砌体结构的发展简史、特点及展望

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随着科技的不断发展，出现了许多新型的材料，但是仍然动摇不了砌体结构在房屋建筑中重要地位，砌体结构在当今土木工程中仍然是一种重要的房屋建筑结构形式。本文简要介绍砌体结构悠久的发展历史，再结合砌体结构发展历史，概括出砌体结构的特点，然后在当今社会的不断进步，人们对环境的要求不断提高的大背景下，从新结构、新材料、新体系等方面阐述未来砌体结构的发展趋势。

关键词：砌体结构、特点、展望

一、砌体结构的发展简史
砌体结构在我国有着悠久的发展历史，其中石砌体和砖砌体在我国更是源远流长，构成了我国独特文化体系的一部分。

考古资料表明，我国早在5000年前就建造有石砌体祭坛和石砌围墙。我国隋代开皇十五年至大业元年，即公元595-605年由李春建造的河北赵县安济桥，是世界上最早建造的空腹式单孔圆弧石拱桥。据记载我国闻名于世的万里长城始建于公元前7世纪春秋时期的楚国，在秦代用乱石和土将秦、燕、赵北面的城墙连成一体并增筑新的城墙，建成闻名于世的万里长城。人们生产和使用烧结砖也有3000年以上的历史。我国在战国时期已能烧制大尺寸空心砖。南北朝以后砖的应用更为普遍。建于公元523年的河南登封嵩岳寺塔，平面为十二边形，共15层，总高43.5米，为砖砌单筒体结构，是中国最早的古密檐式砖塔。

砌块中以混凝土砌块的应用较早，混凝土砌块于1882年问世，混凝土小型空心砌块起源于美国，第二次世界大战后混凝土砌块的生产和应用技术传至美洲和欧洲的一些国家，继而又传至亚洲、非洲和大洋洲。

20世纪上半叶我国砌体结构的发展缓慢，建国以来，我国砌体结构得到迅速发展，取得了显著的成绩。近几年，砖的年产量达到世界其他各国砖年产量的总和，90%以上的墙体均采用砌体材料。我国已从过去用砖石建造低矮的民房，发展到现在建造大量的多层住宅、办公楼等民用建筑和中小型单层工业厂房、多层轻工业厂房以及影剧院、食堂等建筑。20世纪60年代以来，我国小型空心砌块和多孔砖生产及应用有较大发展，近十年砌块与砌块建筑的年递增量均在20%左右。20世纪60年代末我国已提出墙体材料革新，1988年至今我国墙体材料革新已迈入第三个重要阶段。2000年我国新型墙体材料占墙体材料总量的28%，超过“九五”计划20%的目标，新型墙体材料达到2100亿块标准砖，共完成新型墙体材料建筑面积3.3亿平方米。

20世纪90年代以来，在吸收和消化国外配筋砌体结构成果的基础上，建立了具有我国特点的钢筋混凝土砌块砌体剪力墙结构体系，大大地拓宽了砌体结构在高层房屋及其在抗震设防地区的应用。还应指出20世纪60年代初至今，在有关部门的领导和组织下，在全国范围内对砌体结构作了较为系统的试验研究和理论探讨，总结了一套具有我国特色、比较先进的砌体结构理论、计算方法和应用经验。《砖石结构设计规范》（GBJ 3-73）是我国根据自己研究的成果而制定的第一部砌体结构设计规范。《砌体结构设计规范》（GBJ 3-88）在采用以概率理论为基础的极限状态设计方法、多层砌体结构中考虑房屋的空间工作以及考虑墙和梁的共同工作设计墙梁等方面已达世界先进水平。新颁布的《砌体结构规范》（GB 50003-2001）标志着我国建立了较为完整的砌体结构设计的理论体系和应用体系。这部标准既适用于砌体结构的静力设计又适用于抗震设计，既适用于无筋砌体结构的设计又适用于较多类型的配筋砌体结构设计，既适用于多层砌体结构房屋的设计又适用于高层砌体结构房屋的设计。

在国外砌体结构的发展也有很长的历史并得到了广泛的使用。砌体结构不仅应用于低层、多层建筑也用于高层建筑不仅用于非地震区也用于地震区并经受了20多年的地震考验表现出良好的抗震性能。在设计理论方面许多国家改变了长期沿用按弹性理论的容许应力设计方法的传统积极采用极限状态设计方法。目前国际标准化组织砌体结构技术委员会ISO/TC179正在编制国际砌体结构设计规范采用以近似概率理论为基础的安全度法则这将使砌体结构的设计方法提高到一个新的水平。

二、砌体结构的特点
从古至今，砌体结构之所以在国内外获得广泛的应用，是这种建筑材料所具有的优点密不可分的。砌体结构的优点主要有：

1）、容易就地取材。赚主要用黏土烧制；石材的原料是天然石；砌块可以用工业废料和矿渣制作，来源方便，价格低廉。

2）、砖、石或砌块砌体具有良好的耐火性和较好的耐久性。这使得砌体结构的构件能够长时间使用，应用也较广。

3）、砌体砌筑时，不需要模板和特殊的施工设备。在寒冷的地区，冬季可用冻结法砌筑，不需要什么特殊的保温措施。

4）、砖墙和砌块墙体具有良好的隔声、隔热和保温性能。所以砌体既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。

但是和其他建筑材料相比，砌体结构也有不足之处，其主要缺点表现在：与钢和混凝土相比，砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量较多，自重大；砌体施工时劳动量大；砌体的抗拉强度和抗剪强度都很低，因而抗震性能较差。

三、对砌体结构的展望
砌体是指由块体（包括粘土砖、空心砖、砌块、石材等）和砂浆通过砌筑而成的建筑材料，由砌体砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构体系就是砌体结构。而块体又有多种材料的砌块，我国最古老的砌块即为砖和石。几千年来由于砖、石具有良好的物理性能、可就地取材、生产和施工方法简便、造价低廉等优点，所以至今仍为我国主导的建筑材料。解放后我国也确实研制出多种材料的砌块但都存在着自重大、强度低、生产耗能高、毁田严重、机械化水平低、耐久和抗震性能差等缺点，所有这些都抑制着砌体结构的发展。因此我们要针对这些问题做好以下几方面的工作：

 1、发展高强、轻质、高性能的砌体材料
发展高强、轻质的空心块体，不仅能使墙体自重减轻，生产效率提高，而且可提高墙体的保温隔热性能，且受力更加合理，抗震性能也可以得到提高。这方面已有很大进展。

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7.515Mpa承重空心砖的孔隙率≤25，体积质量一般为4KNm3。而发达国家的砖抗压强度一般均达到3060Mpa甚至可达到100Mpa，承重空心砖的孔洞率可达到4060体积质量一般为1.3KNm3，最轻的可达到0.6KNm3。根据国外的经验和我国的条件，只要在配料、成型、烧结工艺上进行改进可显著提高砖的强度和质量。根据我国对粘土砖的限制政策，可因地制宜、就地取材在粘土较多的地区发展高强度粘土砖、高空隙率的保温砖和外墙装饰材料等。而在少粘土的地区，大力发展高强混凝土、砌块承重装饰砌块和利用废材料制成的砌块等。

在发展高强块材的同时，也需研制高强度等级的砌筑砂浆。目前最高等级的砂浆强度为M15。要与高强度的块材相匹配时，需开发大于M15的高强度砂浆。我国的《混凝土小型空心砌块浆和灌孔混凝土》行业标准中砂浆的强度等级为M5-M30，灌孔砼的强度等级为C20-C40，这是混凝土砌块配套材料方面的重要进展，对于推动高强材料结构的发展起着重要的作用。据预测干拌砂浆和商品砂浆具有很好的市场前景，干拌砂浆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。

 2、使砌体结构适应可持续发展的要求
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。对其进行革新势在必行，这方面的发展趋势是充分利用工业废料和地方性材料，例如粉煤灰、煤渣、矿渣、炉渣等工业废料制砖或板材，可变废为宝。用湖泥河泥或海泥制砖，则可疏通淤积的水道。

 3、采用新技术新的结构体系和新的设计理论
组合砖墙配筋砌体有良好的抗震性能，在国外已获得较广泛的应用，可用于建造高达20层的房屋，成为很有竞争力的结构形式。我国虽已初步建立了配筋砌体结构体系，但需研究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混凝土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，我国在这方面还有很大的发展空间。

 4、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，使砌体结构这种古老而有生命力的结构形式更好地造福人类。

参考文献：

     高向玲、蔡惠菊、刘威.《砌体结构》.中国建筑工业出版社.2012

     丁大钧.《砌体结构》教学刍议.建筑结构.1999.(3)