砌体结构43334.doc

第一章绪论
学习要点本章介绍砌体结构的概念,砌体结构的发展简史、国内外的发展现状,砌体结构的特点及应用范围,以及砌体结构的发展前景。
砌体结构的发展简史
由砖、石材或砌块组成,并用砂浆黏结而成的材料称为砌体。采用砌体材料的结构称为砌体结构。
砌体结构几乎与人类的文明同时诞生。最初是人们利用石料进行简单的堆砌,这种砌体把不同大小的石块用随机的方式堆砌成墙体,用小石头来填大石头之间的空隙。这种随机碎石干砌体至今在一些国家中仍有使用。后来,人们又采用石料和黏土砌筑房屋。最早的砌体结构是公元前4000年在中东的乌尔建造的拱结构。在当时只能利用天然的建筑材料的时代,由于缺乏运载和修建的工具设备,又没有科学合理的结构分析方法,砌筑的艰难和用料的浪费是显而易见的,这极大限制了砌体结构的理论和实践的发展。
19世纪20年代发明了水泥后,有了高强度的水泥砂浆,大大提高了砌体结构的质量,使得砌体结构获得了长足的发展。19世纪欧洲建造了各式各样的砖石建筑物,特别是多层房屋。
在世界上许多文明古国,人们应用砌体建造了大量具有代表性的砖石结构建筑物。著名的由我国的万里长城、大雁塔、北魏时期河南嵩岳寺塔(南北朝时期所建造,共15层,高约40m,是我国最古老的用砖砌筑成的佛塔)、隋朝河北赵州桥(公元581-618年由著名工匠李春建造,是世界上最早建造的空腹式单孔圆弧石拱桥),明代南京的灵谷寺等;国外的有埃及的金字塔和神庙,巴比伦的空中花园,希腊的雅典卫城以及运动场、竞技场、露天音乐场、纪念馆等公共建筑,罗马的大引水渠、桥梁、斗兽场、浴室、神庙和教堂;君士坦丁堡的圣索菲亚大教堂,南美的金字塔等,都是世界建筑历史上的辉煌成就,至今仍是备受推崇和瞻仰的宝贵遗产。
砌体结构在我国有着悠久的历史。早在5000年前就建造有石砌祭坛和石砌围墙。生产和使用烧结砖的历史也有3000年以上。中国的早期建筑多采用木构架承重,墙壁仅作填充防护之用。自鸦片战争后,国内的建筑受道了欧洲建筑的巨大影响,逐渐开始采用砖墙承重。实践证明,这种结构体系能够充分的发挥砌体材料的作用,因此得到了广泛的应用。
随着砌体结构的广泛应用,设计理论也取得了一定的发展。20世纪三四十年代前,人们广泛采用经验法设计砌体结构,或采用容许应力法作粗略的估算。这样设计出的砌体结构受到很大的人为因素的影响,且其承重构件也粗大笨重。前苏联从20世纪40年代起、欧美国家从50年代开始,相继对砌体结构的力学性能进行了系列的研究,提出了以试验结构和理论分析为依据的设计方法。20世纪50年代初,我国直接采用了前苏联的砌体结构设计理论。从60年代开始,我国开始对砌体结构进行了系统的试验和理论研究,并结合相应的工程实践,建立了较完整的设计理论。
在相当长的一段时期内,无钢筋参与受力的砌体结构(以下称无筋砌体)得到了广泛的应用。但是在经历了1931年的新西兰那匹尔大地震和1933年美国Long Beach大地震后,无筋砌体结构破坏严重。人们开始逐渐认识到这种传统的砌体结构的抗震性能很差,故在地震区内无筋砌体结构一度被禁止采用。直至1923年,,促使了世界各国对砌体结构重新进行了系统的研究与改进。块体向高强、多孔、薄壁、大块等方向发展,最重要的是进一步发展了配筋砌体,使得砌体结构得以在地震区获得重新的应用。较为著名的工程有美国于20世纪70年代在匹兹堡建造了一座20层的配筋房屋;英国于1981年提出了配筋砌体和预应力砌体设计规范。这些成果均使得砌体结构得到了进一步的发展。建于美国科罗拉多州的一座20层配筋砌体塔楼和建于加州的采用高强混凝土砌块并配筋的希尔顿饭店,都经受住了地震的考验。1971年美国西部圣弗尔南多大地震时,一幢位于洛杉矶的10层的钢筋混凝土框架遭到了严重的破坏,而邻近该建筑的13层配筋砌体结构却完整无损,这一现实表明了配筋砌体结构具有了新的竞争能力。我国在经受海城和唐山地震后,大力开展了砌体结构抗震设计的研究,取得了颇有中国特色的研究成果。结果表明,在多层砌体房屋中设置钢筋混凝土构造柱及采用配筋砌体是提高砌体结构房屋抗震能力的有效措施。这些措施均使得砌体结构房屋仍可在地震区应用。
国内外砌体结构发展现状
国外砌体结构的发展和应用
在国外,砌体结构和钢结构、钢筋混凝土结构一样,从材料、计算理论、设计方法到工程应用都得到了一定的进展。材料性能方面,黏土砖的强度等级高达100MPa,砂浆的强度等级用到20MPa。为得到更高抗压强度的砖砌体,也可在砂浆中掺入有机化合物以形成高黏合砂浆,砌体的抗压强度可达35MPa以上。因此,利用砖石结构承重修建十几层或更高的高层楼房已经不很困难,在一些国家已经有所应用。
1