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建筑工程学院土木1112班2011121281周坤鹏砌体结构研究的新发展【摘要】砌体结构在我国有悠久的应用历史，秦砖汉瓦、万里长城是我们引以自豪的象征。随着人口的增加，耕地资源日趋紧张，为了保护环境节约能源，也不允许挖地烧砖。因此，量大面广的粘土实心砖就将逐步被禁用而退出历史舞台，这样就促使我们面临一场墙体材料革新的历史机遇。同时在经历过多次地震的中国，提高抗震性能也是砌体结构在结构方面应该有一定有发展与创新。【关键词】砌体结构新发展抗震性能一、砌体材料的发展现在一些发达国家的砖抗压强度一般均达到30～60Mpa，且能达到100Mpa，其中，承重空心砖的孔洞率可达到40%。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，是可以显著提高烧结砖的强度和质量的。根据我国对粘土砖的限制政策，可就地取材、因地植宜，在粘土较多的地区，如西北高原，发展高强粘土制品、高空隙率的保温砖和外墙装饰砖、块材等；在少粘土的地区发展高强砼砌块、承重装饰砌块和利废材料制成的砌块等。砼砌块，这是一种以水泥、细石或轻骨料为原材料，经过机械振动压制成型。利用自然或燕汽养护而成的砌体材料。它的特点是原材料水泥具有普遍性，骨料就地取材，生产过程比较节能，强度可以根据不同需要配制。这种墙体材料的最大优点是它的块材形式，一般具有较大的集中孔洞，孔洞率可以达到25%-50%。这些孔洞为块体材料较多地配置钢筋创造了先天条件。因此，它是一种砌体材料走向整体结构的良好形式，也是使砌体结构提高抗震性能的有效途径。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。其他砌体材料，这类材料中还包括生土和石砌体材料，包括以聚笨类材料、水泥及其它骨料掺合制成的新型墙体块材。在发展高强块材的同时，研制高强度等级的砌筑砂浆。根据发展趋势，为确保质量，发展干拌砂浆和商品砂浆具有很好的前景。前者是把所有配料在干燥状态下混合装包供应现场按要求加水搅拌即可。商品砂浆的优点同商品砼，这类砂浆的日益成熟，一定会逐渐取代传统砂浆，而且还会带来巨大的变化。同时，我国砌块应用的实践已经证明，大孔隙率薄壁大体积的砌块仍然采用普通粘土砖砌体使用的砌筑砂浆和注芯材料是不合适的，它粘结性差，强度低，收缩大，使砌块砌体强度低，整体性差、抗震能力弱，这无疑限制了砌块建筑的发展。为此研制出了砌块建筑配套的专用材料，即专用砂浆（粘结性高、流动性低、和易性保水性强、强度增长快）、注芯混凝土（高流动性、低收缩和高强度）保证浇注密实与砌块内壁粘结好，不产生收缩裂缝和与砌块匹配的芯柱混凝土强度，才能保证将砌块、钢筋粘结成整体，成为高强度高延性的配筋砌体结构。二、砌体结构的发展我国是一个多地震国家，六度及六度以区地震区占全国面积的三分之二以上，历次地震表明，砌体结构的震害比较严重，砌体结构技术的发展主要就是抗震技术的发展，必须改进砌体结构的抗震性能，包括延性性能和抗倒塌能力。从提高砌体结构抗震性能的角度来看，大致可将砌体结构形式划分为三类：无筋砌体：这类结构的墙体配筋率在0.07%以下，抗震性能较差，不宜在地震区建造。约束砌体：墙体配筋率在0.07%以上，0.2%以下，这类砌体结构抗震性能较好，适于在地震区建造多层砌体结构。在这类结构体系中，大家较为熟悉的就是构造柱体系。我国在1977年提出了在砌体结构中设置钢筋混凝土构造柱的做法。即在内外墙连接处、墙体交接部位、大洞口及楼梯间角墙等部位，设置后浇的钢筋混凝土柱。目的在于约束受地震开裂后砌体不在地震持时内突然倒塌。这一设想在全国通过了一千多片单层墙体和十余幢建筑整体模型试验得到了证实。构造柱的试验研究表明：砌体中的构造柱对初裂荷载影响不大，提高不多；对砌体的刚度增加也很少；对提高承载能力约在10%-30%左右；但对延性的提高十分明显，可比无构造柱墙体提高3-5倍；特别是对防止房屋突然塌落起到决定性作用。实践经验也证明：按照唐山地震以后的抗震规范设计的，砌体中带有构造柱做法的房屋，己在多次地震中得到了考验，烈度最高时达到9度，震后墙体有开裂，但无一倒塌。因此，宏观震害调查表明：钥筋硅构造柱，对减轻砌体结构震害，防止房屋倒塌具有明显的抗震作用。目前在我国，构造柱的构造做法为一种有效、经济而成功的抗震措施已广泛用于各类砌体结构。七十年代开始被列入抗震设计规范，八、九十年代进一步得到充实和发展。如组合柱体系，即在砌体墙中段设置钢筋砼组合柱，在墙体平面内每间隔一定距离设置钢筋混凝土组合柱，其宽度一般同墙厚、长度和间距根据设计要求。此类设置有组合柱的墙体一般在两端均有按规定设置的构造柱。以这类组合柱组成的墙体称为组合墙体，其抗震性能，特别是墙体的抗剪能力有较大幅度的提高，并对整个建筑的整体弯曲十分有利，是较多层数的砌体结构的一种较好的做法。在提高砌体结构抗震性能、改善砌体脆性性质方面，我国还进行了大量的试验研究工作和试点实践。砌体墙中配置水平钢筋，利用实心或多孔砖中沿墙的高度方向相隔60-300mm配置水平钢筋，砌体墙中设置混凝土水平条带。即在沿砌体墙每隔一定高度上，以现浇细石混凝土60-100mm厚并配置若干根细钢筋或钢筋网。这种做法可以改善砖砌体的脆性性质，使砌体墙裂缝不出现对角主拉应力轨迹的主裂缝，并且使裂缝比较均匀地分布在整个墙面。这样，对砌体墙的抗剪强度可提高15%-30%左右，延性的改善方面也很明显。水平配筋作用的发挥与钢筋两端的锚固程度有直接关系，锚固可靠时，其抗剪性能可比无锚固再提高13%左右。约束砌体结构体系主要用于多层结构，当需要突破抗震设计规范对砌体结构高度的限制时，可以采用配筋砌体体系，从墙体配筋率来衡量，在0.2%以上。近年来以混凝土小型空心砌块为代表的配筋砌体结构发展迅速，在北京、上海、辽宁等地建成了层数达18层的中高层建筑。此类结构从墙体材料、配筋情况来看，完全可纳入钢筋混凝土结构之列，只是从块材型式及砌筑方式，仍将其看作砌体结构。几年来的工程实践表明，采用配筋砌块砌体，同现浇混凝土剪力墙结构相比具有更多的优越性。一是降低配筋率，节约钢材近一半；二是在一定程度上减轻结构自重（15%）；三是降低造价（工程造价可减少10~20%、工效提高50%）；四是改善了变形和延性性能。因此，是一种可供推广应用的新结构体系。对于中高层配筋砌块结构，其地震作用计算及结构抗震验算同以往砌体结构均有所不同。由于高度增加，其计算模型也不能再沿用以剪切变形为主的多层砌体结构，而必须考虑结构的弯曲影响。同时，由于高度增加，结构的自振周期变长，也不能再按多层砌块结构一律假设其基频处于反应谱平台段，应通过计算确定。在内力和位移计算时，如果房屋高度不超过40m,以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度分布比较均匀时，可采用底部剪力法进行地震作用的简化计算，反之就应该采用振型分解反应谱法。在配筋混凝土砌块结构的承载力计算时，也不单是计算砌块墙的受剪承载力，而应按剪力墙结构计算在偏心受压和偏心受拉时砌块砌体剪力墙的斜截面受剪承载能力；配筋砌块砌体剪力墙过梁的斜截面受剪承载能力等。同时，对配筋砌体剪力墙结构中的构造措施，也有了更高的要求。除了上述的砌体结构之外，还产生了预应力砌体结构。预应力砌体的原理近似于预应力混凝土。预应力砌体结构与非预应力砌体结构相比，其破坏程度较轻，裂缝宽度较小，而且对于开洞墙体，预应力结构可以弥补洞口对墙体的削弱，并增强了墙体的矿震性能。预应力能够增强墙体的抗震性能和竖向承载能力，提高砌体结构的高宽比，而且还增强了结构的整体性和气体的抗弯能力。国外，有很多国家已经在实际的工程中加以利用，特别是英国在这方面方面的水平很高。在国内，多是通过刚度较大的墙顶圈梁或压顶梁下其下的砌体的弹性地基梁作用来实现对砌体施加预压。其特点是间接传力，预应力筋少而集中，张拉、锚固和灌浆工作量小。参考文献：1、苑振芳。砼砌块建筑发展现状及展望。工程建设标准化。19982、苑振芳。15层配筋砌块住宅试点工程简介。施工技术。19983、丁大钧。《砌体结构》中国建筑工业出版社20044、施楚贤。《砌体结构》中国建筑工业出版社2007