中国砌体结构应用与发展.doc

本科生毕业论文（设计） 中国砌体结构应用与发展学生姓名 专业 土木工程 学 号 指导教师 苏继军 职称 成绩 摘 要砌体结构是最古老的一种建筑结构。中国是砌体大国，我国的砌体结构有着悠久的历史和辉煌的纪录。在历史上有举世闻名的万里长城，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；建于北魏时期的河南登封嵩岳寺塔为高40米的砖砌密檐式塔；有在1400年前于隋大业年间由料石修建的现存河北赵县安济桥，净跨37.37米，全长50.82米，宽约9米，拱高7.2米，为世界上最早的敞肩式石拱桥；还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；所有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。可见，砌体在我国有着悠久的历史，几千年以来，砌体的应用越来越广泛，砌体结构的发展也越来越快速。本文就将针对现今国内的砌体结构的发展现状，以及砌体结构的特性进行阐述。通过了解砌体结构的力学特性，常见问题来探讨砌体结构的新型材料的发展，创新砌体结构的设计方案，改善砌体结构的施工工艺，寻找砌体结构的发展道路，展望砌体结构的发展趋势。关键词：砌体结构 砌体结构设计 施工工艺 加固 发展目 录前 言1第一章 课题研究的背景，目的及意义2 1.1 砌体结构的现状损失惊人21.2 砌体结构发展过程与方向2 1.3 砌体结构发展现状41.4砌体结构的特点及其应用范围71.5对我国砌体结构的展望9第二章 砌体结构施工122.1 砌筑砂浆施工技术122.2 砖砌体工程施工技术122.3 混凝土小型空心砌块砌体工程施工技术132.4 加气混凝土砌块工程施工技术132.5 砌体结构的加固方法14第三章 砌体结构损坏原因及加固方法183.1变形裂缝的原因及加固方法183.2 意外灾害破坏的原因及加固方法19第四章 砌体结构设计要点分析214.1正确选择结构形式以及注重砌体结构的整体布置214.2重视地基处理及基础设计224.3其它问题23第五章 结 语24参考文献25致 谢26前 言 砌体结构在我国有着悠久的历史，许多名胜古迹都是古人留下的砌体结构。经过近几十年我国砌体结构已具有了自身的特性和理论，但与发达国家相比还存在一定的差距，因此，应向新型的绿色材料的方向发展。砌体结构就是用砖砌体，石砌体和砌块砌体建造的结构，在我国已有相当长的应用历史，特别是建国以来，砌体结构得到了迅速的发展，取得了显著的成绩。我国已从过去用砖石建造低矮的民房，发展到现在建造大量的多层住宅，办公楼等民用建筑和许多领域的工业建筑。20 世纪60 年代以来，我国的空心砖和砌块的生产和应用得到了一定的发展，近20 年来，采用混凝土、轻骨料混凝土和加气混凝土，以及利用各种工业废渣、粉煤灰、煤矸石等制成的无熟料水泥煤渣混凝土砌块和粉煤灰硅酸盐砌块等在我国也有了较大发展。此外，我国在砌体结构理论方面也有了长足的进步，新修订颁发的砌体结构设计规范在采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，多层砌体房屋中考虑空间工作，以及考虑墙和梁的共同工作设计墙梁等方面已达国际先进水平，丰富了我国砌体结构理论和设计方法。第一章 课题研究的背景，目的及意义砌体结构是指由天然的或人工合成的石材、粘土、混凝土、工业废料等材料制成的块体和水泥、石灰膏等胶凝材料与砂、水拌和而成的砂浆砌筑而成的墙、柱等作为建筑物主要受力构件的结构。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称为砖砌体结构。由天然毛石或经加工的料石与砂浆砌筑而成的结构称为石砌体结构。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称为砌块砌体结构。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则总称为配筋砌体结构。砖砌体结构、石砌体结构和砌块砌体结构以及配筋砌体结构统称砌体结构。1.1砌体结构的现状损失惊人国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要强调指出：面对日趋强化的资源环境约束，必须增强危机意识，树立绿色、低碳发展理念，以节能减排为重点，健全激励与约束机制，加快构建资源节约、环境友好的生产方式和消费模式，增强可持续发展能力，提高生态文明水平。随着国民经济的飞速发展，基础建设的快速增长，依靠原先的砌体建材，已经不能适应现代建筑飞速发展的需要，同时，由于以前所使用的砌体材料，都存在着自重大、强度低、生产耗能高、毁田严重、机械化水平低、耐久和抗震性能差的特点，这远远不符合国际提倡的绿色、环保的要求，所有这些都抑制着砌体结构的发展。简单地单说生产耗能高的问题：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，这样的能耗，可见一斑，估计如果再计算上施工中的损耗，增加10%的无谓的施工损耗，10%看着数字不大，可是经过换算：这就相当于增加毁田1万多亩、能耗600万吨标煤，这也是一个惊人的数字，如果我们能节约1%，同样我们换算一下，同样是一个惊人的数字。我们其实并不难发现：砌体施工中，重复施工的现象时有发生，这主要是由于变更不及时、工人操作水平过低造成施工质量不合格后的翻工、专业之间配合不协调造成的多余额外的施工、或是为了应付各种规章制度以及政府主管部门等而进行的各种不要的施工等原因都可能造成巨大的浪费。如：变更不及时，本来有变更不需施工的墙施工后才发现；工人操作水平过低造成施工质量不合格后的翻工，由于人工成本的迅猛上涨，使用不合格的施工人员；专业之间配合不协调造成的多余额外的施工，建筑专业与安装各专业之间，由于缺乏沟通，在安装专业没有进行预埋等施工前进行施工，造成安装专业施工人员对砌体的破坏，再加上安装专业的变更，可能造成多次施工；为了应付各种规章制度以及政府主管部门等而进行的各种不要的施工，为了应付审批，图纸中可能是像防火等要求较低的结构，实际施工中为了应付消防的检查，先按图施工，检查过后再进行改造，先不说本身不符合消防的相关规定，所造成的浪费，同样是巨大的。1.2砌体结构发展过程与方向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。在国外，大约在8000 年前已开始采用晒干的土坯。50006000 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。国外有许多著名的建筑：享有悠久历史声誉的埃及胡夫金字塔，古罗马万神殿，建成于公元537 年的位于伊斯坦布尔的索菲亚大教堂(HagiaSophia)，巴黎圣母院(Notre Damede Paris)等等；中国是文明古国，也是砌体大国，有很多古代时期留下的著名建筑：明代建造的南京灵谷寺无梁殿，河北定县开元寺塔(又称料敌塔)，河南登封嵩岳寺塔，西安大雁塔等等。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MonadnockBuilding，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。由此加强了各国对砌体结构材料的研究，使砌体结构在理论研究和设计方法上取得了众多成果，推动了砌体结构的发展。1949年中华人民共和国成立后，砌体结构得到很大的发展和广泛应用，住宅建筑、多层民用建筑大量采用砖墙承重。中小型单层工业建筑和多层轻工业建筑也常采用砖墙承重。中国传统的空斗砖墙，经过改进已经用作24层建筑的承重墙。20世纪50年代末开始,采用振动砖墙板建造五层住宅,承重墙厚度仅为12厘米。在地震区，采取在承重砖墙转角和内外纵横墙交接处设置钢筋混凝土抗震柱也称构造柱，及在空心砖或空心砌块孔内配置纵向钢筋和浇灌混凝土等措施，提高砌体结构的抗震性能。 传统的石拱桥的跨度已大大增加而厚度相对减薄。用于公路的变截面空腹式石拱桥的跨度已达100多米。此外,还采用石砌拱坝和渡槽。在新结构方面，研究和建造了各种型式的砖薄壳。在新材料方面，研制了粉煤灰和煤矸石烧结砖，蒸汽养护粉煤灰砖和煤渣砖，以及灰砂砖等；采用和改进硅酸盐砌块及各种承重和非承重空心砖。在新技术方面，采用各种配筋砌体，包括预应力空心砖楼板。砖砌的特种结构如烟囱等也较广泛应用。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。1.3砌体结构的发展现状从国外近些年来的发展情况看，由于高强砖和高强、高粘结砂浆的使用，使砌体的强度大大提高。在20 世纪70 年代初期，砌体抗压强度可达20MPa 以上；至1975 年，有达45MPa 的，因而可采用薄墙，大大地减轻了自重。当采用掺入有机化合物(聚氯乙烯乳胶)的高粘结砂浆时，砌体抗压强度可提高37%，抗弯强度提高两倍，抗剪强度和整体性能都有相应提高，因而有效地改善了砖砌体的抗震性能，这对在地震区采用砖结构具有十分重要的作用。若将实心砖改为空心砖，特别是高孔洞率、高强度的大块空心砖，对于减轻建筑物自重、提高砌筑效率、节约材料、减少运输量和降低工程造价都有重要作用。1979 年意大利粘土砖的强度一般达3060MPa，空心砖空心率高达60%；英国砖的抗压强度达140MPa；美国商品砖的强度为17.2140MPa，最高达230MPa。砂浆的强度也很高。美国ASTMC270 规定的M、S、N 三种水泥石灰混合砂浆的抗压强度分别是25.5MPa、20MPa、13.9MPa，德国是13.714.1MPa。在美国生产的高粘结强度的砂浆抗压强度超过55MPa，用41MPa砂浆砌筑的砌体强度可达34MPa。砌块的生产与发展非常迅猛，德国1970 年生产普通砖75 亿块，生产砌块相当砖74亿块；英国1976 年生产砖60亿块，生产砌块相当砖67亿块；美国1974 年生产普通砖7亿块，生产砌块相当砖370 亿块。1932 年，前苏联聂克拉索夫提出在砌体砂浆层中配置钢筋做成配筋砌体，使砌体结构的应用得到大面积推广。美国用两片90mm 厚单砖墙中间夹70mm 的配筋灌浆层建成2l 层高的公寓。当前，高强砖砌体、配筋砖或空心砖砌体、配筋混凝土块材、配筋混凝土空心砖以及混凝土和砖组合砌体，已成为不少国家常用的砌体结构材料。前苏联是世界上最先建立砌体结构理论和设计方法的国家。从20 世纪40 年代就开始进行大量系统的理论研究和试验，50 年代提出了砌体结构极限状态设计法。欧美各国在60年代以来，逐渐改变长期沿用的按弹性理论的容许应力设计法。国际建筑研究与文献委员会承重墙工作委员会(CIB.W23)于1980年颁布砌体结构设计与施工的国际建议(CIBJ58)、国际标准化协会砌体结构委员会ISO/TC179 编制的砌体结构设计规范均采用了以近似概率理论为基础的安全度准则。近半个世纪以来，我国的砌体结构得到了空前的发展，经历了一个由砖砌体(含承重多孔空心砖砌体)配筋砖砌体大型振动砖壁板材配筋混凝土砌块砌体的发展过程。在 1952 年我国统一了粘土砖的规格，使之标准化、模数化。建筑砌块也从功能停留在墙用砌块范畴的5、6 种规格的单调形式，发展有结合节能在孔形上稍做变化的单孔、双排孔、三排孔、方孔、圆孔、条孔的空心砌块。国外还专门生产专用的门窗洞砌块、转角砌块、端墙砌块、过梁砌块、壁柱砌块、管道砌块、控制缝砌块等。在砌筑施工方面，创造了多种合理、快速的施工方法，既加快了工程进度，又保证了砌筑质量。目前我国承重空心砖孔洞率一般在30以内，抗压强度一般在10MPa左右，少数可达30MPa。在材料上由过去单一的烧结普通砖发展到采用承重粘土多孔砖和空心砖、混凝土空心砌块、轻骨料混凝土或加气混凝土砌块，到非烧结硅酸盐砖、硅酸盐砖、粉煤灰砌块、灰砂砖以及其他工业废渣，如粉煤灰、炉渣、矿渣、煤矿石、多种冶金渣、尾矿等制成的无熟料水泥煤渣混凝土砌块和石膏、脱硫石膏、浮石、蛭石、淤泥等制成的砌块，其中某些种类的砌块具有强度高、隔热、隔声、防水、环保、健康舒适、施工安装快捷，无污染、无放射性等特点。同时，还发展高强度砂浆。在新技术应用方面，振动砖墙板技术、预应力空心砖楼板技术与配筋砌体等都得到了应用。20 世纪50 年代用振动墙板建成5 层住宅，70 年代用空心砖做成振动砖墙板建成4层住宅。20 世纪60 年代开始在一些房屋的部分砖砌体承重墙、柱中采用网状配筋，提高了墙、柱的承载力，节约了材料；70年代以来，尤其是经历了1975 年海城地震和1976年唐山大地震之后，加强了对配筋砌体结构的试验和研究。为了提高砖墙的抗震性能，我国西北建筑设计院曾研制以240mm×240mm×90mm 为模数的抗震空心砖，在砖的孔洞中可放置竖向钢筋浇筑混凝土，形成构造柱体，对砌体结构的研究和实践取得了相当丰富的成果。1998 年，在上海曾采用190mm 厚的混凝土空心砌块配筋砌体，建成了18 层的住宅楼。它属于以配筋砌块剪力墙结构体系的高层建筑，是目前我国最高的砌体结构建筑。在新型结构形式上我国也有了较大发展。砌体承重结构已发展为大型墙板、内框架结构、底层框架结构、内浇外砌、挂板等。在大跨度的砌体结构方面，用砖砌体建造屋面、楼面结构。如双曲扁球形砖壳屋盖、双曲砖扁壳楼盖、空心砖建成的双曲扁壳屋盖(跨度达16m×l6m)。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。6070 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。砌体结构设计规范(GBJ3-88)，主要在砌体结构可靠度方面、配筋混凝土砌块砌体、墙梁的抗震方面作了调整和补充。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。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，特别是配筋混凝土砌块中高层，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。如今应用范围，已达到钢筋混凝土剪力墙的适用范围。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。此外，我国对于砌体结构抗震的理论研究与试验也取得了显著的成绩。对地震作用、抗震设计、变形验算、建筑结构的抗震鉴定与加固等都取得了丰硕的成果。制订出了多层砖房设置钢筋混凝土构造柱抗震设计与施工规程(JGJ 1382)等设计与施工的规定，并于1989 年颁布了建筑抗震设计规范(GBJ 1189)。我国于2002 年1 月颁布的砌体结构设计规范(GB 500032001)是经过长期的工程实践和大量的科学研究，建立起的一套较完整的计算理论和设计方法，是符合我国特点的设计和施工规范。全面对(GBJ 388)砌体结构设计规范进行了修订，内容涉及砌体材料，砌体的可靠度调整、砌体施工质量控制等级、无筋砌体受压构件计算以及构造措施、设计方法等。一系列计算理论和计算方法的建立、设计与施工规范的制定，使我国的砌体结构理论和设计方法更趋于完善。国际标准化组织砌体结构技术委员会(ISO/TCl79)于1981年成立，下设无筋砌体(SCL)、配筋砌体(SC2)和试验方法(SC3)三个分技术委员会。我国在该学科交流与合作上与国际标准化组织(International Organization for Standardization，简称ISO)建立了友好密切的工作关系。我国为该技术委员会中配筋砌体分技术委(1SO/TCl79/SC3)的秘书国，并出任该分技术委员会的常任主席，这对推动我国砌体结构的发展有着重大的意义。1.4砌体结构的特点及其应用范围砌体结构有着与其他结构迥然独到的特点。其主要优点有：(1) 砌体结构所用的主要材料来源方便，易就地取材。砖主要用粘土烧制，粘土、砂等几乎到处都有，且块材易于生产；天然石材易于开采加工；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，来源方便。(2) 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，价格低廉。(3) 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。所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。(4) 砌体结构施工操作简单快捷，砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备。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。(5) 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。采用配筋混凝土砌块的高层建筑较现浇钢筋混凝土高层建筑可节省模板，加快施工进度。(6) 目前，随着高强度混凝土砌块等块体的开发和利用，专用砌筑砂浆和专用灌孔混凝土材料的配套使用以及对芯柱内放置钢筋的砌体受力性能的研究和理论分析，配筋砌块砌体剪力墙结构由于其具有造价低、材料省、施工周期短，在等厚度墙体内可随平面和高度方向改变重量、刚度、配筋，砌块竖缝的存在一定程度上可以吸收能量，增加延性，有利于抗震，总体收缩量比混凝土小等优点，因此在地震区、高层民用建筑应用中取得了较大的进展。砌体结构除上述优点外，也存在下列一些缺点。(1) 砌体结构的自重大。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。(2) 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。(3) 现场的手工操作，不仅工期缓慢，而且施工质量得不到保证。应十分注意在设计时提出对块材和砂浆的质量要求，在施工时对块材和砂浆等材料质量以及砌体的砌筑质量进行严格的检查。(4) 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，在使用上受到一定限制，砖、石的抗压强度也不能充分发挥，有时需采用配筋砌体。(5) 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。砌体结构迥异的特点，使得它具有广泛的应用范围。在我国大约90%的民用建筑采用砌体结构。目前，一般民用建筑中的基础、内外墙、柱和过梁等构件都可用砌体建造。由于砖砌体质量的提高和计算理论的进一步发展，国内住宅、办公楼等5层或6 层的房屋，采用以砖砌体承重的砌体结构非常普遍，不少城市已建到7层或8层。重庆市20世纪70年代建成了高达12层的以砌体承重的住宅。在某些产石地区，建成不少以毛石或料石作承重墙的房屋。毛石砌体作承重墙的房屋高达6 层。对中、小型单层厂房和多层轻工业厂房，以及影剧院、食堂、仓库等建筑，也较广泛地采用砌体作墙身或立柱的承重结构。在交通运输方面，砌体可用于建造桥梁、隧道、涵洞、挡土墙等。在水利建设方面，可以用石料砌筑坝、堰和渡槽等。此外砌体还用于建造各种构筑物，如烟囱、水池、管道支架、料仓等。由于砌体结构所存在的缺点，因此限制了它在某些场合下的应用。为有效地提高砌体结构房屋的抗震性能，在地震设防区建造砌体结构房屋，除保证施工质量外，还需采取适当的构造措施，如设置钢筋混凝土构造柱和圈梁。经震害调查和抗震研究表明，地震设防烈度在六度以下地区，一般的砌体结构房屋能经受地震的考验；如按抗震设计要求进行改进和处理，完全可在七度或八度设防区建造砌体结构房屋。1.5对我国砌体结构的展望砌体结构是由砌块和砂浆砌筑而成的构件，而砌块有多种材料的砌块，我国最古老的砌块即为砖和石。几千年来，由于砖、石具有良好的物理性能，可就地取材、生产和施工方法简便，造价低廉等优点，所以至今仍为我国主导的建筑材料。解放后我国也确实研制出多种材料的砌块，但都存在着自重大、强度低、生产耗能高、毁田严重、机械化水平低、耐久和抗震性能差的特点，所有这些都抑制着砌体结构的发展。因此，要针对这些问题，做好以下几方面的工作。1 发展高强轻质的砌体材料。发展高强、轻质、高性能的材料。发展高强、轻质的空心块体，能使墙体之中减轻，生产效率提高，保温性能良好，且受力更加合理，抗震性能也得到提高。目前我国的砌体材料与发达国家相比存在着强度低、耐久性差的问题。如粘土砖的抗压强度：我国一般为7.515MPa，承重空心砖的孔隙率25，体积质量一般为4KN/m3，而发达国家的砖抗压强度一般均达到3060MPa，甚至可达到100MPa，承重空心砖的孔洞率可达到4060，体积质量一般为1.3kN/m3，最轻的可达到0.6kN/m3。根据国外的经验和我国的条件，只要在配料、成型、烧结工艺上进行改进，可显著提高砖的强度和质量。如中美合资大连太平洋砖厂生产的百岩砖强度可达20100Mpa。这种材料强度高、耐久性和耐磨性好，并且有独特的色彩，可作为清水墙和装饰材料。根据我国对粘土砖的限制政策，可因地制宜，就地取材，在粘土较多的地区发展高强度粘土砖、高空隙率的保温砖和外墙装饰材料等。而在少粘土的地区大力发展高强砼砌块，承重装饰砌块和利用废材料制成的砌块等。在发展高强块材的同时，也需研制高强度等级的砌筑砂浆。目前最高等级的砂浆强度为M15，要与高强度的块材相匹配时需开发大于M15 的高强度砂浆。我国的砼小型空心砌块浆和灌孔砼行业标准中砂浆的强度等级为M5M30，灌孔砼的强度等级为C20C40，这是砼砌块配套材料方面的重要进展，对推动高强材料结构的发展起着重要的作用。据预测，干拌砂浆和商品砂浆具有很好的市场前景。干拌砂浆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，价格比普通砂浆约高0.2左右。商品砂浆的优点同商品砼一样，这类砂浆一旦取代传统砂浆，将是一个巨大的变化。2 积极开发研究节能环保的新型材料。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年联大巴西里约热内卢以“环境和发展”为主题的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，我国以1992 年联合国环境与发展首脑会议为契机，迅速行动起来，积极研制“绿色建材”产品，并取得了一定的效果。我国现已加大力度限制高能耗、高资源消耗、高污染、低效益的产品的生产。如对粘土砖（按1996 年生产6000 亿块粘土砖就毁掉10万多亩农田、耗能6000 万吨标准煤）国家早就出台了限制政策。近年来力度更大，一些地区如上海、北京等在建筑上不准采用粘土实心砖，其实这也就间接促进了其它新型建材的发展。如蒸压灰砂废渣制品、利用页岩生产多孔砖、废渣轻型砼墙板、GRC 板、蒸压纤维水泥板、复合墙板和砌块就是近几年发展起来的几种新型建材制品。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。3 进一步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，但需研制和定制生产砌块建筑施工用的机具，如铺砂浆器、小直径振捣棒、小型灌孔砼浇注泵、小型钢筋焊机、灌孔砼检测仪等。这些机具对保证配筋砌块结构的质量至关重要。这种砌体的原理同预应力砼，能明显改善砌体的受力性能和抗震性能。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，通过数学和力学模式，建立完善而精确的砌体结构理论，是全世界各国都关心的课题。我国在这方面有较好的基础，但目前跟发达国家相比还有较大的差距，因此应继续加强这方面的工作，使测试自动化，以得到更精确的实验结果，加强对砌体结构的试验技术和数据处理的研究，对促进砌体结构发展有着深远的意义。第二章 砌体结构施工砌体结构在现代建筑工程中发挥一定的优势，砌体结构工程的施工与使用推动了我国现代建筑的发展。砌体结构有良好的抗震性能，能够保证建筑物的安全性能，并且通过采用工业化生产、机械化施工的板材和大型砌块等可以达到减轻劳动强度、加快施工进度的目的，砌筑结构施工有助于推动我国建筑业的进一步发展。本章对砌体结构施工及加固方法进行了阐述。2.1砌筑砂浆施工技术砌筑砂浆配合在砌筑施工过程中尤为重要，只有合适的配比才能保证施工质量和牢固。砂浆配比可以根据现场的实际情况进行计算和试配确定，并同时满足稠度、分层度和抗压强度等各种不同要求。当砌筑材料为粗糙多孔且吸水较大的块料或在干热条件下砌筑时，应选用较大稠度值的砂浆；反之，应选用较小稠度值的砂浆，砌筑砂浆的分层度不得大于30mm，确保砂浆具有良好的保水性。在施工中，如果采用水泥砂浆代替水泥混合砂浆时，应重新确定砂浆强度等级，并重新确认其能否被使用。砂浆的拌制及使用：砂浆现场拌制时，各组分材料应采用重量计量。砂浆应采用机械搅拌，搅拌时间自投料完算起，应为：水泥砂浆和水泥混合砂浆，不得少于2min，水泥粉煤灰砂浆和掺用外加剂的砂浆，不得少于3min，掺用有机塑化剂的砂浆，应为3min5min。砂浆应随拌随用，水泥砂浆和水泥混合砂浆应分别在3h 和4h 内使用完毕，超过这个时间就不能再次使用；当施工期间最高气温超过30时，应分别在拌成后2h 和3h 内使用完毕，保证砂浆的粘稠度。对掺用缓凝剂的砂浆，其使用时间可根据具体情况延长。2.2砖砌体工程施工技术烧结普通砖砌体的施工技术：砌筑前，砖应提前lh2h 浇水湿润，砖含水率为10%l5% 时比较合适；通常采用的砌筑方法是一铲灰、一块砖、一揉压的砌筑方法。当采用铺浆法砌筑，施工期间气温超过30时，铺浆长度不得超过500mm ；设置皮数杆：在砖砌体转角处、交接处应设置皮数杆，皮数杆上标明砖皮数，灰缝厚度以及竖向构造的变化部位。皮数杆间距不应大于l5m。在相对两皮数杆上砖上边线处拉水准线；砖墙砌筑形式：根据砖墙厚度不同，可采用全顺的砌筑形式；一砖厚承重墙的每层墙的最上一皮砖、砖墙阶台水平面上及挑出层，应整砖丁砌。垂直灰缝宜采用挤浆或加浆方法，不得出现透明缝、瞎缝和假缝；在砖墙上留置临时施工洞口。临时施工洞口应做好补砌；砖墙的转角处和交接处应同时砌筑，严禁无可靠措施的内外墙分砌施工。对不能同时砌筑而又必须留置的临时间断处应砌成斜槎，斜槎水平投影长度不应小于高度的2/3 ；非抗震设防及抗震设防烈度为6 度、7 度地区的临时间断处，当不能留斜槎时，除转角处外，可留直槎，但直槎必须做成凸槎。设有钢筋混凝土构造柱的抗振多层砖房，应先绑扎钢筋，而后砌砖墙，最后浇筑混凝土。构造柱应与圈梁连接；砖墙应砌成马牙槎，马牙槎从每层柱脚开始，应先退后进。该层构造柱混凝土浇筑完之后，才能进行上一层的施工；砖墙工作段的分段位置，宜设在变形缝、构造柱或门窗洞口处；相邻工作段的砌筑高度不得超过一个楼层高度；当可能遇到大风时，其允许自由高度不得超过规范规定；否则，必须采取临时支撑等有效措施。2.3混凝土小型空心砌块砌体工程施工技术混凝土小型空心砌块分普通混凝土小型空心砌块和轻骨料混凝土小型空心砌块两种。普通混凝土小砌块施工前一般不宜浇水；当天气干燥炎热时，可提前洒水湿润小砌块；轻骨料混凝士小砌块施工前可洒水湿润，但不宜过多。龄期不足28d 及表面有浮水的小砌块不得施工。小砌块施工时，必须与砖砌体施工一样设立皮数杆、拉水准线。小砌块砌筑应从转角或定位处开始，内外墙同时砌筑，纵横交错搭接。外墙转角处应使小砌块隔皮露端面；T字交接处应使横墙小砌块隔皮露端面。小砌块施工应对孔错缝搭砌，灰缝应横平竖直，宽度宜8mm12mm。砌体水平灰缝的砂浆饱满度，按净面积计算不得低于90%，竖向灰缝饱满度不得低于80%，不得出现瞎缝、透明缝等。小砌块砌体临时间断处应砌成斜槎，斜槎长度不应小于斜槎高度的2/3，如留斜槎有困难，除外墙转角处及抗震设防地区，砌体临时间断处不应留直槎外，可从砌体面伸出200mm 砌成阴阳槎，并沿砌体高每3 皮砌块设拉结筋或钢筋网片。2.4加气混凝土砌块工程施工技术1）加气混凝土砌块砌筑前，应根据建筑物的个方位立体状况来绘制砌块排列图。砌筑时必须设置皮数杆、拉水准线；2）加气混凝土砌块的砌筑面上应提前适量洒水润湿，且水不能过的，否则影响施工质量，砌筑时宜采用专用工具，上下皮砌块的灰缝应相互错开，并不小于150mm。如不能满足时，应在水平灰缝设置26 的拉结钢筋或4 网片，长度不应小于700mm ；3）灰缝应横平竖直，砂浆饱满，水平灰缝砂浆饱满度不应小于90%，宽度宜为l5mm ；竖向灰缝砂浆饱满度不应小于80%，宽度宜为20mm ；4）加气混凝土砌块墙的转角处，应使纵横墙的砌块相互搭砌，隔皮砌块露端面。加气混凝土砌块墙的T 字交接处，应使横墙砌块隔皮露端面，并坐中于纵墙砌块；5）加气混凝土砌块墙如无切实有效措施，不得使用于下列部位：建筑物室内地面标高以下部位；长期浸水或经常受干湿交替部位；受化学环境侵蚀或高浓度二氧化碳等环境；砌块表面经常处于80以上的高温环境；6）加气混凝土墙上不得留设脚手眼。每一楼层内的砌块墙应连续砌完，不留接槎。如必须留槎时，应留斜槎。2.5砌体结构的加固方法2.5.1增大截面加固法对钢筋混凝土结构而言,增大截面法是通过采用同种材料(钢筋混凝土)来增大原混凝土结构截面面积,从而达到提高结构承载能力的目的。当梁、柱构件抗力不够时,常采用增大截面法,其优点如下:1)施工技术成熟,便于施工;2)质量好,可靠性强;3)提高抗力及构件刚度的幅度大,尤其对柱增加稳定性较大。增大截面、增加刚度,首先要考虑分析整体结构,不能仅为局部加大而加大,这样会引起整体结构的局部薄弱层发生重大事故。此外,加大截面法还有一些不利因素,使用时要予以考虑。1)因构件质量和刚度变化较大,结构固有频率会发生变化,因此,应避免使结构加固后的固有频率进入地震或风震的共振区域,造成新形式的破坏;2)现场湿作业工作量大,养护时间较长,对生产和生活有一定的影响;3)构件的截面增大后对结构的外观以及房屋或桥梁净空也有一定的影响。增大截面加固法主要使用于梁、板、柱、墙等一般结构。2.5.2外包钢加固法外包钢加固法是一种以角钢外包于构件四角,角钢之间用缀板连接的加固方法。外包钢加固法分干式和湿式两种情况。1)湿式外包钢法是在型钢与原构件之间用乳胶水泥或环氧树脂等粘结,使新旧材料之间有较好的协同工作能力,其整体性好,但湿作业工作量大;2)干式外包钢法是型钢与原构件之间无任何粘结,有时虽填以水泥砂浆,但并不能确保结合面剪力和拉力的有效传递,型钢与原构件不能整体工作,彼此只能单独受力。与湿式外包钢相比,干式外包钢施工更为简便,但承载力提高不如湿式外包钢有效。该法能在基本上不改变原结构构件截面尺寸的情况下,大幅度提高构件承载力,增大延性和刚度,适用于混凝土柱、梁、屋架和砖窗间墙以及烟囱等结构构件和构筑物的加固。外包钢加固法特别适用于使用上不允许增大截面尺寸,而又需要大幅度地提高承载力的轴心和偏心受压构件的加固。该法施工速度快,现场工作量较小,加固效果好,但用钢量大,加固费用较高。2.5.3预应力加固法预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆(分水平拉杆和组合式拉杆)或型钢撑杆对结构进行加固的方法。通过施加预应力强迫钢拉杆或型钢撑杆受力,影响并改变原结构应力分布,并降低结构原有应力水平,致使一般加固方法