中国砌体结构的发展与展望？
砌体结构数量多，范围广。
解放以来，中国的砖产量逐年增加。据统计？1980年全国年产量为1600亿砖，1996年增加到6200亿砖，是世界其他国家年产量的总和。砌体在国家基本建设中作为墙体材料，约占90%。砖墙广泛应用于办公室、住宅等民用建筑中。上世纪50年代这种房子一般是3-4层，现在是5-6层，很多城市一般建到7-8层。如今，每年城市住宅建筑面积高达6543.8+0亿m2。根据重庆1980 ~ 1983，新建房屋建筑面积503万m2，其中98%为砖支，50%为7 ~ 7层以上。1972年，建了12层的房子。
砖墙、柱广泛应用于中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房，以及影剧院、食堂、仓库等建筑。
砖石结构也用于建造各种结构。如镇江市建造的顶部外径2.18m、底部外径4.78m、高60m的砖烟囱；80m石材排气塔；湖南建造的高12.4米、直径6.3米、壁厚240毫米的砖砌粮仓；湘东运河是福建利用毛石修建的跨越小芸、东山两县的大型引水工程，全长4400米，高20m，共有258个桥墩，工程浩大。此外，我国在古代造桥技术的基础上，于1959年建成了跨度60m、高52m的石拱桥，随后又建成了最大跨度120m的敞肩式现代公路桥——湖南五潮河大桥。我国已建成10米以上的石拱桥10座(含五潮河大桥)，每座石拱桥都有新的发展，都创造了世界纪录。
中国也积累了在地震地区建造砖石建筑的宝贵经验。我国绝大多数大中城市都处于6度以上的抗震设防区。地震烈度≤6度的砌体结构经受住了地震的考验。经过设计和结构的改进和处理，在7度区和8度区建造了大量的砌体房屋。据不完全统计，自20世纪80年代初以来，我国主要大中城市建造的多层砌体房屋建筑面积已达70-80亿m2[4][4]。
新材料、新技术、新结构的研究与应用
自20世纪60年代以来，我国粘土空心砖(多孔砖)的生产和应用有了很大发展，在南京建成了6-8层的空心砖承重酒店。当时空心砖的空隙率为22%，与实心砖的强度相当，但可以减少自重17%，墙体厚度减少20%，砂浆减少20-30%，砌筑时间减少20-25%，墙体造价减少19-23%。根据节能的进一步要求，近年来，我国在消化吸收国外先进技术的基础上，制造了规格为380×240×190、气孔率为40%的烧结保温空心砖(块)。该保温砖的密度为1012kg/m3，抗压强度为10.5Mpa，主要力学和热工性能指标接近或达到国际同类产品水平[5]。行业标准《多孔砖砌体设计与施工技术规程》为这种砖的推广创造了条件。
10年来，利用混凝土、轻集料混凝土或加气混凝土，以及利用河砂、各种工业废料、粉煤灰、煤干石等材料制作水泥煤渣混凝土砌块或蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砖和砌块，在我国取得了很大的进步。砌块墙建筑建于1958。经过40多年的实践，砌块墙体已成为我国墙体革新的有效方式之一。砌块的种类和规格很多，其中中、小型砌块较为常见，小型砌块中开发了各种强度等级的承重砌块和装饰砌块。据不完全统计[6]，我国从65438年到0996年的砌块总产量约为2500万m3，各类砌块建筑
约5000万m2，近十年混凝土砌块和砌块建筑年增长率约20%，特别是大中城市。以上海的积木式建筑为例，1994、1995、1996、1500约50万m2。这些街区建筑大多是多层的。对于中高层砌块建筑，我国在20世纪80年代就开始进行试点，如1982建成的广西科委10层砌块住宅试验楼，1986建成的广西建设二公司11层小型砌块试验楼(7度设防)，[7]为我国中高层砌块的发展做出了开创性的工作。从20世纪90年代初开始，在总结国内外钢筋混凝土砌块试验研究经验的基础上，我国在钢筋混凝土砌块结构配套材料和配套应用技术研究方面取得了突破，并在此基础上开展了更具代表性和针对性的试点工作[10]，如1997年竣工的盘锦市国税局15层砌块住宅。试点工程实践表明，中高层配筋砌块建筑具有明显的社会效益和经济效益:原15层砌块建筑节约钢材45%，降低土建造价18%；上海18楼节省钢材25%，降低土建造价7.4%。因此，将中高层配筋砌块结构体系纳入我国砌体结构设计规范是理所当然的。可以看出，作为粘土砖和一些功能比粘土砖更强的砌块的主要替代品，发展前景非常好。
从20世纪50年代到70年代，中国使用预制大型墙板建造多层住宅，如振动砖墙板、灰渣和矿渣混凝土墙板建造了几十万平方米的建筑。近10年来，北京等地采用内浇(混凝土)外砌混合结构建造中高层建筑，取得了良好的经济效益。近年来，清华大学开展了多层大开间混凝土核心筒与砌体外墙混合结构的试验研究和小规模试点工程，在提高和扩大砌体结构的性能和应用范围方面进行了有益的探索。[12、13]
我国对配筋砌体的应用研究起步较晚。20世纪60年代，衡阳、株洲等地一些房屋的部分墙体和立柱采用网状钢筋砌体支撑，节省了钢材和水泥。1958至1972在徐州建成12-24m，吊车起重量50-200t的单层厂房，使用情况良好。自20世纪70年代以来，特别是1975海城-营口地震和1976唐山地震后，对构造柱和圈梁约束砌体进行了一系列试验研究，其结果被引入我国抗震设计规范。在此基础上，通过在砖墙中增加密集构造柱而形成的所谓强约束砌体中高层结构的研究取得了可喜的成果。如辽宁省沈阳市、江苏省徐州市、湖南省长沙市、兰州等地相继建成了8 ~ 9层、百万m2的此类建筑，取得了良好的经济效益。其中部分研究成果已被纳入地方标准或国家标准[14，15，16]。这是我国科研人员在粘土砖砌体材料强度较低的情况下，对中高层建筑做出的贡献。只有中国能用这么低的砌筑材料在地震区建这么高的楼！
与约束配筋砌体相对应的是所谓的均匀配筋砌体，即国外广泛使用的钢筋混凝土砌块剪力墙结构。这种砌体和钢筋混凝土剪力墙一样，对水平和竖向钢筋有最低配筋率要求，在受力方式上类似于混凝土剪力墙结构。它利用配筋砌块剪力墙承担结构的竖向和水平作用，是结构的承重和抗侧力构件。钢筋砌体强度高，延性好，与钢筋混凝土剪力墙非常相似，可用于大开间和高层建筑结构[6]。美国抗震规范规定，钢筋砌体的适用范围与钢筋混凝土结构相同。我国在80年代初主持编制了国际标准《配筋砌体设计规范》[11]，并已对其进行了系统的试验研究[7、8、9]，表明配筋砌体可用于建造一定高度的经济安全的建筑结构，如广西的10-11。目前在建的配筋砌块高层建筑有首钢18层配筋砌块住宅工程(8度设防)、辽宁抚顺6栋16层砌块住宅、哈尔滨2栋18层砌块住宅。可见，中高层配筋砌体的研究和应用具有非常广阔的前景。
中国有丰富的用砖建造拱门和券的经验。自解放以来，它已发展到一种新的结构形式和大跨度。在20世纪50年代和60年代，建造了大量的砖拱形屋顶和地板，还建造了10.5×11.3m的平球形砖屋顶、16×16m的双曲平球形砖薄壳和40m直径的圆球形砖壳。20世纪60年代，南京用钩状空心砖建成14×10m双曲扁壳屋面仓库和10m直径圆壳屋面油库，并在安建成24m双曲扁壳屋面。20世纪70年代，中国还在闽清梅溪大桥修建了一座88m跨(混凝土辅助)双曲砖拱桥。
三层砌体结构的理论研究和计算方法
解放前，中国没有结构设计理论，直到1950。1956年，国家建委批准推广应用苏联《砌体及配筋砌体结构设计标准和技术规范》NUTY120-55，直至20世纪60年代。20世纪60年代至70年代初，在我国有关部门的领导和组织下，在全国范围内开展了较大规模的砌体结构试验研究和调查，总结出了一套符合我国实际的先进的砌体结构理论、计算方法和经验。在砌体强度计算公式、无筋砌体受压构件承载力计算、按刚弹性方案考虑房屋空间工作以及相关构造措施等方面具有中国特色。在此基础上，1973颁布了国家标准《砌体结构设计规范》GBJ3-73。这是我国第一部砌体结构设计规范。从此，我国的砌体结构设计进入了一个新的阶段。20世纪70年代中期至80年代末，为修订GBJ3-73规范，我国进行了第二次大规模的砌体结构试验研究，收集了历年全国各地测试的砌体强度数据4023个，辅以近200个长柱受压试件、100多个局部受压试件、200多个墙梁试件和2000多个有限元分析数据，进行了100次。这样，在砌体结构的设计方法、多层住宅的空间工作性能、墙与梁的共同工作、砌块的力学性能、砌块房屋的设计等方面都取得了新的成果。此外，还对配筋砌体、构造柱和砌体房屋的抗震性能进行了大量的试验研究。《中型砌块建筑设计与施工规范》( JGJ5-80)、《混凝土小型空心砌块建筑设计与施工规范》( JGJ14-82)、《冶金工业建筑钢筋混凝土墙梁设计规范》( YS07-79)和《多层砖房钢筋混凝土构造柱抗震设计与施工规范》( JGJ13-82)相继出台，特别是我国砌体结构的可靠性设计方法达到了目前国际先进水平。对于多层砌体房屋的空间工作，考虑墙梁共同工作的研究成果和墙梁局部受压的设计方法在国际上处于领先地位。10年来，特别是GBJ3-88《砌体结构设计规范》颁布后，进入第三次大规模修订期。如1995发布的《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》( JGJ/T14-95)，原规范(JGJ14-82)通过试验可增加一层，增强抗震构造措施，扩大了地震区的适用范围。1999年6月发布的GB50203-98《砌体工程施工及验收规范》取代了GB203-83《砌体工程施工及验收规范》。主要补充了近年来新材料和配筋砌体施工工艺及施工质量控制等级的内容。目前正在修订的《砌体结构设计规范》GBJ3-88，主要对砌体结构的可靠性和钢筋混凝土砌块砌体、墙梁的抗震性能进行了调整和补充。根据我国目前的国情，适当提高了砌体结构的可靠性。这主要是为了推广使用更高等级的砌体材料，提高耐久性，适当提高抗风险能力。配筋砌体，特别是中高层钢筋混凝土砌块，使我国的配筋砌体理论更加完善，根据我国主编的国际标准《配筋砌体结构设计规范》和近年来我国各地大规模试验研究和试点建筑的经验，其应用范围和局限性有了很大的拓展和突破。就其应用范围来说，已经达到了钢筋混凝土剪力墙的应用范围。钢筋混凝土砌块砌体作为一个体系被纳入砌体规范，其今后的实施将对我国砌块结构向高等级发展起到重要的推动作用。
此外，本次修订补充了地震区墙梁的设计方法，进一步扩大了这种结构形式的适用范围。此外，根据多年来砌体结构特别是新型墙体材料的温度裂缝和干缩裂缝普遍严重的情况，经过深入研究，增加了更加有效的抗裂构造措施。
近年来，我国的砌体结构理论有了很大的发展，体现在《砌体结构设计规范》GBJ3-88的颁布。先后出版了丁大钧主编的《砌体结构》，石楚贤主编的《砌体结构理论与设计》，以及《砌体结构论文集》、《砌体结构设计手册》等教材和著作。这些对我国砌体结构的发展有一定的促进作用。
四种前景
砖石是由许多材料制成的，其中砖石是最古老的建筑材料。千百年来，由于其良好的物理力学性能，取材容易，生产施工方便，成本低廉，成为我国主导的建筑材料。然而，我国的砌体材料普遍存在重量大、强度低、能耗高、场地破坏严重、施工机械化水平低、耐久性和抗震性能差等缺点。因此，我认为应该针对这些问题，开展以下工作。
1，积极发展节能环保新型建筑材料[3]
“绿色建材”的概念是在1988第一届国际材料研究大会上首次提出的。1992年6月，巴西里约热内卢环境与发展世界峰会通过了《21世纪议程宣言》，确定了“可持续发展”的战略方针，其目标是遵循环境再生、和谐共生、永续自然的原则。保护生态环境，确保人类社会的可持续发展。
近年来，发达国家在实施“绿色建材”计划方面取得了很大进展。中国以1992联合国环境与发展峰会为契机，遵循江泽民同志“经济发展必须与人口、环境、资源统筹考虑，决不能走先浪费资源、先污染后治理的老路，更不能吃祖宗饭、断子孙后代……”指示精神，迅速行动，广泛开发“绿色建材”产品，并取得了初步成效。
1)提高高能耗、高资源消耗、高污染、低效率产品的生产率。比如粘土砖(按照1996生产6000亿块砖的价格是破坏65438+多万亩土地，消耗6000万吨标准煤)，国家早就出台了减少和限制的政策。近年来限制力度越来越大，如北京、上海等城市不允许在建筑中使用粘土实心砖，间接促进了其他新材料的发展。
2)大力发展蒸压灰沙废料产品。这包括钢渣砖、粉煤灰砖、矿渣砖及其空心砌块、粉煤灰加气混凝土墙板等。80年代以前，我国这些产品产量达到2.5亿件，消耗工业废渣数百万吨。但由于种种原因，大部分厂家停产，导致黏土砖生产死灰复燃。今后应加大科研投入，改进技术，提高产品性能和强度等级，降低成本，向多功能发展。
3)利用页岩生产多孔砖。中国页岩资源丰富，分布广泛。烧结页岩砖具有能耗低、强度高、外观规整等优点。其强度等级可达MU 15 ~ MU 30，可用于建造清水墙和中高层建筑。页岩砖已在四川、湖北和大连得到初步应用。例如，成都棉城苑小区65438+60万平方米的建筑就采用了这种砖。
4)大力发展废渣轻质混凝土墙板。这种轻质板用粉煤灰代替部分水泥，骨料为陶粒、矿渣或矿渣等轻骨料，并添加玻璃纤维或其他纤维。和其他轻质墙板，从而提高砌体施工技术的产业化水平。
GRC板的改进和提高。这种板材重量轻、防火、防水、施工安装方便。GRC空心条板是一种大力发展的墙体产品，需要先进的生产技术和装配来提高板材的产量和质量。
6)蒸压纤维水泥板。中国是世界上第三大粉煤灰生产国。仅电力行业每年就排放数亿吨粉煤灰，目前利用率仅为38%。事实上，经过处理后，粉煤灰可以生产价值更高的墙体材料。如高性能混凝土砌块、蒸压纤维增强粉煤灰墙板等。具有体积密度低、导热系数低、可加工性强、颜色白的特点。目前，全国产量已达700万平方米。
7)大力推广复合墙板和复合砌块。目前国内外还没有单一的材料，既满足建筑节能、保温隔热和外墙防水、强度的技术要求。因此，复合技术只能用来满足墙体的多功能要求。如钢丝网水泥夹心板。目前看来，现场湿作业抹灰后难以克服的开裂现象有待改善。
复合砌块墙体材料也是未来的发展方向。如矿渣空心砖、石灰砂砌块、混凝土空心砌块中的任何一种，通过与保温材料复合，都可以满足外墙的要求，目前已有少量生产。我国在复合墙体材料应用方面已有一定基础，需要进一步改进和完善配套技术并大力推广，这是墙体材料“绿色化”的主要出路。
2.发展高强度砌筑材料
目前，我国砌体材料与发达国家相比，强度低，耐久性差。如粘土砖的抗压强度一般为7.5 ~ 15 MPa，承重空心砖的气孔率≤25%。在发达国家，抗压强度一般为30 ~ 60 MPa，可达100Mpa。承重空心砖气孔率可达40%，体积密度一般为13KN/m3，最轻可达0.6KN/m3。根据国外经验和我国国情，只要改进配料、成型和烧结工艺，烧结砖的强度和质量都可以显著提高。比如中美合资的大连太平洋砖厂，可以生产20 MPa ~ 100 MPa的页岩砖。因其强度高、耐久性好、耐磨、颜色独特，可用作清水墙和装饰材料，已出口并广泛应用于高档建筑。高强度砌块比低强度材料具有高得多的价格优势。
根据我国对粘土砖的限制性政策，可以就地取材，因地制宜种植，在西北高原等粘土较多的地区发展高强度粘土制品、高气孔率保温砖、装饰砖和外墙用砌块。在粘土少的地区发展高强混凝土砌块、承重装饰砌块和废料砌块。
在发展高强砌块的同时，发展高强砌筑砂浆。目前砂浆最高强度等级为M15。与高强砌块配套时，需要开发大于M15的高性能砂浆。我国正在起草的混凝土小型空心砌块砂浆和灌浆混凝土行业标准中，砂浆的强度等级为M5 ~ M30，灌浆混凝土的强度等级为C20~C40。这是混凝土砌块支撑材料的重要进步，对高强砌体材料的发展具有重要的推动作用。
根据发展趋势，为了保证质量，发展干混砂浆和商品砂浆具有良好的前景。前者是将所有配料在干燥状态下混合包装后供应到现场，根据需要加水搅拌。天津舒布洛克水泥砌块公司供应过这种干混砂浆，价格高出20%左右。商品砂浆的优点和商品混凝土是一样的。一旦这种砂浆的发展取代了传统砂浆，那将是多么大的变化啊！
3.继续加强对钢筋砌体和预应力砌体的研究。
虽然我国已初步建立了配筋砌体结构体系，但生产砌块建筑施工的机具，如砂浆摊铺机、小直径振动棒(ф≤25)、向孔内灌注混凝土的小型灌注泵、小型钢筋焊机、灌注混凝土检测仪等，还需要研制定型。这些机器对钢筋砌块结构的质量非常重要。
预应力砌体的原理与预应力混凝土相同，可以明显提高砌体的力学性能和抗震能力。国外，尤其是英国，在钢筋砌体和预应力砌体方面水平较高。中国80年代初就有研究，只是最近才有几个专家研究。例如，重庆建筑大学的罗教授就对预应力砖墙的抗震设计提出了建议。[17]
4.加强砌体结构理论的研究。
通过物理和数学模型，进一步研究砌体结构的破坏机理和力学性能，建立准确完整的砌体结构理论，是世界各国关注的课题。中国在这方面的研究有很好的基础，有些课题有一定的深度。[18]继续加强这项工作是十分有益的，对促进砌体结构的发展也具有深远的意义。因此，有必要加强对砌体结构试验技术和数据处理的研究，使试验实现自动化，得到更准确的试验结果。
作为砌体结构的资深学者，E、A和詹姆斯指出，“砌体结构在中世纪的欧洲经历了一次文艺复兴，其诱人的功能特性和经济性是其重生的关键。我们不能呆在这里。我们正在进一步赋予砖石结构新的概念和用途。”我们对砌体结构的未来充满信心。在党的方针政策的正确指引下，我们坚持科学态度，勇于创新，不断努力，为中国和世界砌体结构的发展做出更大的贡献。
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