王仁強(qiáng)

摘要：砌體結(jié)構(gòu)在我國(guó)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(guò)近幾十年我國(guó)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(guó)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(guó)砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程的同時(shí)，提出我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)未來(lái)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(guò)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(guó)已有相當(dāng)長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，特別是建國(guó)以來(lái)，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(guó)已從過(guò)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(lái)，我國(guó)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(lái)，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(wú)熟料水泥煤渣混凝土砌塊和粉煤灰硅酸鹽砌塊等在我國(guó)也有了較大發(fā)展，此外，我國(guó)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(guó)際先進(jìn)水平，豐富了我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)理論和設(shè)計(jì)方法。在國(guó)外，砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展也有很長(zhǎng)的歷史，并得到了廣泛的使用。砌體結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)用于低層、多層建筑，也用于高層建筑；不僅用于非地震區(qū)，也用于地震區(qū)，并經(jīng)受了20多年的地震考驗(yàn)，表現(xiàn)出良好的抗震性能。在設(shè)計(jì)理論方面，許多國(guó)家改變了長(zhǎng)期沿用按彈性理論的容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法的傳統(tǒng)，積極采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC179）正在編制國(guó)際砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用以近似概率理論為基礎(chǔ)的安全度法則，這將使砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法提高到一個(gè)新的水平。

1 我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 新型材料和技術(shù)的應(yīng)用 60年代以來(lái)，我國(guó)粘土空心磚（多孔磚）的生產(chǎn)和應(yīng)用有了很大的發(fā)展，在南京建造了8層空心磚承重的大橋旅館。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％，減少墻厚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)進(jìn)一步節(jié)能要求，近年來(lái)我國(guó)在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，制造出規(guī)格為280mm×2~XlU1]×19、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主要力學(xué)和熱工性能指標(biāo)接近或達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的水平。同時(shí)《多孔磚砌體設(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多年來(lái)，采用砼、輕骨料砼或加氣砼，以及利用砂、各種工業(yè)廢料、粉煤灰、煤矸石等制成無(wú)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(guó)有較大的發(fā)展。砌塊種類、規(guī)格很多，其中以中、小型砌塊較為普遍，在小型砌塊中又開(kāi)發(fā)出多種強(qiáng)度等級(jí)的承重砌塊和裝飾砌塊。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1996年全國(guó)砌塊總產(chǎn)量約為2500萬(wàn)立方米，各類砌塊建筑約5000萬(wàn)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(guó)于80年代就著手進(jìn)行試點(diǎn)工作，在幾座城市都做了試驗(yàn)樓，為我國(guó)中高層砌塊建筑的發(fā)展做了開(kāi)創(chuàng)性的工作。90年代初期，在總結(jié)國(guó)內(nèi)外配筋砌塊結(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(kāi)展了更具有代表性、針對(duì)性的試點(diǎn)工程。試點(diǎn)工程實(shí)踐證明，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)體系納入我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中是理所當(dāng)然的。砌塊作為粘土磚的主要替代材料，在某些功能上強(qiáng)于粘土磚，發(fā)展前景是非常好的。和約束配筋砌體對(duì)應(yīng)的是所謂均勻配筋砌體，即國(guó)外廣泛應(yīng)用配筋砼砌塊剪力墻結(jié)構(gòu)，這種砌體和鋼筋砼剪力墻一樣，對(duì)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(jié)構(gòu)，它是利用配筋砌塊剪力墻筋砌塊剪力墻承受結(jié)構(gòu)的豎向和水平作用，是結(jié)構(gòu)的承重和抗側(cè)力構(gòu)件。配筋砌體強(qiáng)度、延性好，和鋼筋砼剪刀墻性能十分類似，可以用于大開(kāi)間和高層建筑結(jié)構(gòu)。我國(guó)從80年代初期主持編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《配筋砌體設(shè)計(jì)規(guī)范》起，對(duì)配筋砌體進(jìn)行了較為系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明用配筋砌體可建造一定高度的既經(jīng)濟(jì)又安全的建筑結(jié)構(gòu)。

1.2 砌體結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展 1950年以前。我國(guó)可說(shuō)談不上有系統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。國(guó)家建設(shè)部于1956年批準(zhǔn)在我國(guó)推廣應(yīng)用原蘇聯(lián)《磚石及鋼筋磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范》。60～70年代初，在我國(guó)有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)和組織下，在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)磚石結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較大規(guī)模的試驗(yàn)研究和調(diào)查，總結(jié)出一套符合我國(guó)實(shí)際，比較先進(jìn)的磚石結(jié)構(gòu)理論、計(jì)算方法和經(jīng)驗(yàn)。在砌體強(qiáng)度計(jì)算公式、無(wú)筋磚體受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算、按彈性方案考慮房屋的空間工作，以及有關(guān)構(gòu)造措施方面都具有我國(guó)特色。

2 對(duì)我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)的展望

砌體結(jié)構(gòu)是由砌塊和砂漿砌筑而成的構(gòu)件，而砌塊有多種材料的砌塊，我國(guó)最古老的砌塊即為磚和石。幾千年來(lái)，由于磚、石具有良好的物理性能，可就地取材、生產(chǎn)和施工方法簡(jiǎn)便，造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以至今仍為我國(guó)主導(dǎo)的建筑材料。解放后我國(guó)也確實(shí)研制出多種材料的砌塊，但都存在著自重大、強(qiáng)度低、生產(chǎn)耗能高、毀田嚴(yán)重、機(jī)械化水平低、耐久和抗震性能差的特點(diǎn)，所有這些都抑制著砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展。因此，我們要針對(duì)這些問(wèn)題，做好以下幾方面的工作。

2.1 發(fā)展高強(qiáng)輕質(zhì)的砌體材料 目前我國(guó)的砌體材料與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在著強(qiáng)度低、耐久性差的問(wèn)題。如粘土磚的抗壓強(qiáng)度。我國(guó)一般為7.5～15Mpa，承重空心磚的孔隙率≤25％，體積質(zhì)量一般為4KN／m3。而發(fā)達(dá)國(guó)家的磚抗壓強(qiáng)度一般均達(dá)到30～60Mpa，甚至可達(dá)到100Mpa，承重空心磚的孔洞率可達(dá)到40％～60％，體積質(zhì)量一般為1.3KN／m3，最輕的可達(dá)到0.6KN／m3。根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)的條件，只要在配料、成型、燒結(jié)工藝上進(jìn)行改進(jìn)，可顯著提高磚的強(qiáng)度和質(zhì)量。根據(jù)我國(guó)對(duì)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(qū)發(fā)展高強(qiáng)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(qū)大力發(fā)展高強(qiáng)砼砌塊，承重裝飾砌塊和利用廢材料制成的砌塊等。在發(fā)展高強(qiáng)塊材的同時(shí)，也需研制高強(qiáng)度等級(jí)的砌筑砂漿。目前最高等級(jí)的砂漿強(qiáng)度為M15。要與高強(qiáng)度的塊材相匹配時(shí)需開(kāi)發(fā)大于M15的高強(qiáng)度砂漿。我國(guó)的《砼小型空心砌塊漿和灌孔砼》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中砂漿的強(qiáng)度等級(jí)為M5～M30，灌孔砼的強(qiáng)度等級(jí)為C20～C40，這是砼砌塊配套材料方面的重要進(jìn)展，對(duì)推動(dòng)高強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)的發(fā)展起著重要的作用。據(jù)預(yù)測(cè)，干拌砂漿和商品砂漿具有很好的市場(chǎng)前景。干拌砂漿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)嚢杓纯伞?/p>

2.2 積極開(kāi)發(fā)研究節(jié)能環(huán)保的新型材料 近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家在實(shí)施《綠色建材》計(jì)劃上取得了較大的進(jìn)展，我國(guó)以1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展首腦會(huì)議為契機(jī)，遵循江澤民同志的“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(lái)，積極研制“綠色建材”產(chǎn)品，并取得了一定的效果。我國(guó)現(xiàn)已加大力度限制高能耗、高資源消耗、高污染、低效益的產(chǎn)品的生產(chǎn)。如對(duì)粘土磚（按1996年生產(chǎn)6000億塊粘土磚就毀掉10萬(wàn)多畝農(nóng)田、耗能6000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤）國(guó)家早就出臺(tái)了限制政策。近年來(lái)力度更大，一些地區(qū)如上海、北京等在建筑上不準(zhǔn)采用粘土實(shí)心磚，其實(shí)這也就間接促進(jìn)了其它新型建材的發(fā)展。如蒸壓灰砂廢渣制品、利用頁(yè)巖生產(chǎn)多孔磚、廢渣輕型砼墻板、GRC板、蒸壓纖維水泥板、復(fù)合墻板和砌塊就是近幾年發(fā)展起來(lái)的幾種新型建材制品。

2.3 進(jìn)一步加強(qiáng)配筋砌體和預(yù)應(yīng)力砌體的研究 我國(guó)雖已初步建立了配筋砌體結(jié)構(gòu)體系，但需研制和定制生產(chǎn)砌塊建筑施工用的機(jī)具，如鋪砂漿器、小直徑振搗棒、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)保證配筋砌塊結(jié)構(gòu)的質(zhì)量至關(guān)重要。這種砌體的原理同預(yù)應(yīng)力砼，能明顯改善砌體的受力性能和抗震性能。國(guó)外在預(yù)應(yīng)力砌體和配筋砌體方面的水平很高。我國(guó)直到最近才有少數(shù)專家對(duì)其研究。

2.4 加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)理論的研究 進(jìn)一步研究砌體結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理和受力性能，通過(guò)數(shù)學(xué)和力學(xué)模式，建立完善而精確的砌體結(jié)構(gòu)理論，是全世界各國(guó)都關(guān)心的課題。我國(guó)在這方面有較好的基礎(chǔ)，但目前跟發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大的差距，因此應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)這方面的工作，加強(qiáng)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理的研究對(duì)促進(jìn)砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。