砌体结构的特点和发展方向
砌体结构的特点和发展方向 第1章绪论 砌体分类 砌体历史和现状 砌体结构特点 砌体结构发展方向 砌体结构适用范围 砌体定义 目录 第一章绪论第二章材料及砌体的基本力学性能第三章砌体结构构件承载力的计算第四章混合结构房屋墙体设计第五章过梁 墙梁和悬挑梁 结构 材料和形式的分类 构件 材料 第一章绪论 1 1砌体结构的发展简史砌体结构是指用砖 石或砌块为块材 用砂浆砌筑的结构 砌体按照所采用块材的不同 可分为砖砌体 石砌体和砌块砌体三大类 搭砌的整体和钢结构焊接 混凝土的浇注的整体不同1 应用范围扩大 建筑物 构筑物 烟囱 小型水池 料仓 渡槽 水塔等 和桥梁 石拱桥 2 新材料 新技术和新结构的不断研制和使用 承重空心砖 配筋砖砌体结构和约束砖砌体 混凝土砌块 采用混凝土 轻集料混凝土 以及利用各种工业废渣 粉煤灰 煤矸石等制成的 第一章 绪论 发展简史 由混凝土砌块代替的粘土砖作为承重墙体材料既保留了传统砖结构取材广泛 施工方便 造价低廉的特点 又具有强度高 延性好的钢筋混凝土结构的特性 它的最大优势在于砌块的生产不毁坏耕地 而且耗能较低 仅为生产粘土砖的一半 符合国家可持续发展的技术政策 是我国墙体材料改革的有效途径之一 第一章 绪论 发展简史3 砌体结构计算理论和计算方法的逐步完善a建国以前 我国所建造的砌体结构房屋主要是住宅等低层民用建筑 只凭经验设计而不作计算 由房屋的层数来选定墙的厚度 b1956年原国家建委批准在我国使用前苏联的 砖石及钢筋砖石结构设计标准及技术规范 该规范采用属于定值的极限状态设计方法 第一章 绪论 发展简史c1988年颁布实施了 砌体结构设计规范 GBJ3 88 该规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法 在砌体结构可靠度设计方面已提高到当时的国际水平 其中多层砌体结构房屋的空间工作 以及在墙梁中墙和梁的共同工作等专题的研究成果在国际上处于领先地位 使我国砌体结构理论和设计方法更趋完善 d 砌体结构设计规范 GBJ50003 新规范的砌体结构类别和应用范围较原规范 GBJ3 88 有所扩大 砌体结构在我国有着悠久的历史 在约6000年前 就已有木构架和木骨泥墙 公元前20世纪 有土夯实的城墙 公元前1783年 公元前1122年 已逐渐开始采用粘土做成的版筑墙 公元前1388年 公元前1122年 逐步采用晒干的土坯砌筑墙 公元前1134年至公元前771年已有烧制的瓦 公元前475年 公元前221年已有烧制的大尺寸空心砖 公元317年 558年已有实心砖的使用 石料也由最初的装饰浮雕 台基和制作栏杆 到后来用于砌筑建筑物 简史 砌体结构为四大结构形式之一 使用范围广 使用量大 历史悠久 砌体 将块体 砖块 砌块 石料等 和砂浆通过砌筑而成的结构材料 砌体结构 指将由块体和砂浆砌筑而成的墙 柱作为建筑物主要受力构件的结构体系 砌体定义 根据所采用块材种类的不同 砌体结构可以分为 砖砌体结构石砌体结构砌块砌体结构 砌体分类 根据砌体内是否配筋 砌体结构可以分为 1 烧结 普通砖砌体 2 烧结 多孔砖砌体 3 蒸压硅酸盐砖砌体 4 混凝土多孔砖 5 混凝土小型空心砌块砌体 6 石砌体 配筋砌体结构无筋砌体结构 砌体分类 砖砌体结构 由烧结普通砖 烧结多孔砖 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖作为块体与砂浆砌筑而成的结构 砌块砌体结构 由普通混凝土 轻骨料混凝土等材料制成的空心砌块作为块体与砂浆砌筑而成的结构 石砌体结构 由天然毛石或经加工的料石与砂浆砌筑而成的结构 配筋砌体结构 根据需要在砌体的适当部位配置水平钢筋 竖向钢筋或钢筋网作为建筑物主要受力构件的结构 细分为 配筋砖砌体配筋砌块砌体反之称为 无筋砌体结构 配筋砖砌体 配筋砌块砌体 其他砌体1 预应力砌体 提高抗裂性或满足变形要求 2 夹心墙砌体 墙体内预留空腔内填充保温和隔热材料 3 空斗墙砌体 砌体结构在我国有着悠久的历史 在约6000年前 就已有木构架和木骨泥墙 公元前20世纪 有土夯实的城墙 公元前1783年 公元前1122年 已逐渐开始采用粘土做成的版筑墙 公元前1388年 公元前1122年 逐步采用晒干的土坯砌筑墙 公元前1134年至公元前771年已有烧制的瓦 公元前475年 公元前221年已有烧制的大尺寸空心砖 公元317年 558年已有实心砖的使用 石料也由最初的装饰浮雕 台基和制作栏杆 到后来用于砌筑建筑物 砌体历史和现状 中国是砌体大国 在历史上有举世闻名的秦朝 公元前221 公元前206年 开始建造的万里长城 它是两千多年前用 秦砖汉瓦 建造的世界上最伟大的砌体工程之一 万里长城盘山越岭 气势磅礴 在砌体结构史上写下了光辉的一页 为人类在地球上留下一大奇观 她是中华民族的骄傲 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 Note 隋朝 公元581 618年 李春建造的河北赵县安济桥 净跨37 02m 矢高7 23m 宽9 6m 距今约有1400年的历史 仍完好无损 据考证 该桥是世界上最早的一座空腹式石拱桥 拱上开洞 既可节约石材 且可减轻洪水期的水压力 无论在材料的使用上 结构受力上 还是在艺术造型上和经济上 都达到了很高的水平 1991年安济桥被美国土木工程师学会 ASCE 选为第12个国际历史上土木工程里程碑 这对弘扬我国历史文物具有重要意义 赵州桥 嵩岳寺塔 嵩岳寺 早先是北魏皇室的一座离宫 后改建为佛寺 河南登封嵩岳寺塔在登封嵩山南麓 是我国现存最古的密檐式砖塔 建于北魏正光四年 公元523年 塔平面为十二边形 是我国塔中的孤例 高十五层 40米 底层转角用八角形倚柱 门楣及佛龛上已用圆拱券 但装饰仍有外来风格 密檐出挑都用叠 未用斗拱 塔心室为八角形直井式 以木楼板分为十层 大雁塔 这座有着1300多年历史的大雁塔 成为古城西安独具风格的标志 大雁塔初建时只有5层 高60米 是仿照西域佛塔形式建的 后经多次修葺至今塔高64米 共7层 底边各长25米 大雁塔是中国楼阁式砖塔的优秀典型 塔身用青砖砌成 每层四面都有券砌拱门 南京灵谷寺无梁殿 Note 明代 公元1368 1644年 建造的南京灵谷寺无梁殿后走廊 为砖砌穹窿结构 室内空间为一大型砖拱 总长53 5m 总宽37 35m 纵横两个方向均为砖砌穹拱 无一根梁 该结构将砖砌体直接用于房屋建筑中 使抗拉承载力低的砌体结构能跨越较大的空间 明代建造的南京灵谷寺无梁殿以砖拱为主体结构 室内空间为一大型砖拱 总长53 5m 总宽37 35m 纵横两个方向均为砖砌穹拱 无一根梁 河北定县开元寺塔 又称瞭敌塔 于公元1055年建成 是当时世界上最高的砌体结构 它高84 2m 共11层 平面为八边形 底部边长9 8m 采用砖砌双层筒体结构体系 上海市龙吴路园南四街坊18层配筋砌体住宅 注释 1998年上海住宅总公司在上海修建成一栋18层配筋砌块剪力墙房屋 所用砌块Mu20砌块 这是我国最高的砌块高层房屋 而且建在7度设防的上海市 其影响和作用都是比较大的 镇江市60m烟囱 重庆市中山三路12层无筋砌体住宅 四川丰都九溪沟桥 在国外 大约在8000年前已开始采用晒干的土坯 5000 6000年前左右经凿琢的天然石材已广泛使用 采用烧制的砖也有约3000年的历史 古代砌体结构的成就是辉煌的 外国古代范例 埃及金字塔 帕提农神庙 大角斗场 万神庙 巴黎圣母院 埃及金字塔 Note 公元前2723 前2563年间在尼罗河三角洲的古萨建成的三座大金字塔 为精确的正方锥体 金字塔是古代埃及埋葬国王 王后或王室其他成员的陵墓 埃及迄今发现的金字塔共约八十座 其中最大的是以高耸巍峨而被古代世界七大奇迹之首的胡夫大金字塔 塔高146 6m 底边长230 60m 用重25kN的约230万块石块砌成 在1889年巴黎埃菲尔铁塔落成前的四千多年的漫长岁月中 胡夫大金字塔一直是世界上最高的建筑物 帕提农神庙 古希腊最著名的建筑 世界七大奇迹之一 古典艺术的颠峰 公元前447前 前438年建造 位于希腊首都雅典的阿卡提半岛 希腊祭祀诸神之庙 以祭祀雅典娜女神为主 被认为是多立克式建筑艺术的典范 大角斗场 Rome 注释 公元70 82年建成的罗马大斗兽场 采用块石结构 平面为椭圆形 长轴189m 短轴156 4M 该建筑总高48 5m 分四层 可容纳观众5 8万人 大角斗场 万神庙 Rome 公元120年 公元124年兴建 作为奉祀诸神的神殿 万神庙穹顶直径43米的记录直到20世纪还未被打破 穹顶的圆眼 一直径为8 2米的采光圆孔 使阳光泻入万神庙 巴黎圣母院 法国著名的中世纪哥特式大教堂 位于巴黎塞纳河城岛东端 1163年在莫里斯 德絮利主教主持下奠基动工 1245年基本完工 以后一百年中陆续装修 1345年正式完工 圣母院整个建筑为石砌 中央尖塔高90米 正面为立方形 分上 中 下3层 君士坦丁堡的圣索菲亚大教堂 圣索菲亚教堂的建筑结构是集中式的 东西长77 0米 南北长71 0米 布局属于以穹隆覆盖的巴西利卡式 中央穹隆突出 四面体量相仿但有侧重 前面有一个大院子 正南入口有二道门庭 末端有半圆神龛 中央大穹隆 直径32 6米 穹顶离地54 8米 通过帆拱支承在四个大柱敦上 其横推力由东西两个半穹顶及南北各两个大柱墩来平衡 内部空间丰富多变 穹隆之下 与柱之间 大小空间前后上下相互渗透 穹隆底部密排着一圈四十个窗洞 光线射入时形成的幻影 使大穹隆显得轻巧凌空 1935年 圣索菲亚大教堂正式宣布为博物馆向社会开放 20世纪以前 世界上最高的砌体结构办公用楼房是1891年在美国芝加哥建成的莫纳德 洛克大楼 它长62m 宽21m 高16层 但由于当时的技术条件限制 其底层承重墙厚1 8m 瑞士在50年代后期用抗压强度达60MPa 孔洞率为28 的多孔砖建成19层和24层高的塔式住宅建筑 砖墙仅380mm厚 注释 1990年落成的拉斯维加斯28层配筋砌体结构 爱斯凯利堡旅馆位于地震2区 相当于我国的7度区 是目前最高的配筋砌体建筑 美国拉斯维加斯宾馆 1 优点 材料来源广泛砌体结构所用的主要材料来源方便 易就地取材 天然石材易于开采加工 粘土 砂等几乎到处都有 且块材易于生产 利用工业固体废弃物生产的新型砌体材料既有利于节约天然资源 又有利于保护环境 性能优良砌体结构比钢结构甚至较钢筋混凝土结构有更好的耐火性 且具有良好的保温 隔热性能 节能效果明显 砌体结构特点 施工简单砌体结构施工操作简单快捷 一般新铺砌体上即可承受一定荷载 因而可以连续施工 在寒冷地区 必要时还可以用冻结法施工 费用低廉砌体结构造价低 不仅比钢结构节约钢材 较钢筋混凝土结构可以节约水泥和钢材 而且砌筑砌体时不需模板及特殊的技术设备 可以节约木材 2 缺点强度较低砂浆和块材间的粘结力较弱 使无筋砌体的抗拉 抗弯及抗剪强度都很低 造成砌体抗震能力较差 有时需采用配筋砌体 自重较大因为砖石砌体的抗弯 抗拉性能很差 强度较低 故必须采用较大截面尺寸的构件 致使其体积大 自重也大 在一般砖砌体结构居住建筑中 砖墙重约占建筑物总重的一半 材料用量多 运输量也随之增加 因此 应加强轻质高强材料的研究 以减小截面尺寸并减轻自重 占用农田采用烧结普通粘土砖建造砌体结构 不仅毁坏大量的农田 严重影响农业生产 而且对环境造成污染 所以 应加强采用工业废料和地方性材料代替粘土实心砖的研究 以解决上述矛盾 现在我国一些大城市已禁止使用实心粘土砖 劳动量大由于砌体结构工程多为小型块材经人工砌筑而成 砌筑工作相当繁重 在一般砖砌体结构居住建筑中 砌砖用工量占1 4以上 因此在砌筑时 应充分利用各种机具来搬运块材和砂浆 以减轻劳动量 但目前的砌筑操作基本上还是采用手工方式 因此必须进一步推广砌块和墙板等工业化施工方法 以逐步克服这一缺点 积极发展新材料 发展高强 轻质 高性能的材料 积极推广应用配筋砌体 加强防止和减轻墙体裂缝构造措施的研究 加强砌体结构理论的研究 提高砌体结构的施工技术水平和施工质量 砌体结构发展方向
