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砌体结构

/masonry structure/
条目作者焦驰宇

焦驰宇

最后更新 2023-06-21
浏览 217
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用砖、石材和胶黏材料砌筑的结构。

英文名称
masonry structure
所属学科
科学技术史

砌体结构采用砖、石等砌块作为主要材料,在中国有着悠久的发展历史,其中石砌体和砖砌体在中国更是源远流长,构成了中国独特文化体系的一部分。砌体结构的发展一般可分为三个历史阶段。

第一阶段:清朝(1644~1911)末年、19世纪中叶以前。这一时期主要以石砌及土法烧制的砖砌体为主,主要用来制作城墙、佛塔和砖砌重型穹顶佛殿及石桥。考古资料表明,中国早在5000年前就建造有石砌体祭坛和石砌围墙。中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,中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。中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12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。

第二阶段:19世纪中叶以后至中华人民共和国成立前大致100年左右。这一时期国外主要以黏土砖和混凝土砌块为主要材料,国内主要以黏土砖作为承重墙的主要建筑材料,采用容许应力法粗略估算作为主要的设计方法。起源于美国并于1882年问世的混凝土小型空心砌块最早在很多房屋建筑中使用;此后在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。

第三阶段:1949年以后,砌体结构有了较大发展,一方面,传统基础材料跨度加大、厚度减薄、承载力显著提高;另一方面,各种难新材料不断涌现,如硅酸盐和泡沫硅酸盐砌块、各类混凝土空心砌块和各类大板以及各种承重和非承重空心砖等;同时各种新技术不断进步,如振动砖墙板及各种配筋砌体发展了起来;此外,新结构也逐渐发展起来,如砖薄壳等。20世纪60年代以来,中国小型空心砌块和多孔砖生产及应用有较大发展,20世纪末砌块与砌块建筑的年递增量均在20%左右。2000年中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,建立了具有中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。此外,还应指出20世纪60年代初至21世纪初,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,总结了一套具有中国特色、比较先进的砌体结构理论、计算方法和应用经验。新颁布的《砌体结构规范》(GB 50003—2001)标志着中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。

在国际上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。鉴于中国在砌体结构方面的丰富技术积累,在1988年至1995年的一段时间里,中国曾作为国际标准化组织砌体结构技术委员会配筋砌体委员会(ISO/TC179/SC2)秘书处,卓有成效地开展了一系列国际合作研究工作,并作为主编开展了国际标准《配筋砌体结构设计规范》(ISO9652-3)的编制工作。这本规范的出版和实施充分体现了中国在这一领域的国际影响力。

砌体结构的优点:①采用砖石等材料较易就地取材,且其具有很好的耐火性,以及较好的化学稳定性和大气稳定性。②较钢筋混凝土结构节约水泥和钢筋,砌筑时不需要模板等,节约木材。③当采用砌块或大型板材作墙体时,可以减轻结构自重,加快施工进度,进行工业化生产和施工。

砌体结构的缺点:①砌体结构的自重大,砖石强度低,需采用较大截面面积,其体积大,自重大,砌筑工作量大,属于劳动密集型行业。②砂浆和砖石间的黏结力较弱,无筋砌体的抗震、抗拉、抗弯及抗剪强度都很低。③砖砌结构的黏土砖用量很大,占用农田。

正是因为以上几个确定,砌体结构近年来不断在加强轻质高强材料的研究、进一步推广工业化施工方法、采用配筋砌体、加强工业废料和地方性材料代替黏土制实心砖的研究、废旧砌体结构材料利用等方面不断开展研究工作。

  • 王巧莉,张昌叙,孙永民,等.中国砌体结构技术的现状与发展.建筑技术,2018,49(6):601-604.
  • 郭嘉欢.浅谈砌体结构历史、现状及前景.黑龙江水利科技,2018,46(12):134-137.
  • 苑振芳.配筋砌体结构设计规范(ISO9652~3)介绍.建筑结构,2002,(8):69-73,25.
  • 本刊记者.中国工程建设标准化协会砌体结构专业委员会2019年新型墙体基本理论及工程应用学术大会掠影.重庆建筑,2019,18(11):2.
  • 孙苏,刘艳萍,董奕兰.传承、光大砌体文化,让装配式砌体结构的未来成为已来——访国家标准《砌体结构设计规范》主编高连玉教授.重庆建筑,2019,18(11):5-6.

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