砌体结构设计相关文献综述

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 近年来，随着我国建筑结构技术的迅速发展，各种新材料、新技术、新工艺的应用层出不穷。混凝土结构广泛应用于工程建设，而钢筋混凝土结构更已成为发展高层建筑的主要材料。砌体结构是一种历史悠久的结构，长期以来在土木工程中被广泛应用。随着砌体材料工业的发展和科学研究的不断深入，砌体结构的应用也在不断扩大[1]。
混凝土结构系指由混凝土和钢筋两种基本材料组成的一种能共同作用的结构材料[2]。采用混凝土作为建筑结构材料，主要是因为混凝土的原材料来源丰富，钢材用量较少，结构承载力和刚度大啊，防火性能好，造价便宜。钢筋混凝土结构具有良好的受力性能，能充分发挥混凝土及钢筋的力学性能，比钢结构耐火时间长[3]。因此，它优于纯钢结构。砌体结构是砖砌体、砌块砌体、石砌体建造的结构的统称，又称砖石结构[1]。主要优点有便于就地取材，可利用工业废料，技术性能好，耐久性、耐火性好，具有较好的保温隔热性能，施工简便，便于操作，经济性好，造价较低[4]。由于砌体的抗压强度较高而抗拉强度很低，因此，砌体结构构件主要承受轴心或小偏心压力，而很少受拉或受弯，一般民用和工业建筑的墙、柱和基础都可采用砌体结构。与钢材和混凝土相比，砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量多自重大，其砌筑基本是手工方式，施工劳动量大，抗压强度和抗剪强度都很低，抗震性能差，使用上受限制[5]。

 
长期的工程实践表明，砌体结构适用于以受压为主的结构，以及便于就地取材的结构，我们要使结构受力合理，满足生产工艺和建筑平面布置要求，同时还要便于施工，所以建筑方案的设计和选型就变得很重要。按荷载传递路线的不同，砌体承重布置方案有以下几种：

 
1）横墙承重方案，楼层的荷载通过板梁传至横墙，横墙作为主要承重竖向构件，纵墙仅起围护、分隔、自承重及形成整体作用。
特点有：横墙较密，房屋横向刚度较大，整体刚度好。外纵墙不是承重墙，因此立面处理比较方便，可以开设较大的门窗洞口。抗震性能较好。横墙间距较密，房间布置的灵活性差，故多用于宿舍、住宅等居住建筑。
2）纵墙承重方案，其受力特点是：板荷载传给梁，再由梁传给纵墙。这时纵墙是主要承重墙。横墙只承受小部分荷载，横墙的设置主要为了满足房屋刚度和整体性的需要，其间距比较大。
特点有：房间的空间可以较大，平面布置比较灵活。房屋的刚度较差，纵墙受力集中，纵墙较厚或要加壁柱。适用于教学楼、实验室、办公楼、医院等。
3）纵横墙承重方案，根据房间的开间和进深要求，有时需采取纵横墙同时承重的方案。
特点有：横墙的间距比纵墙承重方案小。但一般可比横墙承重方案大，房屋的刚度介于前两者之间。
4）内框架承重方案，在外墙承重的同时，有一部分内墙采用钢筋混凝土柱代替，以取得较大的空间。
特点有：横墙较少，房屋的空间刚度较差；墙的带形基础与柱的单独柱基沉降不容易一致；钢筋混凝土柱与砖墙的压缩性能不一样，容易造成不均匀变形而产生次应力，当层数较多时，在设计上应给予考虑。
5）底层框架—剪力墙结构体系。
6）配筋砌块砌体剪力墙承重体系[6]。
由于砌体材料的脆性性质以及抗拉和抗剪强度均较低等特点，使得砌体结构房屋抗震性能相对较差；同时，砌体结构房屋为纵墙、横墙、楼盖等多构件组合而成，如果结构布置不合理，构件之间的连接构造不当，均不利于整体抗震。因此，在地震作用下砌体结构房屋主要发生三种情况的破坏：一是由于房屋结构布置不当引起的破坏，二是由于结构或构件承载力不足引起的破坏，三是由于构件间连接不牢而引起的破坏[7]。
根据上述震害分析，砌体结构房屋应按以下三方面进行抗震设计：
①正确地进行房屋结构布置，注意整个结构的刚度和质量的均匀以及整体作用；
②重视结构构件之间的连接构造，选用合理的构造措施；
③进行地震作用下房屋结构的抗震计算。
地震灾害是人类生存最大的天敌，尽管现代科学技术日新月异，但如何“三标准”地预报地震，仍然是世界级的难题。结合中国国情，根据“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准设防要求，尽量减少地震发生时人民生命财产的损失是广大建筑科技工作者多年来探索和思考的主题，如何提高多层砌体房屋的抗震能力措施有：1.在地基与基础之间增加防震褥垫；2.底部两层内墙增设钢筋网片；3.增加圈梁和构造柱；4.增设“三角形”结构；5.加强楼梯间设防措施；6.设置避难空间；7.改板式悬挑为梁式悬挑；8.加强顶层及附属结构抗震构造设计[8]。
钢筋混凝土砌体结构其荷载效应不仅与外荷载大小相关，还与结构构件的材料、几何特征有关。钢筋混凝土砌体结构在结构整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面优化设计，确定满足荷载效应水平要求的各构件的几何特征和配筋量的优化结果。
城市建设用地利用结构优化就是为了达到一定的生态经济优化目标，依靠一定的科学技术和管理手段，通过调控各类建设用地的供应，对有限的建设用地资源在空间尺度上，多层次进行安排。设计组合和布局，以提高城市土地利用率和效益，维持土地生态系统和相对平衡，实现土地资源的持续利用[10]。
随着现代化建设事业的发展，人民生活水平的提高，对基本建设的质量、节能、环保等要求也越来越高，基本建设的规模越来越大，工程量越来越多，尤其是中小城市和农村的基本建设中，砌体结构仍将占有相当大的比例。但是砌体结构的应用和发展还不平衡、不完善，还需要开展多方面工作，以达到发挥砌体结构的优势，克服砌体结构的缺点，完善砌体结构、扩大砌体结构的应用范围之目的，使砌体结构能够可持续发展[4]。
根据目前世界各国砌体应用概况，我国砌体结构正向适应科技迅猛发展和满足社会需求的现代砌体发展 ，积极开发节能环保型新型建材，发展高强砌体材料，继续加强配筋砌体和预应力砌体研究及加强砌体结构理论的研究[9]。 
 
 
 
参考文献
[1] 杨茂森，郭清燕，梁利生.混凝土与砌体结构[M].北京:北京理工大学出版社，2009:1.
[2] 蓝宗建，朱万福，梁书亭，等.混凝土结构与砌体结构[M].南京:东南大学出版社，2007:3.
[3]《reinforced concrete structures》 R.Park & T.Paulay；
[4] 张惠英，邢秋顺，许锦燕，等.砌体结构设计及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社，2008:4-5.
[5] 徐占发，许大江.砌体结构[M].北京：中国建材工业出版社，2010:2-3.
[6] 候力更，景淋，袁红梅，等.砌体结构设计原理[M].北京:中国计划出版社，2008:236-237.
[7] 董明海，宋丽.砌体结构设计原理[M].西安:西安交通大学出版社，2010:290-292.
[8] 薛海平，赵艳梅，郭勇，等.提高多层砌体房屋抗震能力初探[J].建筑技术，2011，42(1):61-64.
[9] 董明海，宋丽.砌体结构设计原理[M].西安:西安交通大学出版社，2010:7-8
[10] Benabdallah S，Wright J R . Multiple subregion allocation models [J] . Journd of Vrban Planning and Development，ASCE，1992，118(1):24-40.