简论砌体结构的发展前景

砌体结构在我国有着悠久的历史，在我国大部分的建筑结构中应用的都是砌体结构，虽然近几年来我国的砌体结构已经得到了不断的更新和改善，但是与发达国家相比，还是存在着一定的差距，所以我们还应该向着绿色材料的砌体结构的方向发展。

砌体（砖混结构）是由块体和砂浆砌筑而成的墙或柱，包括砖砌体、砌块砌体、石砌体和墙板砌体，砌体在一般的工程建筑中，砌体占整个建筑物自重的约1/2，用工量和造价约各占1/3，是建筑工程的重要材料。长期以来，我国占主导地位的砌体材料烧结钻土砖已有二千多年的历史，与黏土瓦并称为“秦砖汉瓦”。但是，这种砌体材料需要大量黏土作原材料，为有效地保护耕地，国家要求尽量不用黏土砖。砌体材料正朝着充分利用各种工业废料，轻质、高强、空心、大块、多功能的方向发展。砌体结构（masonry structure） 是由块材和砂浆砌筑而成的墙，柱作为建筑物主要受力构件的结构。

砌体结构包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。

砌体结构分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。砌体结构在我国应用很广泛，这是因为它可以就地取材，具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能。较钢筋混凝土结构节约水泥和钢材，砌筑时不需模板及特殊的技术设备，可节约木材。砌体结构的缺点是自重大、体积大，砌筑工作繁重。由于砖、石、砌块和砂浆间粘结力较弱，因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很低。由于其组成的基本材料和连接方式，决定了它的脆性性质，从而使其遭受地震时破坏较重，抗震性能很差，因此对多层砌体结构抗震设计需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施以提高其延性和抗倒塌能力。此外，砖砌体所用粘土砖用量很大，占用农田土地过多，因此把实心砖改成空心砖，特别发展高孔洞率、高强度、大块的空心砖以节约材料，以及利用工业废料，如粉煤灰、煤渣或者混凝土制成空心砖块代替红砖等都是今后砌体结构的方向。

砌体结构是最古老的一种建筑结构。我国的砌体结构有着悠久的历史和辉煌的纪录。在历史上有举世闻名的万里长城，它是两千多年前用“秦砖汉瓦”建造的世界上最伟大的砌体工程之一；建于北魏时期我国古代砌体结构（4张）的河南登封嵩岳寺塔为高40米的砖砌密檐式塔；建于隋大业年问的河北赵县安济桥，净跨37.37米，全长50.82米，宽约9米，拱高7.2米，为世界上最早的空腹式石拱桥，该桥已被美国土木工程学会选为世界第12个土木工程里程碑；还有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；所有这些都是值得我们自豪和继承的。

前苏联是世界上最先建立砌体结构理论和设计方法的国家，20世纪40年代之后进行了较系统的试验研究，20世纪50年代苏联提出了砌体结构按极限状态设计方法。

11年美国芝加哥建造了一幢17层砖房，由于当时的技术条件，其底层承重墙厚1.8 m。

1957年瑞士苏黎世采用强度为58.8 MPa，空心率为28%的空心砖建成一幢19层塔式住宅，墙厚才380 mm，引起了各国的兴趣和重视。欧美各国加强了对砌体结构材料的研究和生产，在砌体结构的理论研究和设计方法上取得了许多成果，推动了砌体结构的发展。

总体来看，国外砖的强度一般均达30—60 MPa，而且能生产高于100 MPa的砖。国外空心砖的表观密度一般为13kN/m3，轻的达6kN/m3。 国外采用的砂浆强度也很高，美国标准ASTMC 270规定的M，S，N三类水泥石灰混合砂浆，抗压强度分别为25.5 MPa，20MPa，13.9 MPa，德国砂浆为13.7—14.1 MPa。 美国Dow化学公司已生产“Sarabond”高粘结强度的砂浆（掺有聚氯乙烯乳胶），抗压强度可超过55 MPa，用这种砂浆砌筑强度为41 MPa的砖，其砌体强度可达34 MPa。 国外早在20世纪70年代砖砌体抗压强度已达20MPa以上，接近或超过普通混凝土强度。

国外砌块生产发展也很快，在一些国家20世纪70年代砌块产量就接近砖的产量。 国外采用砌体作承重墙建筑了许多高层房屋。1970年在英国诺丁汉市建成一幢14层房屋（内墙230nlm，外墙270 mm）与钢筋混凝土框架相比上部结构造价降低7.7%。 美国、新西兰等国采用配筋砌体在地震区建造高层可达13-20层。如美国丹佛市17层的“五月市场”公寓和10层的振克兰姆塔楼等，前者高度50 m，墙厚仅280 mm。 英国利物浦皇家教学医院10层职工住宅是欧洲最高的半砖厚（102.5 mm）薄壁墙。新西兰允许在地震区用配筋砌体建造7-12层的房屋，因为它们在一定范围内与钢筋混凝土框架填充墙相比具有较好的适用性和经济价值。

美国加州帕萨迪纳市的希尔顿饭店为13层高强混凝土砌块结构，经受圣佛南多大地震后完好无损，而毗邻的一幢10层钢筋混凝土结构却遭受严重破坏。

国外采用高粘度粘合性高强砂浆或有机化合物树脂砂浆甚至可以对缝砌筑。 在设计理论方面，20世纪60年代以来欧美许多国家逐渐改变长期沿用的按弹性理论的容许应力设计法。英国标准协会1978年编制了《砌体结构实施规范》，意大利砖瓦工业联合会于1980年编制的《承重砖砌体结构设计计算的建议》均采用极限状态设计方法。

砌体结构发展趋势：

1、使砌体结构适应可持续性发展的要求。传统的小块粘土砖以其耗能大、毁田多，运输量大的缺点越来越不适应可持续发展和环境保护的要求。对其改革势在必行。发展趋势是充分利用工业废料和地方性材料。例如，用粉煤灰、炉渣、矿渣等垃圾或废料制砖或者板材，可变废为宝，用河泥、湖泥、海泥制砖等。

2、发展高强、轻质、高性能的材料。发展高强、轻质的空心块体，能使墙体之中减轻，生产效率提高，保温性能良好，且受力更加合理，抗震性能也得到提高。发展高强度、高粘结胶合力的砂浆，能有效的提高砌体的强度和抗震性能。

3、采用新技术、新的结构体系和新的设计理论。配筋砌体有良好的抗震性能。采用工业化生产、机械化施工的板材和大型砌块等可以减轻劳动强度、加快施工进度。对墙体加预应力也是一种有效的办法。

4、 发展高强轻质的砌体材料

目前我国的砌体材料与发达国家相比存在着强度低、耐久性差的问题。如粘土砖的抗压强度。我国一般为7.5～15Mpa，承重空心砖的孔隙率≤25%，体积质量一般为4KN/m3.而发达国家的砖抗压强度一般均达到30～60Mpa，甚至可达到100Mpa，承重空心砖的孔洞率可达到40%～60%，体积质量一般为1.3KN/m3，最轻的可达到0.6KN/m3.

5、进一步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，但需研制和定制生产砌块建筑施工用的机具，如铺砂浆器、小直径振捣棒、小型灌孔砼浇注泵、小型钢筋焊机、灌孔砼检测仪等。这些机具对保证配筋砌块结构的质量至关重要。这种砌体的原理同预应力砼，能明显改善砌体的受力性能和抗震性能。国外在预应力砌体和配筋砌体方面的水平很高。我国直到最近才有少数专家对其研究。

6、加强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，通过数学和力学模式，建立完善而精确的砌体结构理论，是全世界各国都关心的课题。我国在这方面有较好的基础，但目前跟发达国家相比还有较大的差距，因此应继续加强这方面的工作，加强对砌体结构的试验技术和数据处理的研究对促进砌体结构发展有着深远的意义。