上處于領先地位。近10余年來，非凡是《砌體結構設計規范》GBJ3－88頒行后，進入了第三次較大規模的修訂時期。如1995年頒行的《砼小型空心磚塊建筑技術規程》JGJ/T14－95，通過試驗增強抗震構造措施，使原規范可增加一層，擴大了地震區的應用范圍。1999年6月1日頒行的《砌體工程施工及驗收規范》GB50203－98，取代了《磚石工程施工及驗收規范》GB203－83。它主要補充了近年來新型材料和配筋砌體施工技術、施工質量控制等級方面的內容。目前正在修編的《砌體結構設計規范》GBJ3－88，主要在砌體結構可靠度方面、配筋砼砌塊砌體、墻梁的抗震方面作了調整和補充。砌體結構可靠度，根據我國當前國情，作了適當的上調。這樣作主要為促進采用較高等級的砌體材料，提高耐久性和適當提高抗風險能力。配筋砌體，非凡是配筋砼砌塊中高層，根據我國主編的國際標準《配筋砌體結構設計規范》和我國近年來各地較大規模的試驗研究和試點建筑的經驗，使我國配筋砌體的理論更完善，應用范圍和限制有了較大的擴展和突破。如其應用范圍，已達到鋼筋砼剪力墻的適用范圍。配筋灌孔砼砌塊砌體是作為一個體系納入到砌體規范中的，它的未來的實施，對促進我國砌塊結構向高檔次發展具有重要作用。

另外本次修訂增補了墻梁在地震區的設計方法，進一步擴大了這種結構形式的使用范圍。另外根據多年來砌體結構，非凡是新型墻體材料結構的溫度裂縫、干燥收縮裂縫普遍比較嚴重，進行深入研究后，增加了比較有效的抗裂構造措施。

我國砌體結構理論近年來有較大提高，反映在《砌體結構設計規范》GBJ3－88頒行前后，陸續出版了許多教材和著作，如丁大鈞主編的《砌石結構》、《砌體結構學》、施楚賢主編的《砌體結構理論與設計》，以及《砌體結構論文集》、《砌體結構設計手冊》等。這些對促進我國砌體結構的發展有一定作用。

四展望

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性能、易于取材、生產和施工，造價低廉，致今仍成為我國主導的建筑材料。但是我國的砌體材料普遍存在著自重大、強度低、生產能耗高、毀田嚴重、施工機械化水平較低，和耐久性、抗震性能較差等弊病。因此我認為要針地這些問題開展下列方面的工作。

1、積極開發節能環保形的新型建材［3］

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6月聯大巴西里約熱內盧環境和發展世界各國首腦會議，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，盡可能對廢棄物的再利用和凈化。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，遵照同志“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……?！钡闹甘揪?，迅速行動起來，廣泛研制“綠色建材”產品，取得了初步成果。

1）加大限制高能耗、高資源消耗、高污染低效益的產品的生產力度。如對粘土磚國家早就出臺了減少和限制的政策。近年的限制力度越來越大，如北京、上海等城市在建筑上不準采用粘土實心磚，這間接地促進了其它新材的發展。

2）大力發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。這些制品我國80年代以前生產量曾達2.5億塊，吃掉工業廢渣幾百萬噸，但由于種種原因大多數廠家已停產，致使粘土磚生產回潮。今后應加大科研投入、改進工藝、提高產品性能和強度等級、降低成本，向多功能化發展。

3）利用頁巖生產多孔磚。我國頁巖資源豐富，分布地域較廣。燒結頁巖磚具有能耗低、強度高、外觀規則，其強度等級可達MU15～MU30，可砌清水墻和中高層建筑。頁巖磚在四川、湖北和大連等地已初步應用。如城都的“綿城苑”小區16萬m2的建筑均采用這種磚。

4）大力發展廢渣輕型砼墻板。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，提高砌體施工技術的工業化水平。

5）GRC板的改進與提高。這種板自重輕、防火、防水、施工安裝方便。GRC空心條板是大力發展的一種墻體制品，需用先進的生產工藝和裝配，以提高板的產量和質量。

6）蒸壓纖維水泥板。我國是世界上第三大粉煤灰生產國，僅電力工業年排灰量達上億噸，目前的利用率僅為38%。其實粉煤灰經處理后可生產價值更高的墻體材料。如高性能砼砌塊、蒸壓纖維增強粉煤灰墻板等。它具有容重低、導熱系數小、可加工性強、顏色白凈的特點，目前全國的產量已達700萬m2。

7）大力推廣復合墻板和復合砌塊。目前國內外沒有單一材料，既滿足建筑節能保溫隔熱，又滿足外墻的防水、強度的技術要求。因此只能用復合技術來滿足墻體的多功能要求。如鋼絲網水泥夾芯板。目前看來，現場濕作業，抹灰后難以克服龜裂現象有待改進。

復合砌塊墻體材料，也是今后的發展方向，如采用礦渣空心磚、灰砂砌塊、砼空心砌塊中的任一種與絕緣材料相復合都可滿足外墻的要求，目前已有少量生產。我國在復合墻體材料的應用方面已有一定基礎，宜進一步改善和完善配套技術，大力推廣，這是墻體材料“綠色化”的主要出路。

2、發展高強砌體材料

目前我國的砌體材料和發達國家相比，強度低、耐久性差。如粘土磚的抗壓強度一般為7.5～15Mpa，承重空心磚的孔隙率≤25%。而發達國家的抗壓強度一般均達到30～60Mpa，且能達到100Mpa，承重空心磚的孔洞率可達到40%，容重一般為13KN/m3，最輕可達0.6KN/m3。根據國外經驗和我國的條件，只要在配料、成型、燒結工藝上進行改進，是可以顯著提高燒結磚的強度和質量的。如我國中美合資大連太平洋磚廠可生產出20Mpa～100Mpa的頁巖磚。由于強度高、耐久性、耐磨性和獨特的色彩，可作清水墻和裝飾材料，已出口和廣泛用于高檔建筑。高強塊材具有比低強材料高得多的價格優勢。

根據我國對粘土磚的限制政策，可就地取材、因地植宜，在粘土較多的地區，如西北高原，發展高強粘土制品、高空隙率的保溫磚和外墻裝飾磚、塊材等；在少粘土的地區發展高強砼砌塊、承重裝飾砌塊和利廢材料制成的砌塊等。

在發展高強塊材的同時，研制高強度等級的砌筑砂漿。目前的砂漿強度等級最高為M15。當與高強塊材匹配時需開發大于M15以上的高性能砂漿。我國正在起草的《砼小型空心砌塊砂漿和灌孔砼》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，對推動高強砌體材料結構的發展有重要作用。

根據發展趨勢，為確保質量，發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下混合裝包供給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給這種干拌砂漿，價格約高20%左右。商品砂漿的優點同商品砼。這類砂漿的發展一旦取代傳統砂漿，將是一個多么巨大的變化！

3、繼續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，但需研制和定型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。這些機具對配筋砌塊結構的質量至關重要。

預應力砌體其原理同預應力砼，能明顯地改善砌體的受力性能和抗震能力。國外，非凡是英國在配筋砌體和預應力砌體方面的水平很高。我國80年代初期曾有過研究，但直至最近才有少數專家研究，如重慶建筑大學的駱萬康教授對預應力磚墻的抗震設計提出了建議。［17］

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，通過物理和數學模式，建立精確而完整的砌體結構理論，是世界各國關心的課題。我國在這方面的研究具有較好的基礎，有的題目有一定的深度，［18］繼續加強這方面的工作十分有利，對促進砌體結構發展也有深遠意義。為此還必須加強對砌體結構的實驗技術和數據處理的研究，使測試自動化，以得到更精確的實驗結果。

正如一位資深砌體結構學者，E、A、James指出“砌體結構經歷了一次中古歐洲的文藝復興，其有吸引力的功能特性和經濟性，是它獲得新生的關鍵。我們不能停留在這里。我們正在進一步賦予砌體結構的新的概念和用途”。我們對砌體結構的未來布滿信心，在黨的方針政策的正確指引下，堅持科學態度，敢于創新，不斷努力，為我國及世界的砌體結構的發展作出更大的貢獻。

參考文獻

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2、施楚賢主編.砌體結構理論與設計.中國建筑工業出版社.1992.

3、周玉琴等.淺談新世紀“綠色建材”在國內外發展趨勢.天津墻改辦.墻改與節能.1999.

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.1999.7

5、鄭墨林.燒結保溫空心砌塊的性能與應用初探.天津墻改辦.墻改與節能.1999.

6、苑振芳.砼砌塊建筑發展現狀及展望.工程建設標準化.1998.

7、廣西建科所.抗震設防配筋小砌塊高層建筑研究—成果鑒定資料.1987.12

8、肖小松.砼砌體的性質.同濟大學博士后工作報告.1998.5

9、謝小軍.砼小砌塊砌體力學性能及其配筋砌體抗震性能的研究.湖南大學碩士論文.1998

10、苑振芳.15層配筋砌塊住宅試點工程簡介.施工技術.1998.

11、苑振芳.國際標準《配筋砌體結構設計與施工規范》簡介.工程建設標準化.1995.

12、方鄂華等.砼筒一組合墻及開洞組合墻模型試驗及承載力研究.建筑技術.1997

13、王紹豪等.帶砼筒大開間磚混結構靈活住宅結構設計建議.建筑技術.1997

14、沈陽市建設標準《鋼筋砼—磚組合墻結構技術規程》SYJB2－95

15、江蘇省地方標準《約束磚砌體建筑技術規程》DB32/113－95

16、甘肅省標準《中高層磚墻與砼剪力墻組合砌體結構設計與施工規程》DBJ25－56－95

17、駱萬康.關于砌體抗剪力強度計算與集中式預應力磚墻抗震設計的建議.99’全國砌體結構學術會議論文集.1999.9

18、肖小松.砌體結構的力學性質及數值模擬.同濟大學申請博士學位