淺談我國砌體結構設計方法的發展

1956批準前蘇聯砌體結構設計標準在我國推廣應用。20世紀60年代末至80年代，全國範圍內開展了較大規模的砌體結構試驗研究和調查，總結出了壹套先進的符合中國實際的砌體結構理論、計算方法和經驗。如1973頒布的國家標準《砌體結構設計規範》GBJ 3-73是我國第壹部砌體結構設計規範。1988頒布的《砌體結構設計規範》GBJ 3-88，使我國砌體結構的設計理論和方法趨於完善。2002年6月65438+10月10發布的最新《砌體結構設計規範》(GB50003-2001)進壹步完善了砌體結構設計的理論和實踐基礎。最新的《砌體結構設計規範》(GB50003-2011)自12年8月開始實施。磚石建築是用磚和石頭建造的。例如，用巨大的加工過的石頭建造的金字塔壹直保存到現代。其中，建於尼羅河三角洲吉薩的三座大金字塔(公元前2723-2563年)就是確切的方形金字塔。最大的胡夫金字塔，塔高146.6米，基長230.60米，用約230萬塊石頭建成，重2.5噸。另壹個例子是建於公元70 ~ 82年的羅馬圓形大劇場(Colossim Colosseum)。其平面呈橢圓形，長軸189米，短軸156.4米，高48.5米。它分為四層，可容納5 ~ 8萬名觀眾，也是用石頭建成的。中世紀時，用加工過的天然石頭和磚塊建造的拱門、券、穹頂和圓頂等結構類型在歐洲得到了很大的發展。比如532-537年建於君士坦丁堡的聖索菲亞教堂，東西長77米，南北長71.7米，中間有壹個直徑32.6米的穹頂，高15米。墻壁和圓頂是用磚砌成的。12至15世紀，西歐以法國為中心的哥特式建築集中在十字拱、骨架券、雙心尖拱、尖券。中國封建時期用磚木結構建造的寺院、宮觀、宮殿、佛塔，反映了中國古代磚石結構的成就。其中，磚塔為高層建築，如河南登封的宋嶽寺塔(見彩圖)為磚單筒結構；Xi安的大雁塔(圖1)也是磚單筒結構，高度60多米，1200年。幾經地震，它依然巍然屹立。河北定縣物質敵塔高約84米，磚砌雙管結構。著名的長城，其中壹部分是用燒結磚建造的。在橋梁建設方面，中國隋代李春建造的趙州橋是中國最古老的單孔空心石拱橋，也是當時跨度最大的(見彩圖)。再比如福建漳州的湖渡橋，建於北宋。石梁最大跨度23米，梁寬1.9米，厚約1.7米，重200噸。三座石梁橋並列作為橋面，是中國古代最重的簡支石梁橋。1949中華人民共和國成立後，砌體結構得到了很大的發展和廣泛的應用，磚墻廣泛應用於住宅建築和多層民用建築中(圖2)。中小型單層工業建築和多層輕型工業建築也常采用磚墻承重。我國傳統的空心磚墻經過改進後壹直作為2 ~ 4層建築的承重墻使用。從20世紀50年代末開始，用振動磚墻建起壹棟五層住宅，承重墻厚度只有12cm。在地震區，采取在承重磚墻轉角處和內外縱橫墻交接處設置鋼筋混凝土抗震柱，在空心磚或空心砌塊孔洞內設置縱向鋼筋並澆築混凝土等措施，提高砌體結構的抗震性能(見墻板結構)。傳統石拱橋的跨度大大增加，厚度相對減小。公路用變截面空心石拱橋的跨度已超過100米。此外，還使用石拱壩和渡槽。如福建修建的跨越小蕓、東山兩縣的大型引水工程陳埭渡槽，全長4400多米，高20米。在新結構方面，研究並建造了各種類型的薄磚殼。在新材料方面，開發了粉煤灰和煤矸石燒結磚、蒸養粉煤灰磚和煤渣磚、灰砂磚。采用和改進矽酸鹽砌塊及各種承重和非承重空心磚。在新技術方面，采用了各種配筋砌體，包括預應力空心磚樓蓋。煙囪等磚制特殊結構也廣泛使用。20世紀70年代以來，在試驗研究的基礎上，對砌體結構的設計方法進行了壹些改進。比如根據建築的空間剛度，對砌體結構建築按剛、剛、彈性三種方案進行靜力計算(詳見砌體結構建築靜力分析)，使墻體在豎向和水平荷載共同作用下的內力計算更接近實際情況。無筋砌體受壓構件的強度計算，改變了將構件分為大偏心受壓和小偏心受壓的計算方法(見磚墻和磚柱)，使計算更加簡便。使用高強度的砌體和砂漿，建造具有薄承重墻的高層建築是現代砌體結構的主要特點。比如在瑞士，壹棟16層的公寓樓，由15厘米厚的磚墻支撐；18層公寓，采用抗壓強度為40 MPa的特種BS磚建造。用抗壓強度為60 MPa、氣孔率為28%的多孔磚建造了19層和24層塔式住宅樓。磚墻只有38厘米厚。在英國，11 ~ 19層的公寓是用抗壓強度為35 MPa、49 MPa和70 MPa的Calculon多孔磚建造的。美國建了壹棟21層的公寓，兩層9厘米厚的單磚墻，中間夾著7厘米厚的鋼筋灌漿層。某18層酒店采用灌漿鋼筋混凝土砌塊墻體。預制磚墻板提高了施工機械化程度，施工速度快，質量容易保證。預制砌石墻的形式因不同國家的氣候、地理條件和建築傳統而異。大部分采用夾層結構，少數采用空心磚。有的用多孔磚加固，在洞內灌漿；有些在內部使用輕質混凝土作為隔熱材料。墻板的尺寸與房間墻壁的尺寸相同。預制磚墻多用於低層住宅和高層公寓，作為承重墻或非承重墻。砌體結構發展的主要趨勢是要求磚和砌塊材料具有輕質和高強度，砂漿具有高強度，特別是高粘結強度，尤其是當采用高強空心磚或空心砌塊砌體時。在墻體中合理布置縱向鋼筋，對於克服砌體結構的缺點，減小構件的截面尺寸，減輕自重，加快施工速度具有重要意義。研究設計理論，改進構件強度計算方法，提高施工機械化程度，也是壹個重要課題。