砌体结构论文范文1
〔提要〕 本文从三个方面简要介绍了我国建国以来砌体结构的应用、新型砌体材料、结构的研究和砌体结构理论研究方面取得的成就。并对未来我国砌体结构的发展提出建议。〔关键词〕 无筋砌体 配筋砌体 绿色建材 In this paper， a brief introduction to the achievements in the field of masonry since the founding of P.R. China， which include the usage of all kinds of masonry structures， the development of new masonry materials and its structures and systems， the studies and researches on masonry theory. A recommendation to the development of masonry in future based on the author's knowledge.〔keywords〕 unreinforced masonry; reinforced masonry; green building material.中国是砌体大国，在历史上有举世闻名的万里长城，它是两千多万年前用“秦砖汉瓦”建造的世界上最伟大的砌体工程之一；有在春秋战国时期就已兴修水利，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；有在1400年前由料石修建的现存河北赵县安济桥，这是世界上最早的敞肩式拱桥。该桥已被美国土木工程学会选入世界第12个土木工程里程碑。这些都是值得我们自豪和继承的，也对弘扬我国文化遗产起到积极作用。［1］解放后我国在砌体结构方面有了很大的发展，分三个方面加以概要介绍。一 砌体结构量大面广［2］解放以来我国砖的产量逐年增长，据统计［3］，1980年的全国年产量为1600亿块，1996年增至6200亿块，为世界其它各国砖每年产量的总和。全国基建中采用砌体作墙体材料约占90%左右。在办公、住宅等民用建筑中大量采用砖墙承重。50年代这类房屋一般为3-4层，现在已为5-6层，不少城市一般建到7-8层。现在每年兴建的城市住宅建筑面积多达1亿m2以上。根据重庆市1980～1983年新建住宅建筑面积为503万m2，其中采用砖承重的占98%，7～7层以上的占50%，1972年还建成12层住宅。 在中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房，以及影剧院、食堂、仓库等建筑也广泛采用砖墙、柱承重结构。 砖石结构还用于建造各种构筑物。如镇江市建成的顶部外经2.18m、底部外径4.78m、高60m的砖烟囱；用料石建成的80m排气塔；在湖南建造的高12.4m、直径6.3m、壁厚240mm的砖砌粮仓群；福建用毛石建造的横跨云宵—东山两县的大型引水工程—向东渠，其中陈岱渡槽全长4400m，高20m，槽支墩共258座，工程规模宏大。此外我国在古代建桥技术的基础上，于1959年建成跨度60m、高52m的石拱桥，接着又建成了敞肩式现代公路桥，最大跨度达120m——湖南乌巢河大桥。我国建成的100m以上的石拱桥有10座(包括乌巢河桥)，每座都有新发展和世界纪录。 我国还积累了在地震区建造砌体结构房屋的宝贵经验。我国绝大多数大中城市在6度或6度以上地震设防区。地震烈度≤6度的砌体结构经受了地震的考验。经过设计和构造上的改进和处理，还在7度区和8度区建造了大量的砌体结构房屋。据不完全统计，从80年代初至今10多年间我国主要大中城市建造的多层砌体结构房屋建筑面积已达70-80亿m2［4］。二 新材料、新技术、新结构的研究与应用60年代以来，我国粘土空心砖(多孔砖)的生产和应用有较大的发展，在南
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引起砌体结构墙体裂缝的因素很多，既有地基、温度、干缩，也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等。而最为常见的裂缝有两大类，一是温度裂缝，二是干燥收缩裂缝。
1.1温度裂缝温度的变化会引起材料的热胀、冷缩，当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时，墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂缝是在砼平屋盖房屋顶层两端的墙体上，如在门窗洞边的正八字斜裂缝，平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝等。导致平屋顶温度裂缝的原因，是顶板的温度比其下的墙体高得多，而砼顶板的线胀系数又比砖砌体大得多，故顶板和墙体间的变形差，在墙体中产生很大的拉力和剪力。剪应力在墙体内的分布为两端大，中间小，顶层大，下部小。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定，不再继续发展。
1.2干缩裂缝烧结粘土砖，其干缩变形很小，且变形完成比较快。只要不使用新出窑的砖，一般不要考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿胀，而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌块等砌体，随着含水量的降低，材料会产生较大的干缩变形。如砼砌块的干缩率为0.3～0.45mm/m，它相当于25～40℃的温度变形，可见干缩变形的影响很大。轻骨料块体砌体的干缩变形更大。干缩变形的特征是早期发展比较快，如砌块出窑后放置28d能完成50％左右的干缩变形，以后逐步变慢，几年后材料才能停止干缩。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀，脱水后材料会再次发生干缩变形，但其干缩率有所减小，约为第一次的80％左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。如房屋内外纵墙中间对称分布的倒八字裂缝；在建筑底部一至二层窗台边出现的斜裂缝或竖向裂缝；在大片墙面上出现的底部重、上部较轻的竖向裂缝。另外不同材料和构件的差异变形也会导致墙体开裂。如楼板错层处或高低层连接处常出现的裂缝，框架填充墙或柱间墙因不同材料的差异变形出现的裂缝。
2裂缝的危害和防裂的迫切性
砌体属于脆性材料，裂缝的存在降低了墙体的质量，如整体性、耐久性和抗震性能，同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响。它已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构，已成为国家行政主管部门、建筑公司及房屋开发商共同关注的课题。
3现有产生裂缝的原因
3.1设计者重视强度设计而忽略抗裂构造措施设计者一般认为多层砌体房屋比较简单，在强度方面作必要的计算后，针对构造措施，引用标准图集，很少单独提出有关防裂要求和措施。
3.2我国《砌体规范》抗裂措施的局限性我认为这是最为重要的原因。《砌体规范》GBJ3－88的抗裂措施主要有两条，一是第5.3.1条：对钢筋砼屋盖的温度变化和砌体的干缩变形引起的墙体开裂，可采取设置保温层或隔热层；采用有檩屋盖或瓦材屋盖；控制硅酸盐砖和砌块出厂到砌筑的时间和防止雨淋。二是第5.3.2条：防止房屋在正常使用条件下，由温差和墙体干缩引起的墙体竖向裂缝，应在墙体中设置伸缩缝。
由此可见，《砌体规范》的抗裂措施，如温度区段限值，主要是针对干缩小、块体小的粘土砖砌体结构的，而对干缩大、块体尺寸比粘土砖大得多的砼砌块和硅酸盐砌体房屋，基本是不适用的。因为如果按照砼砌块、硅酸盐块体砌体的干缩率0.2～0.4mm/m，无筋砌体的温度区段不能越过10m；对配筋砌体也不能大于30m。在这方面，国外已有比较成熟的预防和控制墙体开裂的经验，值得借鉴：一是在较长的墙上设置控制缝，这种控制缝和我国的双墙伸缩缝不同，而是在单墙上设置的缝。该缝的构造既能允许建筑物墙体的伸缩变形，又能隔声和防风雨，当需要承受平面外水平力时，可通过设置附加钢筋达到。这种控制缝的间距要比我国规范的伸缩缝区段小得多。二是在砌体中根据材料的干缩性能，配置一定数量的抗裂钢筋，其配筋率各国不尽相同，从0.03％～0.2％或将砌体设计成配筋砌体，如美国配筋砌体的最小含钢率为0.07％，该配筋率又抗裂，又能保证砌体具有一定的延性。
4防止墙体开裂的具体构造措施建议
4.1防止混凝土屋盖的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开裂，宜采取下列措施：
4.1.1屋盖上设置保温层或隔热层；
4.1.2在屋盖的适当部位设置控制缝，控制缝的间距不大于30m；
4.1.3当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时，宜设置分隔缝，分隔缝的宽度不应小于20mm，缝内用弹性油膏嵌缝；
4.1.4建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体结构设计规范》BGJ3－88第5.3.2条的规定外，宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝，控制缝的间距不宜大于30m。
4.2防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝可采用下列措施之一
4.2.1设置控制缝①控制缝的设置位置a在墙的高度突然变化处设置竖向控制缝；b在墙的厚度突然变化处设置竖向控制缝；c在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半设置竖向控制缝；d在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝；e竖向控制缝，对3层以下的房屋，应沿房屋墙体的全高设置；对大于3层的房屋，可仅在建筑物1－2层和顶层墙体的上述位置设置；f控制缝在楼、屋盖处可不贯通，但在该部位宜作成假缝，以控制可预料的裂缝；g控制缝作成隐式，与墙体的灰缝相一致，控制缝的宽度不大于12mm，控制缝内应用弹性密封材料，如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂等填缝。②控制缝的间距a对有规则洞口外墙不大于6mm；b对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍；c在转角部位，控制缝至墙转角的距离不大于4.5m。
4.2.2设置灰缝钢筋①在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝，钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600mm；②在楼盖标高以上，屋盖标高以下的第二或第三道灰缝，和靠近墙顶的部位；③灰缝钢筋的间距不大于600mm；④灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小于600mm；⑤灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片，网片的纵向钢筋不小于25，横筋间距不宜大于200mm；⑥对均匀配筋时含钢率不少于0.05％；局部截面配筋，如底、顶层窗洞上下不小于38；⑦灰缝钢筋宜通长设置，当不便通长设置时，允许搭接，搭接长度不应小于300mm；⑧灰缝钢筋两端应锚人相交墙或转角墙中，锚固长度不应小于300mm；⑨灰缝钢筋应埋人砂浆中，灰缝钢筋砂浆保护层，上下不小于3mm，外侧小于15mm，灰缝钢筋宜进行防腐处理；⑩当利用灰缝钢筋作砌体抗剪钢筋时，其配筋量应按计算确定，其搭接和锚固长度尚不应小于75d和300mm；不配筋的外叶墙应设控制缝，控制缝间距不宜大于6m；设置灰缝钢筋的房屋的控制缝的间距不宜大于30m。
4.2.3在建筑物墙体中设置配筋带①在楼盖处和屋盖处；②墙体的顶部；③窗台的下部；④配筋带的间距不应大于2400mm，也不宜小于800mm；⑤配筋带的钢筋，对190mm厚墙，不应小于2Φ12，对250～300mm厚墙不应小于2Φ16，当配筋带作为过梁时，其配筋应按计算确定；⑥配筋带钢筋宜通长设置，当不能通长设置时，允许搭接，搭接长度不应小于45d和600mm；⑦配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固，锚固长度不应小于35d和400mm；⑧当钢筋带仅用于控制墙体裂缝时，宜在控制缝处断开，当设计考虑需要通过控制缝时，宜在该处的配筋带表面作成虚缝，以控制可预料的裂缝位置；⑨对地震设防裂度≥7度的地区，配筋带的截面不应小于190mm×200mm，配筋不应小于410；⑩设置配筋带的房屋的控制缝的间距不宜大于30m；
4.3也可根据建筑物的具体情况，如场地土及地震设防裂度、基础结构布置型式、建筑物平面、外形等，综合采用上述抗裂措施。
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〔关键词〕 无筋砌体 配筋砌体 绿色建材
In this paper， a brief introduction to the achievements in the field of masonry since the founding of P.R. China， which include the usage of all kinds of masonry structures， the development of new masonry materials and its structures and systems， the studies and researches on masonry theory. A recommendation to the development of masonry in future based on the authors knowledge.
〔keywords〕 unreinforced masonry; reinforced masonry; green building material.
中国是砌体大国，在历史上有举世闻名的万里长城，它是两千多万年前用“秦砖汉瓦”建造的世界上最伟大的砌体工程之一；有在春秋战国时期就已兴修水利，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；有在1400年前由料石修建的现存河北赵县安济桥，这是世界上最早的敞肩式拱桥。该桥已被美国土木工程学会选入世界第12个土木工程里程碑。这些都是值得我们自豪和继承的，也对弘扬我国文化遗产起到积极作用。［1］解放后我国在砌体结构方面有了很大的发展，分三个方面加以概要介绍。
一 砌体结构量大面广［2］
解放以来我国砖的产量逐年增长，据统计［3］，1980年的全国年产量为1600亿块，1996年增至6200亿块，为世界其它各国砖每年产量的总和。全国基建中采用砌体作墙体材料约占90%左右。在办公、住宅等民用建筑中大量采用砖墙承重。50年代这类房屋一般为3-4层，现在已为5-6层，不少城市一般建到7-8层。现在每年兴建的城市住宅建筑面积多达1亿m2以上。根据重庆市1980～1983年新建住宅建筑面积为503万m2，其中采用砖承重的占98%，7～7层以上的占50%，1972年还建成12层住宅。
在中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房，以及影剧院、食堂、仓库等建筑也广泛采用砖墙、柱承重结构。
砖石结构还用于建造各种构筑物。如镇江市建成的顶部外经2.18m、底部外径4.78m、高60m的砖烟囱；用料石建成的80m排气塔；在湖南建造的高12.4m、直径6.3m、壁厚240mm的砖砌粮仓群；福建用毛石建造的横跨云宵—东山两县的大型引水工程—向东渠，其中陈岱渡槽全长4400m，高20m，槽支墩共258座，工程规模宏大。此外我国在古代建桥技术的基础上，于1959年建成跨度60m、高52m的石拱桥，接着又建成了敞肩式现代公路桥，最大跨度达120m——湖南乌巢河大桥。我国建成的100m以上的石拱桥有10座(包括乌巢河桥)，每座都有新发展和世界纪录。
我国还积累了在地震区建造砌体结构房屋的宝贵经验。我国绝大多数大中城市在6度或6度以上地震设防区。地震烈度≤6度的砌体结构经受了地震的考验。经过设计和构造上的改进和处理，还在7度区和8度区建造了大量的砌体结构房屋。据不完全统计，从80年代初至今10多年间我国主要大中城市建造的多层砌体结构房屋建筑面积已达70-80亿m2［4］。
二 新材料、新技术、新结构的研究与应用
60年代以来，我国粘土空心砖(多孔砖)的生产和应用有较大的发展，在南京建造了6-8层的空心砖承重的旅馆。当时空心砖孔洞率为22%，与实心砖强度等效，但可减轻自重17%、墙厚减小20%，节省砂浆20～30%，砌筑工时少20-25%，墙体造价降低19～23%。根据节能进一步要求，近年来我国在消化吸收国外先进技术的基础上，制造出规格为380×240×190、孔洞率为40%的烧结保温空心砖(块)，这种保温砖的密度为1012kg/m3，抗压强度10.5Mpa，热阻1.649m2K/W。在主要力学和热工性能的指标接近或达到国际同类产品的水平［5］。《多孔砖砌体设计与施工技术规程》行业标准，为这种砖的推广创造了条件。
近10余年来，采用砼、轻骨料砼或加气砼，以及利用河砂、各种工业废料、粉煤灰、煤干石等制无热料水泥煤渣砼砌块或蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砖、砌块等在我国有较大的发展。1958年建成采用砌块作墙体的房屋，经过四十多年的实践，砌块墙体已成为我国墙体革新的有效途径之一。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。据不完全统计［6］，1996年全国砌块总产量约为2500万m3，各类砌块建筑
约5000万m2，近十年砼砌块与砌块建筑的年递增都在20%左右，尤其以大中城市推广迅速，以上海推广砌块建筑为例，1994年约50万m2，1995年100万m2，1996年约150万m2，到1999年一季度累计完成的砌块建筑450万m2。这些砌块建筑大多是多层的，至于中高层、高层砌块建筑我国于80年代就着手和进行试点工作，如1982年建成的广西区科委十层砌块住宅试验楼、1986年建成的广西区建二公司十一层小砌块试验楼(7度设防)，［7］为我国砌块中高层的发展作了开创性的工作。从90年代初期，在总结国内外配筋砼砌块试验研究经验的基础上，我国在配筋砌块结构的配套材料、配套应用技术的研究上获得了突破，在此基础上开展了更具代表性和针对性的试点工程［10］，如1997年建成的盘锦市国税局15层砌块住宅，1998年建成的上海砼空心砖块配筋砌体住宅试点工程［8］。试点工程实践表明，中高层配筋砌块建筑具有明显的社会经济效益：前者15层砌块建筑，节省钢材45%、土建造价降低18%；上海18层节约钢材25%，土建造价降低7.4%。因此，将中高层配筋砌块结构体系纳入到我国砌体结构设计规范中是理所当然的。由此可见，作为粘土砖的主要替代材和某些功能强于粘土砖的砌块的发展前景是非常好的。
我国在50年代～70年代，采用预制大型墙板建造多层住宅，如采用振动砖墙板、烟灰煤渣、矿渣砼墙板建造了几十万m2的建筑。近10多年来北京等地采用内浇(砼)外砌的混合结构建造中高层建筑，取得了较好的经济效益。最近几年清华大学开展了多层大开间砼核心筒、砌体外墙的混合结构的试验研究和小规模试点工程，在改进和扩展砌体结构的性能和应用范围作了有益的探索。［12、13］
我国配筋砌体应用研究起步较晚，60年代衡阳和株州一些房屋的部分墙、柱采用网状配筋砌体承重，节省纲材和水泥。1958～1972年在徐州采用配筋砖柱建筑了12-24m、吊车起重量50-200t的单层厂房36万m2，使用情况良好。70年代以来，尤其是1975年海城—营口地震和1976年唐山大地震之后，对设置构造柱和圈梁的约束砌体进行了一系列的试验研究，其成果引入我国抗震设计规范。在此基础之上，通过在砖墙中加大加密构造柱形成所谓强约束砌体的中高层结构的研究取得了可喜的成果。如辽宁省沈阳市、江苏徐州、湖南长沙、兰州等地先后建造了8～9层上百万m2的这类建筑，获得了较好的经济效益。这些研究成果有的已纳入到地方标准或国家标准［14、15、16］。这是我国科研工作者在粘土砖砌体低强材料情况下，向中高层作出的贡献。利用如此低的砌体材料在地震区建造如此之高的建筑唯有中国!
和约束配筋砌体对应的是所谓均匀配筋砌体，即国外广泛应用的配筋砼砌块剪力墙结构，这种砌体和纲筋砼剪力墙一样，对水平和竖向配筋有最小含钢率要求，而且在受力模式上也类同于砼剪力墙结构，它是利用配筋砌块剪力墙承受结构的竖向和水平作用，是结构的承重和抗侧力构件。配筋砌体具有强度高、延性好，和钢筋砼剪力墙性能十分类似，可以用于大开间和高层建筑结构［6］。如美国抗震规范规定，配筋砌体的适用范围同钢筋砼结构。我国在80年代初期主持编制国际标准《配筋砌体设计规范》［11］起至今对其进行了较为系统的试验研究［7、8、9］，表明用配筋砌体可建造一定高度的既经济又安全的建筑结构，如广西的10-11层、盘锦的15层、上海的18层等。目前正在筹建的配筋砌块高层有首钢十八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层砌块住宅等。可见配筋砌体中高层的研究和应用具有十分广阔的前景。
我国有着用砖砌筑拱和券的丰富经验，解放以来，又向新的结构形式和大跨度方向发展。50-60年代修建了一大批砖拱屋盖和楼盖，还建成了10.5×11.3m的扁球形砖壳屋盖，16×16m的双曲扁球型砖薄壳和40m直径的园形球砖壳。60年代南京用带勾空心砖建成14×10m双曲扁壳屋盖仓库，以及10m直径的园形壳屋盖油库，在西安建成了24m双曲扁壳屋盖等。70年代我国还在闽清梅溪大桥工程中建成88m跨的(砼助)双曲砖拱桥等。
三 砌体结构理论研究与计算方法
解放前直至1950年我国谈不上有任何结构设计理论。国家建委于1956年批准在我国推广应用苏联《砖石及钢筋砖石结构设计标准和技术规范》NUTY120-55，直到60年代。60～70年代初，在我国有关部门的领导和组织下，在全国范围内对砖石结构进行了比较大规模的试验研究和调查，总结出一套符合我国实际、比较先进的砖石结构理论、计算方法和经验。在砌体强度计算公式、无筋砌体受压构件的承载力计算、按刚弹性方案考虑房屋的空间工作，以及有关构造措施方面具有我国特色。在此基础上于1973年颁布了国家标准《砖石结构设计规范》GBJ3-73。这是我国第一部砖石结构设计规范。从此使我国的砌体结构设计进入了一个崭新的阶段。70年代中期至80年代末期，为修订GBJ3-73规范，我国对砌体结构进行了第二次较大规模的试验研究，其中收集我国历年来各地试验的砌体强度数据4023个，补充长柱受压试件近200个，局压试件100多个，墙梁试件200多根及2000多个有限元分析数据和进行了11栋多层的砖房空间性能实测和大量的理论分析工作等。这样在砌体结构的设计方法、多层房屋的空间工作性能、墙梁的共同工作，以及砌块的力学性能和砌块房屋的设计方面取得了新的成绩。此外对配筋砌体、构造柱和砌体房屋的抗震性能方面也进行了许多试验研究。相继出版了《中型砌块建筑设计与施工规范》JGJ5-80、《砼小型空心砌块建筑设计与施工规程》JGJ14-82、《冶金工业厂房钢筋砼墙梁设计规程》YS07-79、《多层砖房设置钢筋砼构造柱抗震设计与施工规程》JGJ13-82等，特别是《砌体结构设计规范》GBJ3-88，使我国砌体结构设计理论和方法趋于完善。我国砌体结构可靠度的设计方法，已达到当前的国际先进水平。对于多层砌体房屋的空间工作，在墙梁中考虑墙和梁的共同工作和局压设计方法等专题的研究成果在世界上处于领先地位。近10余年来，特别是《砌体结构设计规范》GBJ3-88颁行后，进入了第三次较大规模的修订时期。如1995年颁行的《砼小型空心砖块建筑技术规程》JGJ/T14-95，通过试验增强抗震构造措施，使原规范(JGJ14-82)可增加一层，扩大了地震区的应用范围。1999年6月1日颁行的《砌体工程施工及验收规范》GB50203-98，取代了《砖石工程施工及验收规范》GB203-83。它主要补充了近年来新型材料和配筋砌体施工技术、施工质量控制等级方面的内容。目前正在修编的《砌体结构设计规范》GBJ3-88，主要在砌体结构可靠度方面、配筋砼砌块砌体、墙梁的抗震方面作了调整和补充。砌体结构可靠度，根据我国当前国情，作了适当的上调。这样作主要为促进采用较高等级的砌体材料，提高耐久性和适当提高抗风险能力。配筋砌体，特别是配筋砼砌块中高层，根据我国主编的国际标准《配筋砌体结构设计规范》和我国近年来各地较大规模的试验研究和试点建筑的经验，使我国配筋砌体的理论更完善，应用范围和限制有了较大的扩展和突破。如其应用范围，已达到钢筋砼剪力墙的适用范围。配筋灌孔砼砌块砌体是作为一个体系纳入到砌体规范中的，它的未来的实施，对促进我国砌块结构向高档次发展具有重要作用。
另外本次修订增补了墙梁在地震区的设计方法，进一步扩大了这种结构形式的使用范围。另外根据多年来砌体结构，特别是新型墙体材料结构的温度裂缝、干燥收缩裂缝普遍比较严重，进行深入研究后，增加了比较有效的抗裂构造措施。
我国砌体结构理论近年来有较大提高，反映在《砌体结构设计规范》GBJ3-88颁行前后，陆续出版了许多教材和著作，如丁大钧主编的《砌石结构》、《砌体结构学》、施楚贤主编的《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。这些对促进我国砌体结构的发展有一定作用。
四 展望
砌体是包括多种材料的块体砌筑而成的，其中砖石是最古老的建筑材料，几千年来由于其良好的物理力学性能、易于取材、生产和施工，造价低廉，致今仍成为我国主导的建筑材料。但是我国的砌体材料普遍存在着自重大、强度低、生产能耗高、毁田严重、施工机械化水平较低，和耐久性、抗震性能较差等弊病。因此我认为要针地这些问题开展下列方面的工作。
1、积极开发节能环保形的新型建材［3］
1988年第一次国际材料研究会议上首次提出“绿色建材”的概念，1992年6月联大巴西里约热内卢环境和发展世界各国首脑会议，通过了“21世纪议程”宣言，确认了“可持续发展”的战略方针，其目标是：依据环境再生、协调共生、持续自然的原则，尽量减少自然资源的消耗，尽可能对废弃物的再利用和净化。保护生态环境以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》计划上取得了较大的进展，我国以1992年联合国环境与发展首脑会议为契机，遵照江泽民同志“经济的发展，必须与人口、环境、资源统筹考虑，决不能走浪费资源和先污染后治理的老路，更不能吃祖宗饭、断子孙路……。”的指示精神，迅速行动起来，广泛研制“绿色建材”产品，取得了初步成果。
1) 加大限制高能耗、高资源消耗、高污染低效益的产品的生产力度。如对粘土砖(按1996年生产6000亿块的代价是毁田10万多亩、能耗6000万吨标煤)国家早就出台了减少和限制的政策。近年的限制力度越来越大，如北京、上海等城市在建筑上不准采用粘土实心砖，这间接地促进了其它新材的发展。
2) 大力发展蒸压灰砂废渣制品。这包括钢渣砖、粉煤灰砖、炉渣砖及其空心砌块、粉煤灰加气砼墙板等。这些制品我国80年代以前生产量曾达2.5亿块，吃掉工业废渣几百万吨，但由于种种原因大多数厂家已停产，致使粘土砖生产回潮。今后应加大科研投入、改进工艺、提高产品性能和强度等级、降低成本，向多功能化发展。
3) 利用页岩生产多孔砖。我国页岩资源丰富，分布地域较广。烧结页岩砖具有能耗低、强度高、外观规则，其强度等级可达MU15～MU30，可砌清水墙和中高层建筑。页岩砖在四川、湖北和大连等地已初步应用。如城都的“绵城苑”小区16万m2的建筑均采用这种砖。
4) 大力发展废渣轻型砼墙板。这种轻板利用粉煤灰代替部分水泥，骨料为陶粒、矿渣或炉渣等轻骨料，加入玻璃纤维或其它纤维。以及其它轻材料墙板，提高砌体施工技术的工业化水平。
5) GRC板的改进与提高。这种板自重轻、防火、防水、施工安装方便。GRC空心条板是大力发展的一种墙体制品，需用先进的生产工艺和装配，以提高板的产量和质量。
6) 蒸压纤维水泥板。我国是世界上第三大粉煤灰生产国，仅电力工业年排灰量达上亿吨，目前的利用率仅为38%。其实粉煤灰经处理后可生产价值更高的墙体材料。如高性能砼砌块、蒸压纤维增强粉煤灰墙板等。它具有容重低、导热系数小、可加工性强、颜色白净的特点，目前全国的产量已达700万m2。
7) 大力推广复合墙板和复合砌块。目前国内外没有单一材料，既满足建筑节能保温隔热，又满足外墙的防水、强度的技术要求。因此只能用复合技术来满足墙体的多功能要求。如钢丝网水泥夹芯板。目前看来，现场湿作业，抹灰后难以克服龟裂现象有待改进。
复合砌块墙体材料，也是今后的发展方向，如采用矿渣空心砖、灰砂砌块、砼空心砌块中的任一种与绝缘材料相复合都可满足外墙的要求，目前已有少量生产。我国在复合墙体材料的应用方面已有一定基础，宜进一步改善和完善配套技术，大力推广，这是墙体材料“绿色化”的主要出路。
2、发展高强砌体材料
目前我国的砌体材料和发达国家相比，强度低、耐久性差。如粘土砖的抗压强度一般为7.5～15Mpa，承重空心砖的孔隙率≤25%。而发达国家的抗压强度一般均达到30～60Mpa，且能达到100Mpa，承重空心砖的孔洞率可达到40%，容重一般为13KN/m3，最轻可达0.6KN/m3。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。如我国中美合资大连太平洋砖厂可生产出20Mpa～100Mpa的页岩砖。由于强度高、耐久性、耐磨性和独特的色彩，可作清水墙和装饰材料，已出口和广泛用于高档建筑。高强块材具有比低强材料高得多的价格优势。
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。
在发展高强块材的同时，研制高强度等级的砌筑砂浆。目前的砂浆强度等级最高为M15。当与高强块材匹配时需开发大于M15以上的高性能砂浆。我国正在起草的《砼小型空心砌块砂浆和灌孔砼》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，这是砼砌块配套材料方面的重要进展，对推动高强砌体材料结构的发展有重要作用。
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。天津舒布洛克水泥砌块公司已供应这种干拌砂浆，价格约高20%左右。商品砂浆的优点同商品砼。这类砂浆的发展一旦取代传统砂浆，将是一个多么巨大的变化!
3、继续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，但需研制和定型生产砌块建筑施工用的机具，如铺砂浆器、小直径振捣棒(ф≤25)、小型灌孔砼浇注泵、小型钢筋焊机、灌孔砼检测仪等。这些机具对配筋砌块结构的质量至关重要。
预应力砌体其原理同预应力砼，能明显地改善砌体的受力性能和抗震能力。国外，特别是英国在配筋砌体和预应力砌体方面的水平很高。我国80年代初期曾有过研究，但直至最近才有少数专家研究，如重庆建筑大学的骆万康教授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
进一步研究砌体结构的破坏机理和受力性能，通过物理和数学模式，建立精确而完整的砌体结构理论，是世界各国关心的课题。我国在这方面的研究具有较好的基础，有的题目有一定的深度，［18］继续加强这方面的工作十分有利，对促进砌体结构发展也有深远意义。为此还必须加强对砌体结构的实验技术和数据处理的研究，使测试自动化，以得到更精确的实验结果。
正如一位资深砌体结构学者，E、A、James指出“砌体结构经历了一次中古欧洲的文艺复兴，其有吸引力的功能特性和经济性，是它获得新生的关键。我们不能停留在这里。我们正在进一步赋予砌体结构的新的概念和用途”。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，坚持科学态度，敢于创新，不断努力，为我国及世界的砌体结构的发展作出更大的贡献。
参考文献
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2、施楚贤主编.砌体结构理论与设计.中国建筑工业出版社.1992.
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4、建筑结构设计统一标准修订组.我国建筑结构设计可靠度设定水平分析与改进意见.1999.7
5、郑墨林.烧结保温空心砌块的性能与应用初探.天津墙改办.墙改与节能.1999.(2)
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7、广西建科所.抗震设防(7度)配筋小砌块高层建筑研究—成果鉴定资料.1987.12
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10、苑振芳.15层配筋砌块住宅试点工程简介.施工技术.1998.(7)
11、苑振芳.国际标准《配筋砌体结构设计与施工规范》简介.工程建设标准化.1995.(5)
12、方鄂华等.砼筒一组合墙及开洞组合墙模型试验及承载力研究.建筑技术.1997
13、王绍豪等.带砼筒大开间砖混结构灵活住宅结构设计建议.建筑技术.1997
14、沈阳市建设标准《钢筋砼—砖组合墙结构技术规程》SYJB2-95
15、江苏省地方标准《约束砖砌体建筑技术规程》DB32/113-95
16、甘肃省标准《中高层砖墙与砼剪力墙组合砌体结构设计与施工规程(试行)》DBJ25-56-95
砌体结构论文范文4
Abstract: The theory of constructivism and situated learning has provided abundant theoretical basis for“Masonry Construction” projected courses teaching reform. Under the direction of the theory of constructivism and situated learning, we are having taken two measures to advance the courses reform which are: firstly, carrying on the training & testing all the teachers’ vocational teaching skills; secondly, developing the course and making it work-process projected courses.
关键词： 《砌体结构施工》；项目化课程；课程教学改革
Key words: “Masonry Construction”；projected courses；courses teaching reform
中图分类号：G42 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）32-0263-01
0引言
当前，高职课程正处于两难境地，一些人批评高职课程不高，与中职课程没有太大区别；另一些人则批评高职课程简单沿用本科课程体系，是本科课程内容的压缩。这两个批评都是致命的，然而又是很难兼顾的。高职课程既要体现职业性，又要体现高等性，如何实现二者的融合是高职院校课程改革要解决的关键问题之一。依据建构主义学习理论和情境学习理论，借鉴国外职业教育课程开发经验，笔者认为项目化课程教学改革能够实现高职课程职业性与高等性的融合，培养出既高于中职学生，又有别于学术教育的高素质、高技能的技术应用性人才。本文探讨《砌体结构施工》这门课程项目化教学改革的理论依据及途径。
1《砌体结构施工》项目化课程教学改革的理论依据
《砌体结构施工》课程教学改革的理论基础是建构主义学习理论和情境学习理论。建构主义教学理论的核心观点是学习者从经验中积极地建构自己的知识和意义世界；情境学习理论的核心观点是学习者不能跨越情境边界，任何学习活动都是在一定的学校情境或社会情境中发生。
1.1 先实践后理论以前《建筑施工》这门课程传统的教学模式遵循的学习逻辑是从理论到实践，其前提假设是只有具备了一定的理论知识才能够掌握相关的职业技能。这种逻辑在教学实践中的表现就是先学习理论知识，然后再进行实践教学。实践证明，这种教学模式的效果并不理想，甚至有可能让学生对专业学习产生厌恶感。情境建构主义教学理论主张将现有的理论与实践的位置颠倒过来，以“适应论”的逻辑来阐释理论与实践的关系。“适应论”认为个体的成长是与周围环境不断适应的过程，个体的学习动机只有在其感觉到自己的素质不足于应付环境时才会被激发出来。因此，素质本位的教学模式要求在教学中要实践在前，理论在后；先让学生参加专业实践，在实践中感到不足后再引导学生学习相关专业理论知识，最终实现实践与理论的一体化。《砌体结构施工》就是将以前《建筑施工》这门课程中分出来的，目的是打破传统的教学模式，采用在实训现场教学，让学生先实践，在实践中中引导学生学习相关理论知识。
1.2 强调学生对知识、技能的主动建构知识、技能本身有自己的逻辑，学习者也具有自己的学习逻辑。学习者自身有自己的知识和能力结构，任何外部的知识和技能只有经过学习者的“同化”和“顺应”才能够变得有意义。情境建构主义教学模式推崇学习者的主动性，强调学生对知识、技能的主动建构。因此，在《砌体结构施工》教学过程中，要从一定的施工现场情境出发，教师应以前的课堂“主宰者”变成了课堂“引导者”，学生由被动的学习者变成了主动的探索者。这“两变”使得学生的兴趣得到激发，教学效果自然会得到保证。
1.3 教学应该尽可能在真实的职业环境中进行高等职业技术教育培养的是生产、建设、管理、服务第一线的技术应用性人才，它侧重于与工作相关的知识、技能的逻辑性和完整性。据情境学习理论，高等职业技术教育的情境则是职业环境。因此，《砌体结构施工》应该尽可能地在施工现场、学校实训场地中进行。尽一切可能把教学放到真实的职业环境中。
2《砌体结构施工》项目化课程教学改革的路径
《砌体结构施工》项目化课程改革的路径：一种路径是从课程的开发入手，先构建项目化课程，然后再进行教师职教能力培训和教学设计，最后付诸于教学实践；另一种路径与此正好相反，它从项目化课程教学设计入手，先培养教师的项目化课程教学设计能力，然后再进行项目化课程的开发。金华职业技术学院的《砌体结构施工》项目化课程采取了第一种路径：第一步是进行《砌体结构施工》这门课程的开发，将以前的《建筑施工》与《建筑结构》结合起来，构建基于工作过程的系统化课程体系：《砌体结构施工》、《混凝土结构施工》、《钢结构施工》，第二步是进行教师职教能力培训与测试，转变教师职业教育观念，提高教师项目化教学水平；对教师采取暑期下工地实习、技能考核等模式结合起来。
2.1 转变观念，提升能力如何转变高职教师的职教观念?如何提高高职教师的职教能力?金华职业技术学院在尊重和引导教师的主体需要的前提下，摸索出了一条能够职教探索与研究有效促进教师新经验系统重建的途径：每一位教师都要根据项目化课程教学的理念，按自己任教的课程进行教学内容与教学过程的重新设计，包括课程的单元设计和整体设计。聘请建筑企业的高级工程师担任兼职教师，学校年要求专任教师下工地实习，并组织检查、评价、考核。
2.2 《砌体结构施工》课程开发《砌体结构施工》课程要根据社会经济发展需要、企业岗位需求和高职人才培养目标，通过校企双方合作，实施课程内容开发，有效地对课程的结构、内容、比例和总体课时作系统的安排、调整、更新和改造。按照工作过程本身的逻辑来重构课程。根据这一原则，《砌体结构施工》可分为主要七个项目，墙体构造及砌体结构施工图、砌体结构基本构件计算、砌筑常用工具、砖砌体砌筑、配筋墙体及填充墙砌体砌筑、砌筑施工方案编制、砌筑工程季节性施工。
参考文献：
[1]徐国庆.高职课程的职业性与高等性[J].职教论坛，2007（22）.
[2]程凌.高职高专“项目课程”的开发设计[J].职业技术教育，2007（20）.
砌体结构论文范文5
关键词：配筋砌体 层等效剪切型 退化三线性模型 弹塑性分析 计算软件
前言
上海园南小区的18层混凝土砌块配筋砌体住宅，是我国首幢配筋砌体高层建筑，同济大学钱义良、吴明舜教授结合该工程，对配筋砌体进行了系统的研究。首先，用19片配筋混凝土砌块墙体分两组：10个高跨比为1.82的弯曲破坏墙片和9个高跨比为 0.83的剪切破坏墙片，进行了低周反复荷载下的伪静力实验，由实验获得了墙片的力-位移滞回曲线，进而统计出了两组四线性的归一化的骨架曲线[1]，给出了弯曲极限承载力和抗剪极限承载力的计算方法和相关公式。最后，对该住宅进行了抗震性能分析，表明配筋砌体建筑具有良好的抗震性能。湖南大学施楚贤教授的硕士生谢小军[2]和哈尔滨建筑大学唐岱新教授的博士生姜洪斌[3]也参与了试验，在其论文中分别给出了统计所得无量纲化三线性骨架曲线，可能由于分析方法不同，分析结果稍有差异，但基本上是相同的。此外，也都参照钱义良教授等的工作，讨论了弯曲和剪切承载力问题。在此基础上，谢小军分别采用层剪切型和层弯剪模型编制了程序并对园南住宅进行了对比计算。姜洪斌采用退化弯剪型三线性恢复力模型，对该住宅在不同地震烈度、不同地震波作用下的地震反应进行了分析，判断了在不同地震烈度下工程的最终破坏情况。
我们在开发砌体结构抗震分析软件时，得到了上述单位和砌体标准化委员会的大力支持，为完成软件开发工作提供了条件。但是，在学习和消化前人所做工作的时候，发现有些问题各研究者都没交待清楚，在与有关人员交换意见的基础上，提出了从实验结果出发，采用等效剪切型的层间模型对罕遇地震进行弹塑性时程分析的方案，并开发了相应软件，进行了园南住宅的分析，从而得到了一些可供工程参考的结论。
1 若干需讨论的问题
1． 文献[2]、[3]对配筋砌体高层住宅的时程分析都采用弯剪型力学模型，指出先按变截面悬臂杆位移计算公式[4]生成柔度矩阵，由柔度矩阵求逆获得结构刚度矩阵。但是，柔度矩阵计算时的惯性矩和面积如何求得，都没说清楚，由于两人思路不同，因此这一作为计算必须的基本数据出入较大。那么，柔度矩阵计算时的截面惯性矩和面积究竟应如何计算呢？显然这是编制程序时必须首先解决的一个问题。
2． 在[2]、[3]中均提到，“通过层间恢复力模型可求出任一时刻各层的抗侧力刚度，然后再由求得和，继而重新计算柔度矩阵并求逆得到当前状态新的刚度矩阵”。但作者都没有明确指出如何由求得和。这里有如下问题需要考虑：由恢复力模型得到的和弯剪型的刚度元素有何关系，作者在弹塑性分析时究竟要用什么模型；即使按考虑弯曲影响的层剪切模型计算时，与和的关系也应为
那么如何由上式一个关系来确定当前弹塑性和呢；如果说弯剪型先确定和的弹塑性状态变化，那么它变化的依据怎么获得呢？因为试验只获得剪力和位移的关系，并没有给出弯矩和曲率的关系。因此，如何确定和变化也是必须回答的。
3．即使采用[2]、[3]中退化三折线的无量纲化的骨架曲线，也必须给出结构的极限剪力和位移、，文献[2]中给出了配筋砌体剪力墙的抗剪承载力平均值的公式，文献[3]中给出了其偏心受压状态下的承载力公式，而极限位移值均采用墙片的实验值。显然，一般来说这样得到的骨架曲线弹性刚度和由柔度矩阵所得到的楼层弹性刚度不可能一致。因此，如何根据实际结构确定骨架曲线上的控制点，也是一个必须讨论的问题。
作为砌体结构抗震软件，常规结构按规范进行抗震的抗剪承载力验算是比较简单的，如果采用周期的经验公式，做基底剪力法验算时可以不建立结构整体计算模型，将层间剪力按刚度分配，对墙片进行验算即可。但是对配筋砌体高层结构，情况就不一样了，为了进行罕遇地震时的弹塑性时程分析，上述一些问题必须给出合理的、科学的回答。
2 解决方案
经过与上述研究相关的人员进行多次磋商后，从力学概念出发，我们提出了以下解决方案。
2．1关于截面几何性质
既然柔度系数是按变截面悬臂杆来求得[4]，因此在[2]、[3]层弯剪型模型平截面假定仍成立的条件下，墙体对截面整体形心坐标（设为x轴）的惯性矩和面积应按下式求得：
式中脚标为楼层号，为第层的墙片号，为第墙片离x轴的距离，为第墙片形心离x轴的距离。如果第墙片与x轴成斜交，则还需运用转轴公式。基于上述公式，可方便地编制各楼层惯性矩和面积计算的程序，借此对园南住宅进行计算，可得各标准层的截面几何性质如表1所示，与文[2]、[3]中的对应结果是不同的，他们都低估了截面的惯性矩。
2．2采用层等效剪切型模型
如果认为文[2]、[3]中弯曲破坏的墙片与弯剪型结构实际受力变形情况一样，也即可以利用其所统计得到的无量纲骨架曲线的话，那么实验所得是层间剪力和层间位移的关系，因此必须设法将弯剪型等效转换成剪切型（更确切地说是层间等效剪切型）。
为了使转换后的层剪切型结构尽可能反应弯剪型的结构特性，我们提出利用转换前后结构第一频率、振型相同的动力等效准则。具体步骤如下：
1．用各楼层的和求柔度系数并组成柔度矩阵；
2．由结构的质量和柔度矩阵、求得弯剪型结构的第一频率和第一振型；
3．用结构动力特性第一频率和第一振型相等求等效的层剪切型弹性侧移刚度；
4．按等效层剪切型弹性侧移刚度建立三对角的（层相对地面位移作未知量）刚度矩阵。
依据这一步骤编制了相应的计算机程序，自动完成弯剪型到等效剪切型的转换。对园南住宅，由等效转换所得的层间等效弹性剪切刚度如表2所示。
2．3极限承载力和极限位移的确定
综合文[2]、[3]的恢复力模型，决定对弯剪型和剪切型模型采用以下归一化骨架曲线如图1所示。对计算程序来说将无量纲参数如图设为变量，由读入获取变量值，那么不管将来进一步研究后参数如何变，程序都不需要修改。
上述无量纲化骨架曲线在具体应用时必须确定两个参数：、或、弹性刚度或、弹性刚度。考虑到上述解决方案已经解决弹性刚度的计算，因此我们考虑采用后两种方案。
参考砌体结构规范，对配筋砌体和无筋砌体墙体的每一墙片，其抗剪极限承载力平均值可分别用下式计算：
式中： 为配筋砌体墙抗剪承载力的平均值；
为无筋砌体墙抗剪承载力的平均值；
为墙的剪跨比，，墙截面的轴向力；
为灌孔砌体的抗压强度，为砌体沿梯形截面破坏的抗剪强度设计值；、钢筋抗拉强度平均值，钢筋的面积。
则楼层的极限剪力可由各墙片求和得到，也即。
参照利用文献 [2]中实验统计所得无量纲恢复力模型，利用层等效弹性刚度和极限剪力，简单推导即可得极限位移可按下式计算：
弯曲破坏： ；
剪切破坏：
式中为楼层的初始弹性刚度，对层剪切模型为每层的抗侧移刚度
对弯剪模型为每层的等效剪切刚度。
当采用、弹性刚度方案时，要由墙片来计算楼层极限位移就目前资料有一定困难。为解决非线性分析参照文献[3]，以规范规定的楼层极限位移（或极限转角）作为，例如取为H/65（H为层高）。
基于上述思想，解决了前面所提出的三方面问题。这样，程序的开发就只剩下具体实现非线性地震响应分析所涉及的结构动力学知识了。
为了使计算精度更好，程序采用我们以前提出的高阶单步法[5]，为便于用户了解高阶单步法弹性段的计算精度，表3给出高阶单步法时间步长0.002 s和Newmark 法、步长0.001、0.00005s的位移、速度积分结果，从表可看出在相同步长条件下，高阶单步精度远高于Newmark 法、法，因此进行弹塑性地震反应分析时，能更好地反映实际。
3 计算实例
利用所开发的程序，根据文献[3]作者所提供的资料，对上海18层配筋砌块园南住宅进行了时程分析，部分计算结果如表4、5所示，进一步更详细的弹塑性分析结果将另文讨论。
从计算结果分析可知，配筋砌体结构的抗震性能能够满足使用要求。根据两种模型结果对比表明，剪切型在9度大震时第二层倒塌，因此按剪切型设计的结果是偏保守的。这里需要指出的是，按我们所提计算方法计算出的用于判断的倒塌位移，比规范规定的验算倒塌位移要小。
4 结论
本文结合“砌体结构设计计算软件包的开发”工作，对配筋砌体罕遇地震反应分析中的若干问题进行了讨论，综上所述可得如下结论：
本文提出的柔度矩阵计算时的惯性矩、面积应按全截面用截面几何性质的计算方法计算，从力学观点上看更合理。
将弯剪型模型进行按第一振型动力特性等效，使之能更好利用目前试验结果，是一种可行的、较合理的方案。
按砌体结构设计规范计算抗剪极限承载力，再配合层间等效剪切刚度，或者取规范楼层极限位移作为骨架曲线，再配合层间等效剪切刚度，从而按具体结构计算与无量纲骨架曲线对应的各控制值，是一种比较合理的解决方案。
配筋砌体结构作为一种新兴的高层建筑结构类型，具有良好的抗震性能。
作者对配筋砌体结构方面的涉足时间不长，对许多问题的认识还不够，本文抛砖引玉，所提出一些看法中的不当之处，以供专家、学者批评指正和共同商榷。
参考文献
[1] 钱义良，吴明舜.18 层砼小型砌块配筋砌体房屋墙体的静力和抗震试验研究.[A]西班牙配筋砌体研讨会论文集[C].2000
[2] 谢小军.混凝土小型砌块砌体力学性能及其配筋墙体抗震性能的研究.[D]长沙： 湖南大学1998
[3] 姜洪斌.配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究.[D] 哈尔滨建筑大学.2000
砌体结构论文范文6
关键词：砌块类铺面；力学分析
Abstract: There is debate that whether the sidewalk Block structure can applies to vehicles travel residential entrance in the engineering field. To solve this problem, using the ANSYS software to analyze the impact of the sand cushion thickness, primary thickness and modulus, and caulking width of the pavement structure mechanical properties of block class. Consider vehicles accumulated the axle load, the entrance of the block pavement structure.Key words: block classes pavement; mechanical analysis
中图分类号：U412.37+8文献标识码：A 文章编号：
前言
人行道是城市道路交通设施的一个重要组成部分。它不仅提供人行走，同时也是美化城市环境、体现城市品位的重要载体。目前应用最为广泛的是彩色道板铺砌的人行道。在一些工程中，为了保证人行道的连续性，提升道路的整体景观效果，往往在居民小区出入口处采用人行道一致的砌块类铺面。
对于常用的砌块类人行道结构是否适用于有车辆出行的居民小区出入口这一问题在工程界还存在争论。为此，本文针对出入口处砌块类铺面结构进行力学分析研究。
砌块类铺面力学计算理论
砌块类路面结构的各种计算理论，主要体现对嵌挤砌块面层作了不同的假定。目前大体可分为以下四种:：
2.1 弹性层状理论
弹性层状理论将不连续的块体层和砂垫层等效为一个当量的、各向同性的线弹性均匀材料，用两个参数（弹性模量和泊松比）表征其力学特性。采用与沥青路面相同的轴对称力学模型进行结构的力学分析和位移计算。
2.2 有限元方法
荷兰Delft大学将块体铺面结构简化为平面应变问题。在该模型中，假定块体是刚性体，接缝只传递剪力，垫砂层被看作互不相关的弹簧，基层、底基层和土基均为各向同性体且在水平方向上是无限大，用弹性模量和泊松比表示。
2.3 弹性半空间理论
英国港口协会（BPA: British Port Association）将铺面结构转换为弹性半空间体，并采用Boussinesq理论计算土基顶面的应变。
2.4 断裂理论
这种理论将嵌锁块层看作刚度较低的板，采用板的断裂理论来计算路面结构内的应力和变形。
有限元模型
本文采用有限元软件ANSYS来分析出入口砌块类铺面结构力学。将砌块铺面结构简化为面层有竖向接缝的空间轴对称模型。引入接触单元考虑板块和嵌缝之间的相互作用。砌块、接缝、基层和路基均用杨氏模量E和泊松比u表征。块体的尺寸为200×100mm，厚度为6cm。分析时水平方向为2m，竖向计算深度为3m。在水平边界上假定只有竖向位移，没有水平位移，竖向边界上即没有竖向位移，也无水平位移。根据试算结果，面层采用6块板已足够满足计算精度。
人行道板（局部荷载）5kN/m2；车辆荷载仅考虑小型桥车。本研究取用单圆5kN、p=0.35MPa、荷载圆半径δ＝6.7434cm的荷载。
砌块铺面结构分析
人行道计算结构及设计参数如下表所示。
人行道计算结构及设计参数
4.1砂垫层厚度的影响
力学指标随砂垫层厚度变化趋势
砌块类铺面力学性能对垫层厚度比较敏感。铺面表面弯沉随着垫层厚度的增加呈增加趋势，而基底的弯拉应力显著减少。
4.2基层厚度和模量的影响
力学指标随基层厚度变化趋势
力学指标随基层模量变化趋势
由于基层的刚度非常大，砌块铺装表面弯沉比较小。随着基层厚度增加，弯沉略微减小。当厚度大于15cm以后，弯沉的变化不明显。随着基层厚度的增加，基层底部弯拉应力显著减少。
砌块铺装表面弯沉随刚性基层的弹性模量的增加而小幅减少，基层的基顶垂直压力随弹性模量增加小幅增加，而基层的基底弯拉应力随弹性模量显著增加。
4.3嵌缝宽度的影响
力学指标随嵌缝宽度变化趋势
随着嵌缝的宽度的增加，路面的弯沉，基顶垂直应力和基底弯拉应力都有明显增加。在相同的荷载下，接缝越窄，基顶的压应力越小。
因此为了提高面层的板体性能应该尽可能的减少接缝宽度。这在一定程度上能解释，世界各国在面层处理上，对同一厚度的嵌挤块将其等效为不同厚度的原因，这主要是由于其施工水平和块的尺寸不同。同时嵌缝的宽度越大，缝中的填充物太多，不利于快体间的初期嵌锁。
车辙深度
砌块铺面的损坏通常不是由于块体的断裂，而是由于块体被冲剪进入基层，以及过大的路表永远变形积累（车辙）造成的。车辙在使用初期主要由块置的调整和砂垫层的压密所致，之后的变形积累主要是因为重复荷载作用下砂垫层、基层和土基的永久变形的积累。在实际路面结构上，车辆荷载的反复作用和轮胎的多次揉搓，使得块体相对移动，垫层和路基不断压密，最终形成车辙。
出入口日常进出车辆按照90辆/天考虑，设计年限取15年，设计年限内累计轴载次数计算值为492750次，本次计算累计轴载选用5.0×105次。
目前港口集装箱码头砌块铺面车辙深度通常控制在30mm以内。对于出入口处砌块铺面，除考虑车辆行驶平整度要求外，还需考虑行人及非机动出行舒适度要求，因此建议车辙深度控制在15mm～20mm。
车辙深度随垫层厚度的变化趋势
对于刚性基层砌块类铺面，当垫层厚度在2cm－4cm阶段车辙深度显著增加，然后是增速趋缓，但当垫层厚度超过7cm后，车辙深度呈显著上升。
车辙深度随垫层厚度的变化趋势
增加基层厚度对于减少砌块铺面的车辙深度是非常有效的方法。尤其是当基层厚度小于15cm时，增加基层厚度作用显著。当基层结构层厚度超过25cm时，增加基层厚度对减少车辙深度效果不明显。刚性基层砌块铺面由于基层刚度非常大，因此车辙深度最小。在厚度大于15cm时，车辙深度仅为12mm。因此在满足路用性能的情况下，基层厚度可以取较小值，以得到很好的经济效益。
结论
1.在基底弯拉应力在容许范围内时，可以通过适当减少刚性基层厚度和弹性模量，从而降低工程造价。即使刚性基层的厚度为5cm时，车辙量也不超过20mm。基层厚度的选取时，还应满足最小结构层厚度的要求。
2.应尽可能减少接缝宽度以提高面层的板体性能。考虑施工的可操作性，建议接缝宽度控制在3mm～5mm。
3.目前采用的6cm厚砌块类人行道结构能够满足累计轴载为：5.0×105次居民小区出入口车辆出行的要求。
参考文献
【1】孙立军. 现代联锁块铺面[M]，同济大学出版社，2000
