中國(guó)是砌體大國(guó),在歷史上有舉世聞名的萬(wàn)里長(zhǎng)城,它是兩千多萬(wàn)年前用傳統(tǒng)磚瓦建造的世界上最偉大的砌體工程之一;有在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就已興修水利,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年前由料石修建的現(xiàn)存河北趙縣安濟(jì)橋,這是世界上最早的敞肩式拱橋。該橋已被美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)選入世界第12個(gè)土木工程里程碑。這些都是值得我們自豪和繼承的,也對(duì)弘揚(yáng)我國(guó)文化遺產(chǎn)起到積極作用。解放后我國(guó)在砌體結(jié)構(gòu)方面有了很大的發(fā)展,分三個(gè)方面加以概要介紹。
一 砌體結(jié)構(gòu)量大面廣
解放以來(lái)我國(guó)磚的產(chǎn)量逐年增長(zhǎng),據(jù)統(tǒng)計(jì),1980年的全國(guó)年產(chǎn)量為1600億塊,1996年增至6200億塊,為世界其它各國(guó)磚每年產(chǎn)量的總和。全國(guó)基建中采用砌體作墻體材料約占90%左右。在辦公、住宅等民用建筑中大量采用磚墻承重。50年代這類房屋一般為3-4層,現(xiàn)在已為5-6層,不少城市一般建到7-8層。現(xiàn)在每年興建的城市住宅建筑面積多達(dá)1億m2以上。根據(jù)重慶市1980~1983年新建住宅建筑面積為503萬(wàn)m2,其中采用磚承重的占98%,7~7層以上的占50%,1972年還建成12層住宅。
在中小型單層工業(yè)廠房和多層輕工業(yè)廠房,以及影劇院、食堂、倉(cāng)庫(kù)等建筑也廣泛采用磚墻、柱承重結(jié)構(gòu)。
磚石結(jié)構(gòu)還用于建造各種構(gòu)筑物。如鎮(zhèn)江市建成的頂部外經(jīng)2.18m、底部外徑4.78m、高60m的磚煙囪;用料石建成的80m排氣塔;在湖南建造的高12.4m、直徑6.3m、壁厚240mm的磚砌糧倉(cāng)群;福建用毛石建造的橫跨云宵—東山兩縣的大型引水工程—向東渠,其中陳岱渡槽全長(zhǎng)4400m,高20m,槽支墩共258座,工程規(guī)模宏大。此外我國(guó)在古代建橋技術(shù)的基礎(chǔ)上,于1959年建成跨度60m、高52m的石拱橋,接著又建成了敞肩式現(xiàn)代公路橋,最大跨度達(dá)120m——湖南烏巢河大橋。我國(guó)建成的100m以上的石拱橋有10座(包括烏巢河橋),每座都有新發(fā)展和世界紀(jì)錄。
我國(guó)還積累了在地震區(qū)建造砌體結(jié)構(gòu)房屋的寶貴經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)絕大多數(shù)大中城市在6度或6度以上地震設(shè)防區(qū)。地震烈度≤6度的砌體結(jié)構(gòu)經(jīng)受了地震的考驗(yàn)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和構(gòu)造上的改進(jìn)和處理,還在7度區(qū)和8度區(qū)建造了大量的砌體結(jié)構(gòu)房屋。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),從80年代初至今10多年間我國(guó)主要大中城市建造的多層砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑面積已達(dá)70-80億m2。
二 新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用
60年代以來(lái),我國(guó)粘土空心磚(多孔磚)的生產(chǎn)和應(yīng)用有較大的發(fā)展,在南京建造了6-8層的空心磚承重的旅館。當(dāng)時(shí)空心磚孔洞率為22%,與實(shí)心磚強(qiáng)度等效,但可減輕自重17%、墻厚減小20%,節(jié)省砂漿20~30%,砌筑工時(shí)少20-25%,墻體造價(jià)降低19~23%。根據(jù)節(jié)能進(jìn)一步要求,近年來(lái)我國(guó)在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,制造出規(guī)格為380×240×190、孔洞率為40%的燒結(jié)保溫空心磚(塊),這種保溫磚的密度為1012kg/m3,抗壓強(qiáng)度10.5Mpa,熱阻1.649m2K/W。在主要力學(xué)和熱工性能的指標(biāo)接近或達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的水平。《多孔磚砌體設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為這種磚的推廣創(chuàng)造了條件。
近10余年來(lái),采用砼、輕骨料砼或加氣砼,以及利用河砂、各種工業(yè)廢料、粉煤灰、煤干石等制無(wú)熱料水泥煤渣砼砌塊或蒸壓灰砂磚、粉煤灰硅酸鹽磚、砌塊等在我國(guó)有較大的發(fā)展。1958年建成采用砌塊作墻體的房屋,經(jīng)過(guò)四十多年的實(shí)踐,砌塊墻體已成為我國(guó)墻體革新的有效途徑之一。砌塊種類、規(guī)格較多,其中以中、小型砌塊較為普遍,在小型砌塊中又開(kāi)發(fā)出多種強(qiáng)度等級(jí)的承重砌塊和裝飾砌塊。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),1996年全國(guó)砌塊總產(chǎn)量約為2500萬(wàn)m3,各類砌塊建筑
約5000萬(wàn)m2,近十年砼砌塊與砌塊建筑的年遞增都在20%左右,尤其以大中城市推廣迅速,以上海推廣砌塊建筑為例,1994年約50萬(wàn)m2,1995年100萬(wàn)m2,1996年約150萬(wàn)m2,到1999年一季度累計(jì)完成的砌塊建筑450萬(wàn)m2。這些砌塊建筑大多是多層的,至于中高層、高層砌塊建筑我國(guó)于80年代就著手和進(jìn)行試點(diǎn)工作,如1982年建成的廣西區(qū)科委十層砌塊住宅試驗(yàn)樓、1986年建成的廣西區(qū)建二公司十一層小砌塊試驗(yàn)樓(7度設(shè)防),為我國(guó)砌塊中高層的發(fā)展作了開(kāi)創(chuàng)性的工作。從90年代初期,在總結(jié)國(guó)內(nèi)外配筋砼砌塊試驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我國(guó)在配筋砌塊結(jié)構(gòu)的配套材料、配套應(yīng)用技術(shù)的研究上獲得了突破,在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了更具代表性和針對(duì)性的試點(diǎn)工程,如1997年建成的盤(pán)錦市國(guó)稅局15層砌塊住宅,1998年建成的上海砼空心磚塊配筋砌體住宅試點(diǎn)工程。試點(diǎn)工程實(shí)踐表明,中高層配筋砌塊建筑具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益:前者15層砌塊建筑,節(jié)省鋼材45%、土建造價(jià)降低18%;上海18層節(jié)約鋼材25%,土建造價(jià)降低7.4%。因此,將中高層配筋砌塊結(jié)構(gòu)體系納入到我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中是理所當(dāng)然的。由此可見(jiàn),作為粘土磚的主要替代材和某些功能強(qiáng)于粘土磚的砌塊的發(fā)展前景是非常好的。
我國(guó)在50年代~70年代,采用預(yù)制大型墻板建造多層住宅,如采用振動(dòng)磚墻板、煙灰煤渣、礦渣砼墻板建造了幾十萬(wàn)m2的建筑。近10多年來(lái)北京等地采用內(nèi)澆(砼)外砌的混合結(jié)構(gòu)建造中高層建筑,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。最近幾年清華大學(xué)開(kāi)展了多層大開(kāi)間砼核心筒、砌體外墻的混合結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究和小規(guī)模試點(diǎn)工程,在改進(jìn)和擴(kuò)展砌體結(jié)構(gòu)的性能和應(yīng)用范圍作了有益的探索。
我國(guó)配筋砌體應(yīng)用研究起步較晚,60年代衡陽(yáng)和株州一些房屋的部分墻、柱采用網(wǎng)狀配筋砌體承重,節(jié)省綱材和水泥。1958~1972年在徐州采用配筋磚柱建筑了12-24m、吊車起重量50-200t的單層廠房36萬(wàn)m2,使用情況良好。70年代以來(lái),尤其是1975年海城—營(yíng)口地震和1976年唐山大地震之后,對(duì)設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁的約束砌體進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究,其成果引入我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。在此基礎(chǔ)之上,通過(guò)在磚墻中加大加密構(gòu)造柱形成所謂強(qiáng)約束砌體的中高層結(jié)構(gòu)的研究取得了可喜的成果。如遼寧省沈陽(yáng)市、江蘇徐州、湖南長(zhǎng)沙、蘭州等地先后建造了8~9層上百萬(wàn)m2的這類建筑,獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。這些研究成果有的已納入到地方標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這是我國(guó)科研工作者在粘土磚砌體低強(qiáng)材料情況下,向中高層作出的貢獻(xiàn)。利用如此低的砌體材料在地震區(qū)建造如此之高的建筑唯有中國(guó)!
和約束配筋砌體對(duì)應(yīng)的是所謂均勻配筋砌體,即國(guó)外廣泛應(yīng)用的配筋砼砌塊剪力墻結(jié)構(gòu),這種砌體和綱筋砼剪力墻一樣,對(duì)水平和豎向配筋有最小含鋼率要求,而且在受力模式上也類同于砼剪力墻結(jié)構(gòu),它是利用配筋砌塊剪力墻承受結(jié)構(gòu)的豎向和水平作用,是結(jié)構(gòu)的承重和抗側(cè)力構(gòu)件。配筋砌體具有強(qiáng)度高、延性好,和鋼筋砼剪力墻性能十分類似,可以用于大開(kāi)間和高層建筑結(jié)構(gòu)。如美國(guó)抗震規(guī)范規(guī)定,配筋砌體的適用范圍同鋼筋砼結(jié)構(gòu)。我國(guó)在80年代初期主持編制國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《配筋砌體設(shè)計(jì)規(guī)范》起至今對(duì)其進(jìn)行了較為系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,表明用配筋砌體可建造一定高度的既經(jīng)濟(jì)又安全的建筑結(jié)構(gòu),如廣西的10-11層、盤(pán)錦的15層、上海的18層等。目前正在籌建的配筋砌塊高層有首鋼十八層配筋砌塊住宅工程(8度設(shè)防),遼寧撫順6棟16層砌塊住宅、哈爾濱2棟18層砌塊住宅等。可見(jiàn)配筋砌體中高層的研究和應(yīng)用具有十分廣闊的前景。
我國(guó)有著用磚砌筑拱和券的豐富經(jīng)驗(yàn),解放以來(lái),又向新的結(jié)構(gòu)形式和大跨度方向發(fā)展。50-60年代修建了一大批磚拱屋蓋和樓蓋,還建成了10.5×11.3m的扁球形磚殼屋蓋,16×16m的雙曲扁球型磚薄殼和40m直徑的園形球磚殼。60年代南京用帶勾空心磚建成14×10m雙曲扁殼屋蓋倉(cāng)庫(kù),以及10m直徑的園形殼屋蓋油庫(kù),在西安建成了24m雙曲扁殼屋蓋等。70年代我國(guó)還在閩清梅溪大橋工程中建成88m跨的(砼助)雙曲磚拱橋等。
三 砌體結(jié)構(gòu)理論研究與計(jì)算方法
解放前直至1950年我國(guó)談不上有任何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。國(guó)家建委于1956年批準(zhǔn)在我國(guó)推廣應(yīng)用蘇聯(lián)《磚石及鋼筋磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范》NUTY120-55,直到60年代。60~70年代初,在我國(guó)有關(guān)部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)和組織下,在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)磚石結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較大規(guī)模的試驗(yàn)研究和調(diào)查,總結(jié)出一套符合我國(guó)實(shí)際、比較先進(jìn)的磚石結(jié)構(gòu)理論、計(jì)算方法和經(jīng)驗(yàn)。在砌體強(qiáng)度計(jì)算公式、無(wú)筋砌體受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算、按剛彈性方案考慮房屋的空間工作,以及有關(guān)構(gòu)造措施方面具有我國(guó)特色。在此基礎(chǔ)上于1973年頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ3-73。這是我國(guó)第一部磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。從此使我國(guó)的砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。70年代中期至80年代末期,為修訂GBJ3-73規(guī)范,我國(guó)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了第二次較大規(guī)模的試驗(yàn)研究,其中收集我國(guó)歷年來(lái)各地試驗(yàn)的砌體強(qiáng)度數(shù)據(jù)4023個(gè),補(bǔ)充長(zhǎng)柱受壓試件近200個(gè),局壓試件100多個(gè),墻梁試件200多根及2000多個(gè)有限元分析數(shù)據(jù)和進(jìn)行了11棟多層的磚房空間性能實(shí)測(cè)和大量的理論分析工作等。這樣在砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法、多層房屋的空間工作性能、墻梁的共同工作,以及砌塊的力學(xué)性能和砌塊房屋的設(shè)計(jì)方面取得了新的成績(jī)。此外對(duì)配筋砌體、構(gòu)造柱和砌體房屋的抗震性能方面也進(jìn)行了許多試驗(yàn)研究。相繼出版了《中型砌塊建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》JGJ5-80、《砼小型空心砌塊建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JGJ14-82、《冶金工業(yè)廠房鋼筋砼墻梁設(shè)計(jì)規(guī)程》YS07-79、《多層磚房設(shè)置鋼筋砼構(gòu)造柱抗震設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JGJ13-82等,特別是《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ3-88,使我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和方法趨于完善。我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)可靠度的設(shè)計(jì)方法,已達(dá)到當(dāng)前的國(guó)際先進(jìn)水平。對(duì)于多層砌體房屋的空間工作,在墻梁中考慮墻和梁的共同工作和局壓設(shè)計(jì)方法等專題的研究成果在世界上處于領(lǐng)先地位。近10余年來(lái),特別是《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ3-88頒行后,進(jìn)入了第三次較大規(guī)模的修訂時(shí)期。如1995年頒行的《砼小型空心磚塊建筑技術(shù)規(guī)程》JGJ/T14-95,通過(guò)試驗(yàn)增強(qiáng)抗震構(gòu)造措施,使原規(guī)范(JGJ14-82)可增加一層,擴(kuò)大了地震區(qū)的應(yīng)用范圍。1999年6月1日頒行的《砌體工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50203-98,取代了《磚石工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB203-83。它主要補(bǔ)充了近年來(lái)新型材料和配筋砌體施工技術(shù)、施工質(zhì)量控制等級(jí)方面的內(nèi)容。目前正在修編的《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ3-88,主要在砌體結(jié)構(gòu)可靠度方面、配筋砼砌塊砌體、墻梁的抗震方面作了調(diào)整和補(bǔ)充。砌體結(jié)構(gòu)可靠度,根據(jù)我國(guó)當(dāng)前國(guó)情,作了適當(dāng)?shù)纳险{(diào)。這樣作主要為促進(jìn)采用較高等級(jí)的砌體材料,提高耐久性和適當(dāng)提高抗風(fēng)險(xiǎn)能力。配筋砌體,特別是配筋砼砌塊中高層,根據(jù)我國(guó)主編的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《配筋砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和我國(guó)近年來(lái)各地較大規(guī)模的試驗(yàn)研究和試點(diǎn)建筑的經(jīng)驗(yàn),使我國(guó)配筋砌體的理論更完善,應(yīng)用范圍和限制有了較大的擴(kuò)展和突破。如其應(yīng)用范圍,已達(dá)到鋼筋砼剪力墻的適用范圍。配筋灌孔砼砌塊砌體是作為一個(gè)體系納入到砌體規(guī)范中的,它的未來(lái)的實(shí)施,對(duì)促進(jìn)我國(guó)砌塊結(jié)構(gòu)向高檔次發(fā)展具有重要作用。本新聞共 2頁(yè),當(dāng)前在第 1頁(yè) 1 2
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