砌体结构论文精选(九篇)
第1篇：砌体结构论文范文
关键词：砌体结构变形裂缝产生机理温度变形干缩变形预防措施
CausesandMeasuresofTreatmentforCracksinMasonryStructureBuildings
TongGuangbing
目前，砌体结构的房屋出现各种型式的裂缝，非常常见。其裂缝程度轻重不一，差别很大。轻则影响房屋正常使用和美观，严重的将形成结构安全隐患，甚至发生工程事故。随着住宅商品化的发展，房屋裂缝问题越来越引起人们的关注。
⒈裂缝的类型及成因
按裂缝的成因，墙体裂缝可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种直接荷载作用下，墙体产生的裂缝称为受力裂缝。而砌体因收缩、温度、湿度变化，地基沉陷不均等引起的裂缝是非受力裂缝，又称变形裂缝。砌体房屋的裂缝中变形裂缝占80％以上[1]，其中温度裂缝更为突出。相对于受力裂缝，变形裂缝的产生机理和影响因素复杂得多，本文主要分析砌体结构的变形裂缝。
1.1砌体房屋的温度变形
1.1.1温度裂缝的主要形态
最常见的温度裂缝出现在混凝土平屋盖房屋的顶层两端墙体和山墙上。如在门窗洞边的正“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝、以及水平包角裂缝(包括女儿墙)等。
温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定,不再继续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。温度裂缝有明显的规律性：两端重中间轻，顶层重往下轻，阳面重阴面轻。
1.1.2温度裂缝产生机理
对于砖砌体的结构，砖砌体的线膨胀系数5×10－6，是混凝土的一半。当外界温度升高时，混凝土顶盖变形大，墙体变形相对较小，导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。使屋盖受压，墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。
混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下，两者之间存在一定的温差。屋面最高温度可达40℃～50℃，而顶层外墙平均最高温度约为30℃～35℃。屋面和顶层外墙存在10℃～15℃的温差，两者的温差可能引起墙体开裂。另外，从材料上
看，相同砂浆强度等级下抗拉、抗剪强度混凝土砌块比砖砌体小了很多，沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的30％～35％，沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的45％～50％，抗剪强度仅为砖砌体的50％～55％。因此，在相同受力状态下，混凝土砌块抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小很多，所以更容易开裂。
1.1.3温度应力的估算
砌体结构的温度应力可通过下式估算[2]：
(1－1)
（1－2）
当顶板与墙体材料不同时，
式中，Cx－水平阻力系数，混凝土板与墙体Cx=0.3~0.6N/mm3，混凝土板和钢筋混凝土圈梁Cx=1.0N/mm3;
t－墙厚；
b－一面墙负担的楼板宽度；
h－顶板厚度；
Es－混凝土的弹性模量；
α1－墙的线膨胀系数，砖砌体5×10－6；
α2－顶板线膨胀系数，混凝土10×10－6；
T1－墙的温度；
T2－顶板的温度；
L－墙长。
式（1－1）中τmax为弹性剪应力。考虑升温较快，取应力松弛系数H（t）=0.7~0.8，则砌体的徐变剪应力为：
（1－3）
对于顶层墙体，墙体的压应力较小，墙体的剪应力近似等于主拉应力。根据式（1－1），墙体的剪应力与温差、水平阻力系数Cx以及建筑物长度有关。
从式（1－1）可知，墙体剪应力与温差成正比。因此，采取隔热措施以减少温差，可达到减小主拉应力的目的；墙体剪应力与成正比。如水平阻力系数Cx降低30％，则剪应力降低16％。因此，可通过在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层来减少顶板与墙体的约束作用，滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等[3]；剪应力和建筑物的长度呈非线性关系，增加长度，剪应力随之增加。
1.1.4温度变形的估算
粘土和混凝土砌体都有与温度变化成比例的特性，温度变形的大小可以根据热膨胀系数计算。构件受到温度变化为T的构件，长度变化L可以表达为
（1－4）
其中，L－温度变形；
α－热膨胀系数，砖砌体5×10－6，混凝土砌块10×10－6；
L－受到温度变化的构件长度；
T－温度变化。
1.2砌体房屋的收缩变形
1.2.1收缩裂缝的形态
因砌块收缩引起的墙体裂缝，在混凝土砌块房屋中比较普遍。在内外墙、在房屋的各层均可能出现。干缩裂缝形态一般有：⑴在墙体中部出现的阶梯形裂缝；⑵环块体周边灰缝的裂缝；⑶在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝；⑷山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝。收缩裂缝一般多出现在下部几层，有的砌块房屋山墙大墙面中间部位出现了由底层一直延伸至3、4层的竖向裂缝。
由于砌筑砂浆强度不高，灰缝不饱满，干缩引起的裂缝往往呈发丝状分散在灰缝缝隙中，清水墙时不易被发现，当有粉刷抹面时就显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大，且裂缝宽度较均匀。
1.2.2收缩裂缝的产生机理
粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。粘土砌块随含水率的增加而膨胀。在含水率降低时砖不会收缩。即这种膨胀不会因为在大气温度中变干而收缩[4]。砖中的含水量取决于原材料的种类和烧制温度范围。当砖从窑中取出时尺寸最小，然后随着含水率的增加而膨胀。当砖暴露在潮湿的空气中它开始膨胀，在开始的几个星期内膨胀最大，膨胀会以很低的速率持续几年，砖的长期湿膨胀在0.0002和0.0009之间[5]。
混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养生而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩，砌干缩量因材料和成型质量而异，并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下，成型28天后，混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.03％～0.035％，含水量在50％～60％左右。砌成砌体后，在正常使用条件下，含水量继续下降，可达10％左右，其干缩率为0.018％～0.07％[6]。对于干缩已趋稳定的混凝土砌块，如再次被浸湿后，会再次发生干缩，通常称为第二干缩。混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩，稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短，一般为15天左右。第二干缩的收缩率约为第一干缩的80％左右。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度，会出现收缩裂缝。收缩裂缝不是结构裂缝，但它们破坏了墙体外观。
1.2.3收缩变形的估算
粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。当失去水分时，混凝土砌块会收缩，而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。由水分变化引起的变形可以根据与热膨胀相同的原理估计[6]:
（1－4）
式中，k－对粘土砌体采用湿膨胀系数ke，对混凝土砌体采用收缩系数km;
L－砌体长度；
－收缩变形。
《砌体标准联合委员会（MasonryStandardsJointCommittee，缩写为MSJC）规范》[6]规定粘土砌体的湿膨胀系数值ke为0.0003。由控湿的混凝土砌块砌筑的砌体km=0.15sl，由非控湿的混凝土砌块砌筑的砌体km=0.5sl。sl为混凝土砌块的总线性干缩值，其值不超过0.00065。
1.3地基变形
在软土、填土、冲沟、古河道、暗渠以及各种不均匀地基上建造结构物，或者地基虽然相当均匀，但是荷载差别过大，结构物刚度差别悬殊时，应特别注意由于地基不均匀沉降引起的裂缝。
1.3.1地基不均匀沉降裂缝的形态
地基不均匀沉降裂缝的形态是多种多样的，有些裂缝尚随时间长期变化，裂缝宽度较宽，有时宽至数厘米。裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。地基不均匀沉降裂缝常见的有：正八字裂缝和斜向裂缝。沉降裂缝多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。
1.3.2地基不均匀沉降裂缝的产生机理
⑴墙体中下部区域的正八字裂缝
一般情况下，地基受到上部传递的压力，引起地基的沉降变形呈凹形，常称为“盆形沉降曲面”。这是由于中部压力相互影响高于边缘处相互影响，以及边缘处非受载区地基对受载区下沉有剪切阻力等共同作用的结果，导致地基反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲，产生正弯距。结构中下部受拉，端部受剪，特别是由于端部地基反力梯度很大，端部的剪应力很大，墙体由于剪力形成的主拉应力破裂，裂缝呈正八字形。
由于墙体中上部受压并形成“拱”作用，墙体裂缝越靠近地基和门窗孔越严重。且中下部开裂区的墙体有自重下坠作用，造成垂直方向拉应力，可能形成水平裂缝。
⑵墙体斜向裂缝
当地基中部有回填砂、石，或中部地基坚硬而端部软弱，或由于荷载相差悬殊，建筑物端部沉降大于中部时，会形成负弯距。主拉应力将引起墙体的斜裂缝或倒八字裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝，由于垂直沉降还可能引起砌体的水平裂缝。
1.3.3影响地基沉降裂缝的因素
地基、基础、建筑物构成一个整体，共同工作。其内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。
⑴地基与建筑物的相对刚度
为考虑地基与建筑物的共同工作，地基与建筑物的相对刚度可根据葛尔布诺夫方法确定，该法中弹性地基的柔性指数：
（1－5）
式中，E0－地基土的变形模量；
μ0—地基土的泊松比；
EJ—地基上梁、板或箱体刚度；
a,b－基础的半长和半宽。
柔性指数表示了建筑物和地基的相对刚度。从式中可以看出，⑴建筑物和基础抗弯刚度越大，基础的长度和宽度越小，则柔性指数就越小，结构物或基础的相对刚度越大。这时在外荷载作用下，地基的反压力越往两端集中，则中部弯矩越大，这就需要结构具有足够的强度，满足结构物最大弯矩的要求；⑵在较好的地基上，地基的变形模量较高，而地基上基础的抗弯刚度较小，结构物的几何尺寸较长，则柔性指数相应增大。这时基础结构接近于柔性板，此时地基的沉降与荷载的分布有关。地基承受荷载大的地方，该处的沉降和变形较大，基础承受的弯矩较小。
⑵徐变
建筑物的下沉、水平位移、温度、湿度变化引起的变形，除了绝对数量外，变形速率是一个重要因素。只要变形是缓慢的，则多数建筑物能经受较大的变形而不破坏。其主要原因就是由于建筑材料都具有徐变特性，在变形过程中，其内应力会随着变形速度的下降而松弛。
⑶建筑物的形状
平面形状复杂的建筑物，如“I”、“T”、“L”、“E”字形等，在纵横单元交叉处基础密集，地基附加应力重叠，使地基沉降量增大。同时，此类建筑物整体性差，刚度不对称，在地基产生不均匀沉降时容易发生墙体开裂[8]。因此，遇不良地基时，在满足使用的情况下应尽量采用平面形状简单的建筑形式。
2裂缝的预防措施
在目前的技术经济水平下，尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施，使砌体房屋墙体的裂缝的产生和发展达到可接受的程度[3]。
从上节的分析可知，建筑物的长度即伸缩缝、沉降缝或控制缝间距与温度裂缝、干缩裂缝和沉降裂缝的产生有很大关系。按照欧美规范，如英国规范规定，对粘土砖砌体的控制间距为10～15m，对混凝土砌块砌体一般不因大于6m；美国混凝土协会（ACI）规定，无筋砌体的最大控制缝间距为12～18m，配筋砌体的控制缝间距不超过30m，这些都远远小于我国砌体规范的规定。这也是按我国砌体规范的温度缝和有关抗裂构造措施不能消除墙体裂缝的一个重要原因。
2.1温度变化引起的墙体开裂
防止主要由温度变化引起的砌体结构开裂,宜采取下列措施:⑴当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时,宜在屋盖上设置保温层或隔热层;⑵在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;⑶当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝;⑷建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行《砌体结构设计规范》的规定,控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置,控制缝的间距不宜大于30m。⑸非地震地区,在房屋顶层宜设钢筋混凝土圈梁。若采用钢筋混凝土圈梁,圈梁不宜外露。若不设圈梁,可在屋盖四周檐口下的砌体内,配置适当转角钢筋。
2.2墙体材料的干缩引起的开裂
防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝，可采用下列措施:⑴选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量(先让材料干缩后砌墙)。采用低强度砂浆和长度小的砖块,可以避免砖块的断裂,并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中,避免变形和应力集中,累加出现大裂缝。⑵面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。如墙体长度超过5m,可在中间设置钢筋混凝土构造柱;当墙体高度超过3m(120mm厚墙)或4m(≥180mm厚墙)时,须在墙中腰处增设钢筋混凝土腰梁,或设置伸缩缝。⑶严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期,不足28d的不应进入施工现场。对于混凝土制品,如果以90d的干燥收缩值为基准,28d只完成收缩的80%左右。而且这类砌块,28d前含水率大,物理化学变形不稳定,干燥收缩值大,特别是蒸压加气混凝土,出厂含水率有时高达60%以上。⑷正确掌握各种砌块使用时的含水率。轻集料混凝土空心砌块和蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌筑时的含水率分别控制为5%～8%和15%、20%以内。砌体在生产储存期、运输、现场堆放等均要防止被水浸湿,雨季还应做好对砌块和砌体的遮盖。施工时,一般提前1～2d洒水稍作湿润。砌块含水深度以表层8mm～10mm为宜。
2.3地基沉降引起的开裂
防止主要由地基沉降引起的裂缝，可采用下列措施：⑴建筑物的体型力求简单；⑵合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝；⑶减轻结构自重。⑷增强建筑物的刚度和强度。设置封闭圈梁和构造柱，特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等；⑸减小或调整基底的附加应力。改变基础地面尺寸，使不同荷载的基础沉降量接近。
3工程实例
某房产开发公司住宅楼竣工2个月后,西边单元外山墙及内外纵墙开裂,开口最大达12mm,经调查,夏季屋面板承受太阳的直射,板截面的最高平均温度50°C,砖砌体外墙承受的最高平均温度为30°C。屋面现浇板h=8cm,砖墙厚24cm,MU5、M2.5混合砂浆砌筑,建筑物全长L=50m,求因温差引起外纵墙顶部砖墙内产生的剪应力。
=0.887Mpa
砌体的徐变剪应力
而MU5、M2.5的砌体抗剪强度=0.1MPa<=0.621MPa故墙体出现温度缝开裂现象。
4结论
⑴墙体的温度应力与温差成正比，随水平阻力系数和建筑物长度（或伸缩缝间距）非线性增加。
⑵墙体的收缩变形与墙体材料、砌块的含水率以及建筑物的长度有关。粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同，当失去水分时混凝土砌块会收缩，而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。
⑶地基沉降裂缝的内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。
⑷影响砌体结构裂缝的因素较多，有些裂缝是由多种因素引起的混合裂缝。设计时可通过构造措施来防止和减轻砌体结构裂缝的危害。
参考文献
⒈唐岱新，龚绍熙，周炳章.砌体结构设计规范理解与应用.中国建筑工业出版社，2002[M]
⒉王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社，1997[M]
⒊砌体结构设计规范(GB500032001).北京:中国建筑工业出版社,2002[S]
⒋NarendraTaly著，周克荣等译.现代配筋砌体结构.同济大学出版社，2004[M]
⒌BIA.1991.“”Movement－VolumeChangesandEffectofMovement,Part1.”TechnicalNotesonBrickConstructionNo.18Revised.BrickInstituteofAmerica,Reston,Virginia.January.[J]
⒍唐岱新.砌体结构设计.机械工业出版社，2004[M]
第2篇：砌体结构论文范文
温度变形是由于温度变化使建筑物内外产生温差，同时混凝土板与砌体的线膨胀系数差别较大（混凝土为1×10-5/c，烧结黏土砖砌体为5×10-6/c），混凝土板的变形烧到砌体的阻碍，从而在砌体墙中产生拉应力，使砌体墙产生裂缝。裂缝位置往往出现在房屋顶部附近，以两端为最常见；裂缝在纵墙和横墙上都可能出现，在寒冷地区越冬又未采暖的房屋有可能在下部出现冷缩裂缝。位于房屋长度中部附近的竖向裂缝也可能属于此类裂缝。裂缝形态最常见的是斜裂缝，形状有一端宽，另一端细和中间宽两端细两种；其次是水平裂缝，多数呈断絮状，中间宽两端细，在厂房与生活间连接处的裂缝与屋面形状有关，接近水平状较多，裂缝一般是连续的，缝宽变化不大；第三是竖向裂缝，多因纵向收缩产生，缝宽变化不大，裂缝出现的时间大多数在经过夏季或冬季后形成。裂缝的发展变化随气温或环境温度变化，在温度最高或最低时，裂缝宽度，长度最大，数量最多，但不会无限制地扩展恶化。
为防止或减轻温度裂缝的产生，在设计过程中应采取必要的措施。
（1）在墙体中设置伸缩缝，从而释放混凝土土板变形产生的应力，减少裂缝的产生。伸缩缝的间距可根据规范采用。
（2）屋面设置保温、隔热层，使室内外温差减小。
（3）在屋面与墙体接触部位设置滑动层。
（4）屋面下设置混凝土圈梁，并内外墙拉通。
（5）采用刚度较小的轻型屋盖。
（6）增加墙体的抗拉强度：
a.在墙体内配置水平钢筋；
b.顶层墙体加密构造柱；
c.加强墙体薄弱部位，如门窗洞口处设水平钢筋。以上方法可根据工程情况采取相应措施。
2地基不均匀沉降
地基不均匀沉降是由于上部建筑荷载及刚度的不均匀，以及地基承载力的不均匀分布产生。裂缝位置多数出现在房屋下部；少数可发展到2~3层；对等高的长条形房屋，裂缝大多出现在两端附近；其他形状的房屋，裂缝都在沉降变化剧烈处附近；一般都出现在纵墙上，横墙上很少见。当地基性质突变时，也可能在房屋顶部出现裂缝，并向下延伸，严重时可贯穿房屋全高。裂缝形态特征较长见的是斜裂缝，通过门窗口的洞口处裂缝较宽；其次是竖向裂缝，不论是房屋上部，或窗台下，或贯穿房屋全高的裂缝，其形状一般是上宽下细；水平裂缝较少见，有的出现在窗角，靠窗口一端裂缝较宽；有的水平裂缝是地基局部坍塌而造成的，缝宽往往较大。缝宽出现的时间大多数在房屋建成后不久，也有少数工程在施工期间明显开裂，严重的不能竣工。裂缝的发展变化随地基变形和时间增长裂缝加大加多。一般在地基变形稳定后裂缝不再变化，极个别的地基产生剪切破坏，裂缝发展导致建筑物倒塌。
为防止或减轻地基不均匀产生的裂缝可采取以下措施：
（1）增大基础圈梁的刚度。
（2）底层墙体灰缝内设置水平焊接钢筋网片，钢筋网片两端可靠锚固。
（3）采用钢筋混凝土窗台板，板端嵌入墙体内。
3承载能力不足
由于结构断面突变引起的应力集中，使墙体局部产生裂缝。裂缝位置多数出现在砌体应力较大部位，在多层建筑中，底层较多见，但其他各层也可能发生。轴心受压柱的裂缝往往在柱下部1/3高度附近，出现在柱上下端的较少。梁或梁垫下砌体裂缝大多数是局部承压强度不足造成的。裂缝形态特征是受压构件裂缝方向与应力一致，裂缝中间宽两端细；受拉裂缝与应力垂直，较常见的是沿灰缝开裂；受弯裂缝在构件的受拉区外边缘较宽，受压区不明显，多数沿灰缝开展，砖砌平拱在弯矩和剪力共同作用下可能产生斜裂缝；受剪裂缝与剪力方向一致。裂缝出现的时间大多数发生在荷载突然增加，例如大梁拆除支撑；水池、筒仓启用等。
根据此种裂缝产生的根源，在设计中应注意以下几点：
（1）结构断面的变化易缓，以免突变引起应力集中，对不可避免的突变部位，应采取加强措施。
（2）对承受集中力处，增设刚性垫块，使应力扩散。
（3）对承受弯矩，拉力的砌体可考虑配筋砖砌体或组合砖砌体，充分发挥砌体的抗压性能和钢筋的抗拉性能。
砌体房屋的裂缝问题在现实中随处可见，对我们的生活造成了一定影响，设计人员在设计过程中应针对砌体结构易产生裂缝的特点，采取一定措施，减少或防止裂缝产生。
第3篇：砌体结构论文范文
【关键词】砌块、破坏机理、破坏形态、破坏强度、强度理论
1引言
随着国家将砌体改革作为一项基本国策，混凝土空心砌块逐渐走向人们的视野。其相对于传统砌体材料即具有不破坏农田、节约能源、保温节能等优点，又保留了传统砌体材料取材广泛、施工方便、适用性强等优点。为顺应时代需要其承重墙体已引起广大工程技术人员的普遍关注。
在美国，砌块建筑不仅应用于低、多层建筑，而且广泛应用于高层建筑；在1931年那匹尔地震后，该国逐渐推广使用配筋混凝土空心砌块结构体系并建造了大量配筋砌块建筑，如1952年建成的美军退伍军人医院、1966年在圣地亚哥建成的海纳雷旅馆、1990年在拉斯维加斯建成的Iixcalbiur Hotel酒店等。
我国混凝土砌块建筑业起步较晚，70年代前主要以砖、石等传统砌筑材料为主。唐山大地震后，才逐步采用混凝土空心砌块建造房屋，如80年代在广西南宁建成的10层住宅。90年代后，配筋混凝土砌块砌体结构体系被广泛应用于工程建设，如1997年在辽宁盘锦建成的15层配筋混凝土砌块砌体剪力墙结构住宅房屋、1998年在上海建成的18层配筋混凝土砌块砌体剪力墙结构住宅房屋等。
我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)提出了三水准设计原则，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”，追根溯源是对其剪切承载力提出相应要求，本文主要针对国内外混凝土砌块砌体的剪切破坏机理、无筋及配筋混凝土砌块砌体结构的破坏强度理论及破坏形态进行探讨，并对其剪切破坏理论的不足进行点评。[3]
2影响砌体抗剪强度的因素
混凝土砌块砌体按照构造方式、受力情况不同可以分为构造柱体系、芯柱体系、构造柱-芯柱体系和配筋砌块砌体四大类，影响四类结构体系抗剪强度主要因素如下所示：[2]
1、平面形状及尺寸
保证墙体试件腹板和翼缘共同工作的前提下，增加腹板截面尺寸，能有效提高抗剪承载力。
2、高宽比
随高宽比逐渐增大，试件由剪切破坏向弯曲破坏转化，其抗剪承载力逐渐减小。
施楚贤教授通过统计回归分析，提出配筋墙体试件高宽比影响系数计算公式。
3、砌体和灌芯混凝土的强度
当用强度较高的砌体和灌芯混凝土砌筑墙体试件时，其抗剪承载能力也会相应增加。
当无筋砌体产生剪摩和剪压破坏时，增大砂浆强度对提高砌体抗剪强度的影响更为明显，下图(a)示Pieper等人所得不同种类砂浆对砌体沿通缝抗剪强度的影响，下图(b)示Turnsek和Cacovic根据对角加载试验所得砂浆强度对沿阶梯形截面抗剪强度的影响。
图2.1砂浆种类及砂浆强度对砌体抗剪强度的影响
4、垂直荷载
当墙体试件承受水平和垂直荷载共同作用时，斜向主拉应力降低，从而推迟斜裂缝出现，当墙体试件轴压比在0.3-0.5时，垂直荷载对墙体试件的抗剪强度影响最大，此后转为斜压破坏，反而使其抗剪承载力下降。
《建筑抗震设计规范》中通过引入正应力影响系数ζN来考虑轴力影响。
5、水平钢筋配筋率
墙体试件开裂后，穿过斜裂缝的水平钢筋直接参与受拉，因此，水平钢筋的配筋率是影响其抗剪能力的主要因素之一。
6、竖向钢筋配筋率
竖向钢筋对墙体试件抗剪承载力的贡献主要源于销栓作用（约为水平钢筋贡献的1/3）。为方便计算，将竖向钢筋的有利影响一并在砌体抗剪强度一项中统一考虑。
7、施工质量
水平、竖向灰缝的饱满度及砌体含水率对其抗剪强度也有一定影响。
3剪切破坏机理
3.1开裂现象
为方便讨论，我们将墙体试件中心处的内力分解为竖直压力N和水平剪力V，假定竖直压应力均匀分布在墙体试件内部水平截面上，这时墙体试件中心处的应力为：
按照主拉应力强度理论，墙体试件产生的主拉应力一旦超过砌体的抗主拉应力强度，墙体试件便会出现斜裂缝，此时砌体抗拉承载力R为：
式中：ζ----剪应力分布不均匀系数
随着水平荷载的增大，剪应力逐渐超过砌体所能承担的应力，墙体试件不断被拉裂，形成交叉裂缝，最终被剪坏。
3.2破坏机理
引用“桁架模型”来解释砌块砌体剪切破坏机理。开裂砌体承受平行于斜裂缝方向的压力C，相当于桁架的压杆；与斜裂缝相交的水平筋产生拉力Tsh，相当于桁架的拉杆；由平衡关系知，竖筋必产生拉力Tsv，也相当于桁架的拉杆。
产生裂缝后，由于内力重分布，在未开裂区，砌体和钢筋位移相同；而在开裂区，由于裂缝开展释放出应力Δσ，使裂缝相邻区域砌体应力迅速减小、钢筋应力迅速增大，但二者有相同的应变Δε，钢筋和砌体分别分配到如下应力：
由于钢筋的弹模远远大于砌体的弹模，开裂时，离裂缝距离x处砌体与钢筋形成新的平衡体系，随着水平荷载逐渐增大，压杆不断被拉裂并贯通，导致墙体试件产生剪压现象而最终破坏。
4配筋砌块砌体剪切破坏理论
4.1古典强度理论
经典强度理论认为材料失效破坏主要有两种形式：流动、断裂。具体分为以下四类：[4]
1、最大拉应力理论
引起材料断裂破坏的主要因素是最大拉应力σ1，其失效准则和强度条件分别为：
式中：σb----材料断裂破坏的强度极限
[σ]----材料的允许应力
2、最大拉应变理论
引起材料断裂破坏的主要因素是最大拉伸线应变ε1，其失效准则和强度条件分别为：
式中：σ1、σ3----材料最大、最小主拉应力
3、最大剪应力理论
引起材料流动失效的主要因素是最大剪应力τmax，其失效准则和强度条件分别为：
式中：σs----材料的拉伸屈服极限
4、形状改变比能理论
引起材料流动失效的主要因素是形状改变比能Wf，其失效准则和强度条件分别为：
4.2破坏准则
从塑性理论观点看，使用经典强度理论会产生较大误差，砌体结构有几种常用的破坏准则：
1、Mohr-Coulomb破坏准则
该准则适用于混凝土、岩石等材料，较好反应材料剪切滑移破坏，但没有考虑中间应力的影响，计算按照最大剪应力和正应力进行控制，破坏包络曲面形状如图4.1所示，原计算式为：
2、Drucker-Prager破坏准则
该准则同样适用于混凝土、岩石等材料，为三向应力状态下对Mohr-Coulomb准则进行改进，克服了Mohr-Coulomb准则没有考虑中间应力的影响，但得到了较大的材料体积膨胀，破坏包络曲线形状如图4.1所示，应力不变量表达式为：
3、Ottosen破坏准则
该准则多适用于混凝土材料，其破坏曲线为光滑外凸的抛物面，其被欧洲混凝土协会规范收录为强度准则，其应力不变量表达式为：
式中：λ=λ(cos3θ)>0----确定偏平面形状函数
4、过-王破坏准则
该准则为清华大学过镇海等人用幂函数模型推倒得出，为我国《混凝土结构设计规范》收录，多适用于不同种类及强度等级的混凝土材料，其破坏准则表达式为：
式中：σ0、τ0----八面体正应力和剪应力
5无筋砌块砌体剪切破坏理论
5.1强度理论
1、主拉应力破坏理论
1882年，Mohr按照图5.1运用图解法进行分析，首先提出当材料承受双轴及三轴应力时的主拉应力σ1（当σx=0或忽略σx的影响时）。
20世纪60年代，Turnseck和Cacovic等人认为，砌体之所以会产生剪切破坏是由于其主拉应力超过了砌体的抗主拉应力强度。因此要求：
根据上述主拉应力破坏理论，对(5-2)式移向后得砌体抗剪强度一般表达式：
式中：fv0----砌体无垂直荷载时的抗剪强度
下图所示国外一些试验结果：
2、库伦破坏理论
1773年，Coulomb提出库伦理论，表明当砌体剪摩破坏时，将出现相对水平滑移，当作用有垂直压应力时，由其产生的摩擦力可减小剪切面水平滑移，从而提高抗剪强度，表达式如下：
式中：α-----不同砌体类型修正系数
μ-----剪压复合受力影响系数
20世纪60年代，Sinha和Hendry由一层高剪力墙试验结果与库伦理论对比，试验结果如下：
3、各国抗剪强度表达式
工程中墙体试件轴压比一般都小于0.25，基本都在剪摩破坏范围内，采用库伦理论的剪摩型抗剪强度公式比较符合实际模型，因此，各国以采用库伦理论的剪摩型抗剪强度公式为主。
5.2破坏形态
砌体实际是由块材和砂浆组成的各向异性材料，根据西安冶金建筑学院试验研究，在竖向压力作用下，随通缝截面上法向正应力和剪应力比值的变化，可以观察到三种不同剪切破坏形态。当σy/τ较小时，即水平通缝与竖向夹角θ时，砌体沿通缝产生剪切滑移，发生剪摩破坏，如下图(a)；当σy/τ较大时，即θ时，砌体沿阶梯形裂缝发生剪压破坏，如下图(b)；当σy/τ更大时，即θ时，砌体沿平行于压力作用线方向发生斜压破坏，如下图(c)。[2]
5.3破坏强度
1、剪摩破坏
当σy/τ较小时，剪切面将出现水平滑移，当有垂直压应力作用时，其产生的摩擦力可减小水平滑移。当剪应力分布较均匀时，墙体沿水平通缝剪坏；当剪应力分布不均匀时，墙体形成平缓阶梯形裂缝。
由库伦破坏理论知，剪摩强度一般表达式：
2、剪压破坏
当σy/τ较大时，剪摩强度将超过斜截面的主拉应力强度，产生因抗主拉应力强度不足而发生的剪压破坏。
由主拉应力理论知，剪压强度一般表达式：
3、斜压破坏
当σy/τ更大时，砌体沿主压应力迹线出现多条裂缝，随垂直压应力增大，将加速其斜压破坏。
Hoffman对各向异性材料进行劈裂试验，并确定各系数，同时取σx=0，得斜压强度一般表达式：
式中：f-----砌体抗压强度值
6结语
随着我国砌体材料革新步伐的加快，混凝土空心砌块将迎来一个崭新的阶段。但由其组成的砌体材料，各经典剪切理论也有诸多不足：
1、混凝土空心砌块砌体是由多种材料组成的非连续体，应力状态极为复杂，从而导致不同规范、技术规程所采用的强度理论各有不同。目前使用较广泛的主拉应力理论和库伦理论也各有不足，如理论公式只有上升段、下降段不完善，不能完整描述砌体在复杂应力状态下受力过程。
2、一切强度理论研究对象均为微元体，而规范中抗震抗剪强度计算公式是对宏观构件而言的，二者具有尺寸、应力分布不同的差异。当将各强度理论推导的公式应用于实际构件时，需建立合理的计算模型并通过大量试验进行拟合。
3、各经典强度理论为一般砌体结构通用理论，对混凝土砌块砌体虽适用，但由一般到特殊使其精确度大打折扣，针对混凝土砌块砌体进行特殊研究显得尤为必要。
加快上述三方面砌体结构抗剪性能协调性及破坏机理研究，并借助力学模型及数值分析手段，尽快建立更加完善和精确的抗剪理论，使之更加贴近实际工程情况和试验模型，对我国砌体结构的发展有着深刻的意义。
参考文献：
[1] 砌体结构设计规范（GB50003-2001）中国建筑工业出版社2002年1月15112.17238
[2] 施楚贤砌体结构理论与设计（第二版）中国建筑工业出版社，2003年，ISBN7-112-06034-6
[3] 刘岩我国砌体结构的发展状况山西建筑2008年8月第34卷
第4篇：砌体结构论文范文
解放以来我国砖的产量逐年增长，据统计［3］，1980年的全国年产量为1600亿块，1996年增至6200亿块，为世界其它各国砖每年产量的总和。全国基建中采用砌体作墙体材料约占90%左右。在办公、住宅等民用建筑中大量采用砖墙承重。50年代这类房屋一般为3－4层，现在已为5－6层，不少城市一般建到7－8层。现在每年兴建的城市住宅建筑面积多达1亿m2以上。根据重庆市1980～1983年新建住宅建筑面积为503万m2，其中采用砖承重的占98%，7～7层以上的占50%，1972年还建成12层住宅。
在中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房，以及影剧院、食堂、仓库等建筑也广泛采用砖墙、柱承重结构。
砖石结构还用于建造各种构筑物。如镇江市建成的顶部外经2.18m、底部外径4.78m、高60m的砖烟囱；用料石建成的80m排气塔；在湖南建造的高12.4m、直径6.3m、壁厚240mm的砖砌粮仓群；福建用毛石建造的横跨云宵—东山两县的大型引水工程—向东渠，其中陈岱渡槽全长4400m，高20m，槽支墩共258座，工程规模宏大。此外我国在古代建桥技术的基础上，于1959年建成跨度60m、高52m的石拱桥，接着又建成了敞肩式现代公路桥，最大跨度达120m——湖南乌巢河大桥。我国建成的100m以上的石拱桥有10座，每座都有新发展和世界纪录。
我国还积累了在地震区建造砌体结构房屋的宝贵经验。我国绝大多数大中城市在6度或6度以上地震设防区。地震烈度≤6度的砌体结构经受了地震的考验。经过设计和构造上的改进和处理，还在7度区和8度区建造了大量的砌体结构房屋。据不完全统计，从80年代初至今10多年间我国主要大中城市建造的多层砌体结构房屋建筑面积已达70－80亿m2［4］。
二新材料、新技术、新结构的研究与应用
60年代以来，我国粘土空心砖的生产和应用有较大的发展，在南京建造了6－8层的空心砖承重的旅馆。当时空心砖孔洞率为22%，与实心砖强度等效，但可减轻自重17%、墙厚减小20%，节省砂浆20～30%，砌筑工时少20－25%，墙体造价降低19～23%。根据节能进一步要求，近年来我国在消化吸收国外先进技术的基础上，制造出规格为380240190、孔洞率为40%的烧结保温空心砖，这种保温砖的密度为1012kg/m3，抗压强度10.5Mpa，热阻1.649m2K/W。在主要力学和热工性能的指标接近或达到国际同类产品的水平［5］。《多孔砖砌体设计与施工技术规程》行业标准，为这种砖的推广创造了条件。
近10余年来，采用砼、轻骨料砼或加气砼，以及利用河砂、各种工业废料、粉煤灰、煤干石等制无热料水泥煤渣砼砌块或蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砖、砌块等在我国有较大的发展。1958年建成采用砌块作墙体的房屋，经过四十多年的实践，砌块墙体已成为我国墙体革新的有效途径之一。砌块种类、规格较多，其中以中、小型砌块较为普遍，在小型砌块中又开发出多种强度等级的承重砌块和装饰砌块。据不完全统计［6］，1996年全国砌块总产量约为2500万m3，各类砌块建筑
约5000万m2，近十年砼砌块与砌块建筑的年递增都在20%左右，尤其以大中城市推广迅速，以上海推广砌块建筑为例，1994年约50万m2，1995年100万m2，1996年约150万m2，到1999年一季度累计完成的砌块建筑450万m2。这些砌块建筑大多是多层的，至于中高层、高层砌块建筑我国于80年代就着手和进行试点工作，如1982年建成的广西区科委十层砌块住宅试验楼、1986年建成的广西区建二公司十一层小砌块试验楼，［7］为我国砌块中高层的发展作了开创性的工作。从90年代初期，在总结国内外配筋砼砌块试验研究经验的基础上，我国在配筋砌块结构的配套材料、配套应用技术的研究上获得了突破，在此基础上开展了更具代表性和针对性的试点工程［10］，如1997年建成的盘锦市国税局15层砌块住宅，1998年建成的上海砼空心砖块配筋砌体住宅试点工程［8］。试点工程实践表明，中高层配筋砌块建筑具有明显的社会经济效益：前者15层砌块建筑，节省钢材45%、土建造价降低18%；上海18层节约钢材25%，土建造价降低7.4%。因此，将中高层配筋砌块结构体系纳入到我国砌体结构设计规范中是理所当然的。由此可见，作为粘土砖的主要替代材和某些功能强于粘土砖的砌块的发展前景是非常好的。
我国在50年代～70年代，采用预制大型墙板建造多层住宅，如采用振动砖墙板、烟灰煤渣、矿渣砼墙板建造了几十万m2的建筑。近10多年来北京等地采用内浇外砌的混合结构建造中高层建筑，取得了较好的经济效益。最近几年清华大学开展了多层大开间砼核心筒、砌体外墙的混合结构的试验研究和小规模试点工程，在改进和扩展砌体结构的性能和应用范围作了有益的探索。［12、13］
我国配筋砌体应用研究起步较晚，60年代衡阳和株州一些房屋的部分墙、柱采用网状配筋砌体承重，节省纲材和水泥。1958～1972年在徐州采用配筋砖柱建筑了12－24m、吊车起重量50－200t的单层厂房36万m2，使用情况良好。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。如辽宁省沈阳市、江苏徐州、湖南长沙、兰州等地先后建造了8～9层上百万m2的这类建筑，获得了较好的经济效益。这些研究成果有的已纳入到地方标准或国家标准［14、15、16］。这是我国科研工在粘土砖砌体低强材料情况下，向中高层作出的贡献。利用如此低的砌体材料在地震区建造如此之高的建筑唯有中国！
和约束配筋砌体对应的是所谓均匀配筋砌体，即国外广泛应用的配筋砼砌块剪力墙结构，这种砌体和纲筋砼剪力墙一样，对水平和竖向配筋有最小含钢率要求，而且在受力模式上也类同于砼剪力墙结构，它是利用配筋砌块剪力墙承受结构的竖向和水平作用，是结构的承重和抗侧力构件。配筋砌体具有强度高、延性好，和钢筋砼剪力墙性能十分类似，可以用于大开间和高层建筑结构［6］。如美国抗震规范规定，配筋砌体的适用范围同钢筋砼结构。我国在80年代初期主持编制国际标准《配筋砌体设计规范》［11］起至今对其进行了较为系统的试验研究［7、8、9］，表明用配筋砌体可建造一定高度的既经济又安全的建筑结构，如广西的10－11层、盘锦的15层、上海的18层等。目前正在筹建的配筋砌块高层有首钢十八层配筋砌块住宅工程，辽宁抚顺6栋16层砌块住宅、哈尔滨2栋18层砌块住宅等。可见配筋砌体中高层的研究和应用具有十分广阔的前景。
我国有着用砖砌筑拱和券的丰富经验，解放以来，又向新的结构形式和大跨度方向发展。50－60年代修建了一大批砖拱屋盖和楼盖，还建成了10.511.3m的扁球形砖壳屋盖，1616m的双曲扁球型砖薄壳和40m直径的园形球砖壳。60年代南京用带勾空心砖建成1410m双曲扁壳屋盖仓库，以及10m直径的园形壳屋盖油库，在西安建成了24m双曲扁壳屋盖等。70年代我国还在闽清梅溪大桥工程中建成88m跨的双曲砖拱桥等。
三砌体结构理论研究与计算方法
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。60～70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，非凡是《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，非凡是《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。目前正在修编的《砌体结构设计规范》GBJ3－88，主要在砌体结构可靠度方面、配筋砼砌块砌体、墙梁的抗震方面作了调整和补充。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，非凡是配筋砼砌块中高层，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。如其应用范围，已达到钢筋砼剪力墙的适用范围。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。
另外本次修订增补了墙梁在地震区的设计方法，进一步扩大了这种结构形式的使用范围。另外根据多年来砌体结构，非凡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。
我国砌体结构理论近年来有较大提高，反映在《砌体结构设计规范》GBJ3－88颁行前后，陆续出版了许多教材和著作，如丁大钧主编的《砌石结构》、《砌体结构学》、施楚贤主编的《砌体结构理论与设计》，以及《砌体结构论文集》、《砌体结构设计手册》等。这些对促进我国砌体结构的发展有一定作用。
四展望
砌体是包括多种材料的块体砌筑而成的，其中砖石是最古老的建筑材料，几千年来由于其良好的物理力学性能、易于取材、生产和施工，造价低廉，致今仍成为我国主导的建筑材料。但是我国的砌体材料普遍存在着自重大、强度低、生产能耗高、毁田严重、施工机械化水平较低，和耐久性、抗震性能较差等弊病。因此我认为要针地这些问题开展下列方面的工作。
1、积极开发节能环保形的新型建材［3］
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6月联大巴西里约热内卢环境和发展世界各国首脑会议，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，尽可能对废弃物的再利用和净化。保护生态环境以确保人类社会的可持续发展。
近年来发达国家在实施《绿色建材》计划上取得了较大的进展，我国以1992年联合国环境与发展首脑会议为契机，遵照同志“经济的发展，必须与人口、环境、资源统筹考虑，决不能走浪费资源和先污染后治理的老路，更不能吃祖宗饭、断子孙路……。”的指示精神，迅速行动起来，广泛研制“绿色建材”产品，取得了初步成果。
1）加大限制高能耗、高资源消耗、高污染低效益的产品的生产力度。如对粘土砖国家早就出台了减少和限制的政策。近年的限制力度越来越大，如北京、上海等城市在建筑上不准采用粘土实心砖，这间接地促进了其它新材的发展。
2）大力发展蒸压灰砂废渣制品。这包括钢渣砖、粉煤灰砖、炉渣砖及其空心砌块、粉煤灰加气砼墙板等。这些制品我国80年代以前生产量曾达2.5亿块，吃掉工业废渣几百万吨，但由于种种原因大多数厂家已停产，致使粘土砖生产回潮。今后应加大科研投入、改进工艺、提高产品性能和强度等级、降低成本，向多功能化发展。
3）利用页岩生产多孔砖。我国页岩资源丰富，分布地域较广。烧结页岩砖具有能耗低、强度高、外观规则，其强度等级可达MU15～MU30，可砌清水墙和中高层建筑。页岩砖在四川、湖北和大连等地已初步应用。如城都的“绵城苑”小区16万m2的建筑均采用这种砖。
4）大力发展废渣轻型砼墙板。这种轻板利用粉煤灰代替部分水泥，骨料为陶粒、矿渣或炉渣等轻骨料，加入玻璃纤维或其它纤维。以及其它轻材料墙板，提高砌体施工技术的工业化水平。
5）GRC板的改进与提高。这种板自重轻、防火、防水、施工安装方便。GRC空心条板是大力发展的一种墙体制品，需用先进的生产工艺和装配，以提高板的产量和质量。
6）蒸压纤维水泥板。我国是世界上第三大粉煤灰生产国，仅电力工业年排灰量达上亿吨，目前的利用率仅为38%。其实粉煤灰经处理后可生产价值更高的墙体材料。如高性能砼砌块、蒸压纤维增强粉煤灰墙板等。它具有容重低、导热系数小、可加工性强、颜色白净的特点，目前全国的产量已达700万m2。
7）大力推广复合墙板和复合砌块。目前国内外没有单一材料，既满足建筑节能保温隔热，又满足外墙的防水、强度的技术要求。因此只能用复合技术来满足墙体的多功能要求。如钢丝网水泥夹芯板。目前看来，现场湿作业，抹灰后难以克服龟裂现象有待改进。
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。
2、发展高强砌体材料
目前我国的砌体材料和发达国家相比，强度低、耐久性差。如粘土砖的抗压强度一般为7.5～15Mpa，承重空心砖的孔隙率≤25%。而发达国家的抗压强度一般均达到30～60Mpa，且能达到100Mpa，承重空心砖的孔洞率可达到40%，容重一般为13KN/m3，最轻可达0.6KN/m3。根据国外经验和我国的条件，只要在配料、成型、烧结工艺上进行改进，是可以显著提高烧结砖的强度和质量的。如我国中美合资大连太平洋砖厂可生产出20Mpa～100Mpa的页岩砖。由于强度高、耐久性、耐磨性和独特的色彩，可作清水墙和装饰材料，已出口和广泛用于高档建筑。高强块材具有比低强材料高得多的价格优势。
根据我国对粘土砖的限制政策，可就地取材、因地植宜，在粘土较多的地区，如西北高原，发展高强粘土制品、高空隙率的保温砖和外墙装饰砖、块材等；在少粘土的地区发展高强砼砌块、承重装饰砌块和利废材料制成的砌块等。
在发展高强块材的同时，研制高强度等级的砌筑砂浆。目前的砂浆强度等级最高为M15。当与高强块材匹配时需开发大于M15以上的高性能砂浆。我国正在起草的《砼小型空心砌块砂浆和灌孔砼》行业标准中砂浆的强度等级为M5～M30，灌孔砼的强度等级为C20～C40，这是砼砌块配套材料方面的重要进展，对推动高强砌体材料结构的发展有重要作用。
根据发展趋势，为确保质量，发展干拌砂浆和商品砂浆具有很好的前景。前者是把所有配料在干燥状态下混合装包供给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给这种干拌砂浆，价格约高20%左右。商品砂浆的优点同商品砼。这类砂浆的发展一旦取代传统砂浆，将是一个多么巨大的变化！
3、继续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，但需研制和定型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。这些机具对配筋砌块结构的质量至关重要。
预应力砌体其原理同预应力砼，能明显地改善砌体的受力性能和抗震能力。国外，非凡是英国在配筋砌体和预应力砌体方面的水平很高。我国80年代初期曾有过研究，但直至最近才有少数专家研究，如重庆建筑大学的骆万康教授对预应力砖墙的抗震设计提出了建议。［17］
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，通过物理和数学模式，建立精确而完整的砌体结构理论，是世界各国关心的课题。我国在这方面的研究具有较好的基础，有的题目有一定的深度，［18］继续加强这方面的工作十分有利，对促进砌体结构发展也有深远意义。为此还必须加强对砌体结构的实验技术和数据处理的研究，使测试自动化，以得到更精确的实验结果。
正如一位资深砌体结构学者，E、A、James指出“砌体结构经历了一次中古欧洲的文艺复兴，其有吸引力的功能特性和经济性，是它获得新生的关键。我们不能停留在这里。我们正在进一步赋予砌体结构的新的概念和用途”。我们对砌体结构的未来布满信心，在党的方针政策的正确指引下，坚持科学态度，敢于创新，不断努力，为我国及世界的砌体结构的发展作出更大的贡献。
参考文献
1、丁大钧.《砌体结构》教学刍议.建筑结构.1999.
2、施楚贤主编.砌体结构理论与设计.中国建筑工业出版社.1992.
3、周玉琴等.浅谈新世纪“绿色建材”在国内外发展趋势.天津墙改办.墙改与节能.1999.
4、建筑结构设计统一标准修订组.我国建筑结构设计可靠度设定水平分析与改进意见.1999.7
5、郑墨林.烧结保温空心砌块的性能与应用初探.天津墙改办.墙改与节能.1999.
6、苑振芳.砼砌块建筑发展现状及展望.工程建设标准化.1998.
7、广西建科所.抗震设防配筋小砌块高层建筑研究—成果鉴定资料.1987.12
8、肖小松.砼砌体的性质.同济大学博士后工作报告.1998.5
9、谢小军.砼小砌块砌体力学性能及其配筋砌体抗震性能的研究.湖南大学硕士论文.1998
10、苑振芳.15层配筋砌块住宅试点工程简介.施工技术.1998.
11、苑振芳.国际标准《配筋砌体结构设计与施工规范》简介.工程建设标准化.1995.
12、方鄂华等.砼筒一组合墙及开洞组合墙模型试验及承载力研究.建筑技术.1997
13、王绍豪等.带砼筒大开间砖混结构灵活住宅结构设计建议.建筑技术.1997
14、沈阳市建设标准《钢筋砼—砖组合墙结构技术规程》SYJB2－95
15、江苏省地方标准《约束砖砌体建筑技术规程》DB32/113－95
16、甘肃省标准《中高层砖墙与砼剪力墙组合砌体结构设计与施工规程》DBJ25－56－95
第5篇：砌体结构论文范文
关键词：砌体结构 优缺点 质量控制 加固方法
中图分类号：O213.1文献标识码： A 文章编号：
一、砌体结构的概念
砌体结构就是用石、砖或砌块等作为建筑的材料进行建筑施工的一种建筑结构，主要用于工业和民用建筑的墙、柱和基础的建设。砌体机构的拉伸强度是比较低的，但它的抗压强度比较高，所以在进行砌体结构建设的时候轴心或小偏心主要承担着整个结构的压力重力。目前在房屋建筑工程中，按照砌体结构的不同，一般都是分成砖砌结构、石砌结构以及混合结构这三种类型；如果按照砌体结构中钢筋的配比，可以分为无筋砌体结构和钢筋砌体结构。
二、砌体结构优点、缺点分析
1、砌体结构的优点
砌体结构具有的第一个优点是取材方便，一般情况下可以很容易就可以在建筑施工的附近找到所需的原材料。比如说，需要石头，建筑地周围的天然石材都可以作为原料所采用；需要砖，只要当地有粘土，就会有烧制的红砖；需要炉渣，当地的很多取暖锅炉房都有这种材料。据此可以看出，砌体结构的建筑材料是很容易找到的，而且价格上比较低廉。
砌体结构具有的第二个优点是良好的耐火性和耐久性，采用的天然石头和工业废料制成的砖都具有良好的耐久性和耐火性。而且在空气中，这些材料的化学稳定性和大气稳定性也比较好，解决了施工中的质量问题，而且这种结构还具有良好的保温隔热性能。
砌体结构具有的第三个优点是节省材料，砌体结构在进行具体的施工过程中，不需要采用模板。对于一些特殊的施工技术和设备，相比钢筋混凝土结构，砌体结构不需要大量的水泥、钢材等原材料，可以节省很大的成本。而且砌体结构的原材料不受季节的限制，随时可以使用，不会出现质量问题。
砌体结构具有的第四个优点是可以实现保温和隔热的双重效果。砌体结构本身属于砖石承重结构，可以实现较好的承重和围护双重效果，也就可以实现保温和隔热的双重效果。这是因为砌体结构的砖墙和砌块墙体具有墙体保温和隔热的性能。
2、砌体结构的缺点
第一是砌体结构强度低，为了保证承压能力，就需要增大横截面尺寸，以实现强度的效果。因此，相对于钢筋混凝土结构，砌体结构需要的砌筑材料会很多，这就增加了砌体结构的本身重量。而一旦砌体结构自重量较大，就容易出现地基的不均匀沉降，导致墙体开裂。
第二是砌体机构施工工作繁重。因为受到原料的影响，砌体结构的原料本身都比较大、比较重，而且在进行砌体结构施工的时候多是采用手工操作模式，这就需要大量的劳动力。
第三是施工质量的可变性较大。因为砌体结构的砖石建筑需要人工完成，导致砌体工程施工质量良莠不齐。此外，砌体的施工质量直接影响到砌体结构的性能，所以砌体结构的质量会造成施工质量的可变性增大。
第四是砌体结构抗震性能差。相比如钢筋混凝土结构，砌体结构的剪切和拉伸强度非常低的，所以在地震相对较频繁的地区，建议不要使用砌体结构。这也就使得砌体结构的使用具有较大的局限性，也就使得砖、石等材料在砌体结构中的抗压强度不能被充分利用。
第五是一旦出现损伤，就会长久性影响砌体结构的质量。砌体结构大多是砖和石头等材料，这些材料混合了砂浆进行建筑，容易产生多孔材料结构。而且这样的多孔材料容易受潮，遇到冬季还容易出现冻融，造成砌体结构的耐久性、耐腐蚀性降低，从而出现耐久性损伤。
三、砌体结构施工中常出现的质量问题及控制
1、砖砌体工程中常出现的质量问题及控制
第一，进行材料的选择和准备。要针对建筑区域的具体条件，因地适宜选取适合于当地的砌体建筑材料，切记比较寒冷的地区不宜采用多孔砖。
第二，按要求进行整砖丁砌。要严格按照施工的要求，在承重砌体墙以及砖砌体的阶台水平面上进行整砖丁砌，这样才能保证工程的质量符合砌体结构施工的质量要求。
第三，正确处理砖平拱门以及门楣上的问题。在施工的时候要保证砖平拱的砖接缝是楔形缝。拱脚深壁表面应不小于二十毫米，并且要有一定的起拱。门楣应该是灰缝砂浆进行处理，砂浆强度只有达到不低于设计强度的50％事才可以进行拆除。
第四，合理解决多孔的问题。砖孔应与砌筑的表面压力垂直。青砖砌筑的压力计算应该采用现行的国家标准，以便实现砌体结构的设计效果。
第五，灰缝的问题。在进行施工的时候，不能出现透明垂直灰缝、盲缝以及假缝。进行施工的时候要严格按照砌筑方法做好错缝、内外搭、砖柱等砌筑。
2、石砌体工程的常见质量问题及控制
第一，选取的材料，也就是石头和砂浆，它们的强度必须要符合设计要求。
第二，砌体施工的问题。进行施工的时候要打好基础，第一层的石块必须要座浆。而且要注意石头的堆砌顺序，先大后小，保证基础的牢固，之后按照施工的要求一层层进行砌筑。
第三，要注意灰缝的饱满度，保证注浆砂浆不能低于80％。
第四，砌体挡土墙以及泄水孔设置、内侧土回填。先做好高度分层，按照施工的要求，把灰浆接缝的厚度以及砖石建筑两层之间的高度控制在标准要求内。
3、配筋砌体工程的常见质量问题及控制
首先要做好钢筋材料的选取。必须严格按照施工的要求，对需要采购的钢筋的品种、规格、数量进行控制，保证其符合设计要求。
其次，做好配筋的加固。必须要按照施工规范的技术要求，在设置在水平砌体里的钢筋的锚固长度不能小于50D。而且钢筋的水平或垂直弯曲部分的长度要控制在20D和150mm之上，钢筋搭接长度不得小于55D。
4、填充墙砌体工程的常见质量问题及控制
一是要注意原料的问题。需要的砌体材料的强度等级必须符合设计的要求。
二是要注意砌体的施工问题。蒸压加气混凝土砌块以及轻集料混凝土小型空心砌块这些砌体材料施工，选取的材料必须符合规定的时间要求和施工程序要求。
四、结语
综上所述，我国现有的很多建筑工程都采用了砌体结构施工的形式。充分掌握砌体结构施工的技术，在具体的施工过程中按照技术规程进行施工，从而提高工程的质量是每一个建筑单位都殷切盼望的。在具体的施工过程中，要做到因地制宜选取适宜当地的砌体材料，这是保证工程质量的前提。之后，严格按照施工的技术规程对砌体工程的质量进行控制，是确保工程质量实现的必要步骤。总之，只有认真分析建筑工程的砌体结构施工技术，在具体的施工过程中去认真总结，认真处理，才可以保证工程质量，实现建筑企业的可持续发展。
参考文献：
[1]刘国桢.砖砌体结构施工技术在建筑工程中的运用[J]河南建材，2009，（03）
第6篇：砌体结构论文范文
关键词：砌体结构；抗震概念设计
Abstract: In this paper, the interpretation of the seismic design of multistory masonry structure seismic design from the perspective, how well the design of multi-story masonry structure is adopted in the current seismic code " Sanshui two stage design method ".
Key words: masonry structure; seismic concept design
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：
多层砌体结构因其工程造价较低在我国目前是应用较为广泛的结构形式，在整个建筑业中占着很大的比重。从节能和减排的角度，砌体结构仍有发展的余地。从国内外历次大地震来看，砌体结构在强烈地震作用下的破坏是极其严重的。无论我国1966年河北邢台邢台地震，1970年的云南通海地震，1976年河北唐山地震、2008年汶川地震等，还是国外如1923年日本关东地震，印度、墨西哥、希腊、俄罗斯、智利、印尼等国发生的大地震，都使砌体结构房屋大量破坏倒塌，造成人员和财产的巨大损失，教训是十分沉痛的。因此，作好砌体结构的抗震设防设计，具有十分重要的意义。
砌体结构因其构件组成和连接方式的内在原因，具有脆性性质，其抗剪、抗拉、抗弯强度都很低，如再不进行合理的抗震设计，其抗震性能及抗破坏能力就更低了。但地震灾害中也有少数的房屋震害较轻。这说明经过合理的设计和采取必要的抗震措施，再加上精心施工，仍可在地震区采用。我们在经过几十年的抗震科学研究，已经有一套适合我国国情的抗震理论和抗震方法来实现砌体结构的抗震设计。
首先注重抗震计算理论和方法。
抗震计算即是进行地震作用和房屋各构件的地震作用效应计算，包括各墙柱梁板承载力和变形计算。具体来讲，我国现行抗震规范采用的是“三水准二阶段”设计法：第一阶段通过多遇地震烈度地震作用的结构截面承载力验算，使同设计规范的强度和变形能力水平大体相当，保证小震不坏和中震可修；第二阶段通过罕遇地震烈度地震作用下的结构薄弱层弹塑性变形验算，并采取相应的构造保证措施保证大震不倒。
小震下弹性理论的计算主要包括地震作用计算和结构的内力分析，而结构构件的截面抗震验算仍然采用静力设计规范的方法和基本指标。大震下结构弹塑性变形计算是为了保障人民生命财产安全，对于延性结构要进行结构薄弱层的弹塑性变形计算，使之不超过允许限值以防止倒塌；砌体结构（无筋砌体）属于脆性结构，我们现阶段主要从抗震措施上考虑加强。
多层砌体房屋的地震作用计算一般是采用底部剪力法，以防震缝所划分的结构单元作为计算单元。计算出各楼层的水平地震剪力，然后按楼盖的刚度和墙体的层间抗侧力等效刚度分配到该方向的各抗侧力墙体上。
对于无筋砌体截面抗震承载力的验算，目前主要有两种计算理论：剪摩理论和主拉应力理论。它们有各自的适用范围：砖砌体一般采用主拉应力理论，而砌块结构可采用剪摩理论。
在砌体墙内配置横向钢筋，在一定程度上可提高砌体的抗剪强度。研究表明，配置水平钢筋的墙体，当配筋率为0．03％～0．17%时，极限承载能力较无筋砌体可提高5％～25％。另一方面，配筋砌体受力后的裂缝分布均匀，变形能力大大增加。配筋墙体极限变形为无筋墙体的2～3倍。试验表明：配筋量过多，并不能发挥其有效作用；配筋量过少，则对提高砌体的抗剪强度和改善砌体的延性起不到作用。一般配筋率在0．07％～0．17％较合适。
关于砌体房屋地震作用及墙体截面的抗震验算的具体过程，《建筑抗震设计规范》做了比较详尽地介绍。
其次注重建筑抗震概念设计。
抗震概念设计是指利用抗震经验通过合理的定性判断对建筑场地选择、建筑平（立）面和结构体系、抗震构造措施等重要问题进行抗震设计处理。由于地震本身的随机性、各种结构之间的差异以及结构本身的复杂性、在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程的复杂性，目前的抗震计算设计仍处在较低水平，尚未达到科学的严密程度。因此，在目前要使建筑物具有尽可能好的抗震性能，首先应从大的方面入手，作好抗震概念设计，从根本上消除建筑物中的抗震薄弱环节，然后再辅以必要的抗震计算。如果整体的概念设计没有作好，计算工作再细致，也很难有效地控制抗震薄弱环节，从而也难免在地震时建筑物不发生严重破坏，甚至倒塌。所以我们应该重视房屋震害的实地考察，找出房屋抗震的薄弱环节，总结出有益的抗震措施，作好建筑结构的抗震概念设计。对砌体结构这种脆性材料来说，建筑抗震概念设计更为重要。
与水平地震作用平行地墙体是承受地震作用的主要抗侧力构件，从以往的地震调查资料可以看出，承重横墙地破坏主要是剪切破坏，并且一般是底层比上层严重。纵墙地破坏往往时因为横墙间距过大或者楼（屋）盖刚度较差而在平面外受弯受剪，在窗口上下截面处出现水平裂缝。
建筑物墙角的破坏也是很常见的，主要是因为应力集中和地震的扭转作用造成的；楼梯间的破坏一般是比较重的，原因是楼梯间缺少各层楼板的侧向支承，有时还因为楼梯间踏步消弱楼梯间的墙体，尤其是楼梯间顶层，墙体有一层半楼层高度，稳定性较差；纵横墙的连接处，因为受到两个方向地震力地作用受力复杂，容易产生应力集中，若施工时纵横墙不同时咬槎砌筑，又缺乏足够的拉结，则地震时连接处容易产生纵向裂缝，严重时纵横墙拉脱，出现中墙外闪以至倒塌。
分析地震时砌体结构的种种破坏，我们可以从构造上对这些容易破坏的地方采取一些加强措施，提高建筑物的抗震能力。这些措施，抗震规范已经作出了一系列的规定，此处不再赘述，只是想强调几个问题：
1．采用简单规整的平面立面布局
结构的总体布置是影响建筑抗震性能的关键问题。建筑抗震计算本来就是复杂而且不是非常成熟的科学，只有结构布局简单规整，才能尽量准确地确定结构地计算简图并计算和分配地震作用。尽量采用横墙承重体系或者纵横墙共同承重体系。而且纵横墙宜均匀对称，在平面内尽量连续对齐，错位墙体不宜过多，纵横向墙体数量不宜相差过大。
2．合理确定圈梁和构造柱的位置
设置圈梁和构造柱，砌体结构的抗震性能可以大大改善。据研究，若配筋墙体两端设置构造柱，由于水平钢筋锚固于柱中，使钢筋的效应发挥得更为充分，则可比无构造柱同样配筋率的墙体的承载能力可提高13％左右。而且设置了构造柱和圈梁的砌体结构形成两道防御：第一道时砌体墙只出现宽度不大的裂缝，层间变形不大，构造柱尚未开裂；第二道是砌体裂缝大幅度地发展，靠构造柱及圈梁对砌体约束使墙体大变形消耗输入的地震能量。试验研究发现，砖墙增设构造柱后，位移延性系数增大很多，可达4～6。构造柱除了能够约束墙体的变形，提高砌体的抗剪强度之外，还能增强墙体之间的连接。这些对砌体的抗震都是十分有利的。应当指出：局部小墙垛绝不可以采用混凝土或钢筋混凝土柱来取代。
要确保构造柱和圈梁有效地发挥他们的作用，合理确定它们的位置是至关重要的。建筑抗震规范对此已经作了比较具体的规定，我们一定要严格按规范执行。另外，圈梁应封闭连续，尽可能形成一个个近似矩形或圆形的箍，同时应重视外墙周圈圈梁的加强。
3． 设置墙体配筋
设置墙体水平配筋能够有效提高墙体水平抗剪能力约30%左右；当水平配筋两端加以锚固时效果将更为突出。历次震害调查表明，多层砌体房屋墙体的破坏多数发生在房屋的下部，尤其是底层。理论和和实践表明，底部由于地震剪力较大而导致首先破坏和开裂。应当指出：此项对不同设防地区设置通长水平拉结筋的要求是一种抗震构造措施，即凡地震区的多层砌体房屋中，均应设置通长水平筋，但一般不计入强度验算之列。
3．作好各构件之间的拉结
多层砌体结构房屋的整体性要靠各种构件之间的连接构造加以保证。包括砌体墙与墙之间，圈梁构造柱与墙体，楼屋盖与圈梁墙体以及其他混凝土构件与墙体之间均应设置可靠连接。
最后在设计砌体结构时应遵循下列抗震设计基本要求。
1．控制多层砌体房屋的层数和高度、高宽比、抗震横墙的最大间距；
2. 选择有利于抗震的结构体系，结构宜有多道设防功能，且有明确的计算简图和合理的地震作用传力途径；
3．建筑物平立面布置宜规则、对称，沿建筑物高度的质量分布和刚度变化宜均匀，楼层不宜错层；
4．建筑物所在场地宜选择有利于抗震设防的场地，稳定的地基土，远离发震断裂等；
5．抗震构件应有必要的承载能力和变形能力外，还必须保证构件间具有可靠的连接；
6．应按规定设置钢筋混凝土构造柱和圈梁；
7．处理好非结构构件；
8．合理选用材料，保证施工质量。
综上所述，以上希望能给设计人员提供参考。作好砌体结构地抗震设计是十分重要的，希望能引起有关技术人员的重视。
参考文献：
国家标准《砌体结构设计规范》GB50003-2011.北京：中国建筑工业出版社，2011
第7篇：砌体结构论文范文
关键词：砌体结构 整体性/稳定性 抗裂/防裂措施
在《砌体结构设计规范》GB50003（以下简称新规范或GB50003）第四章4.1.2条规定：砌体结构应按承载力极限状态设计，并应满足正常使用极限状态下的要求。根据砌体结构的特点，砌体结构正常使用要求，一般情况下可由相应的构造措施保证。这些构造措施包括砌体结构或结构构件的稳定和整体性构造措施、耐久性措施及裂缝或变形控制措施等等。由于砌体结构组成材料的多样性，其相应的构造措施也要比其他材料结构的相应措施看起来显得“繁杂或琐碎”些。多层砌体结构是我国应用最广泛和应用数量最大的结构形式。近年来随着国家墙改推广应用新型墙体材料，由于研究乏力和相应措施的滞后，设计、施工、施工管理的针对性不强，又因系多层结构，对其重视程度不够等因素，致使砌体结构房屋出现了一些带普遍性所谓质量问题，而新型砌体材料较传统砌体材料表现的尤其突出，这在一定程度上影响了新型墙材的顺利推广应用。另外随着国家住宅产业化和商品化的深入，对房屋的建筑结构功能，提出了更高的要求，包括业主的使用要求、设计、施工的责任以及主管部门的监管责任的强化。这其中体现标准强化、管理的措施就是国家已颁布实行的“工程建设标准强制性条文”。这对全面提高工程质量具有重大作用和深远意义。新规范就是根据这样的背景，总结我国近年来试验研究成果、工程经验以及借鉴国外可行的技术的基础上完成本规范的全面修订的。本章的构造要求，和原规范相比虽仍为三节，但其内容已有较大的扩充和变化，有关构造要求的标准也有所提高。限于篇幅，本文着重介绍新增和修改变动较大的那些条文以及被列为强制性的条文，并按“深入浅出”的原则，在简介背景的基础上，力求在执行和应用方面提出注意事项或例证，供参考。
6.1 墙、柱的高厚比
墙、柱的高厚比验算是保证砌体结构稳定性的重要构造措施之一，本次修订因提高了砂浆的强度，本节表6.1.1墙、柱允许高厚比[]值取消了M2.5以下的数值。墙、柱的允许高厚比与承载力计算无关，主要根据墙、柱在正常使用和施工情况下的稳定性和刚度要求，由经验确定，近年来在理论上进行了报导或论证[1]。
墙、柱的高厚比验算以带壁柱更具代表性，而且包括带壁柱墙的整体高厚比验算和壁柱间墙高厚比验算。设置壁柱的墙又是砌体结构最常用的提高结构稳定性和承载力重要措施。70年代已来构造柱、圈梁系统已成我国多层砌体房屋的最重要的抗震构造措施之一[2]。近年来为提高砌体的结构的承载能力或稳定性而又不增大截面尺寸，墙中的构造柱间距已不仅仅设置在房屋墙体转角、边缘部位，而按需要设置在墙体的中间部位。这样的墙体的稳定性和承载力就成为本规范解决的课题之一[3]。其中带构造柱墙的稳定性是按类似带壁柱墙的原则处理的。即把墙中的构造柱当作壁柱，并根据墙中构造柱的设置情况进行了理论分析并提出使用要求。
1、带构造柱墙稳定性推导要点
1）构造柱的纵向配筋率较小，当间距0.9~4.8m，墙厚为240mm时，配筋率均小于0.2%（当构造柱配筋为4φ12，柱距0.9、4.8m时的配筋率分别为0.13%和0.03%）。因此这种墙体的纵向弯曲的影响可按无筋砌体考虑；
2）根据压杆稳定理论，无构造柱和有构造柱纵向变形曲线为（图1~2）：
图1 墙体构造间图 图2 墙体失稳临界曲线
（1）
（2）
对两式分别求一阶、二阶导数并根据能量法分析压杆稳定的理论，可推得
（3）
令分别为不设构造柱墙和设构造柱墙的高厚比，可求出设构造柱墙在相同临界荷载下允许高厚比提高系数为
（4）
（5）
式中：mc——允许高厚比的提高系数。
从式（4）可看出，构造柱对墙体允许高厚比的影响大小，随块材强度等级、砌筑砂浆强度等级，以及构造柱的宽度bc、构造柱的间距而变化的。根据工程中常用的各类砌体块材、砂浆强度等级及构造柱的砼强度等级（C15~C20），可求出相应条件下计算高厚比提高系数mc。从式（4）和计算结果看出，随着块材和砂浆等级的提高，mc值降低，这是自然的。因有较高的砌体强度，其弹性模量与砼的弹性模量比（）减少，当砌体的弹性模量与砼弹性模量接近或相等时，mc =1，即不提高；另外构造柱间距和截面宽度的比值bc/s也是影响mc的一个重要因素，计算表明当bc/s<1/20时，mc没有明显变化。构造柱宽一般为240mm或180mm，当bc/s=20时，s分别为4.8m或3.6m，最后根据数据分析，得到各种砌体材料时的mc取值：
①对烧结砖（含烧结多孔砖）、蒸压灰砂砖、粉煤灰砖和轻骨料砼小型空心砌块砌体：
（6）
②对砼小型空心砌块、粗骨料、半细料石、毛料石及毛石砌体：
（7）
③按式（6）、（7）计算的计算允许高厚比提高系数mc列于下表：
表—1 计算允许高厚比提高系数mc
公式类别
bc/s
1/20
1/15
1/12
1/10
1/8
1/4
公式（6）
1.075
1.100
1.125
1.150
1.188
1.375
公式（7）
1.050
1.067
1.083
1.100
1.125
1.250
由表可见，当bc/s =1/20时构造柱的作用不大，而当bc/s =1/4，尽管构造柱的影响很大，但考虑到构造柱间距太密，不仅施工较繁，经济效果也因之下降，因此规范规定其范围定为1/20~1/4，其平均的mc值对式（6）对应的材料为1.19，对式（7）对应的材料为1.11。即通过在墙体设置构造柱可使允许高厚比[]提高10%~20%，已接近组合砖砌体构件提高幅度。这是容易理解的，当增大墙中构造柱后不仅增大了其稳定性，而且显著提高了墙体的平面外抗弯能力。
3）若把公式（5）看作构造柱截面面积的放大系数，那么带构造柱墙可看作相应的带壁柱墙。
2、带构造柱墙高厚比验算注意事项
1）按下式验算带构造柱墙的高厚比
≤
（7）
式中h为墙厚。
2）构造柱沿墙方向的宽度（bc）不小于180mm，沿墙厚方向的边长不小于墙厚，主筋不小于4ф12，砼强度等级不应低于C15；
3）当构造柱的截面高度（沿墙厚方向的边长）≥1/30柱高和墙厚，且顶部与横向支承结构（楼、屋盖、大梁等）有可靠连接时，可作为带壁柱墙验算柱间墙的高厚比。这和6.1.2条3款中，当圈梁的截面高度与柱间距之比（b/s）≥1/30时，圈梁可视作壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点的道理是相同的。前者通过设构造柱减小了墙的长度，后者则减少了柱间墙的高度，这种方法对解决较高和较长的墙体，尤其是砌体隔墙的稳定验算提供了理论依据。砌体规范管理组反馈到不少关于这方面应用的例子；
4）设置构造柱对墙体允许高厚比的提高仅适于正常使用阶段；
5）当利用构造柱提高砌体的承载力，设构造柱墙体的构造应按本规范8.2.8的规定；
6）构造柱应为先砌墙后浇砼柱的施工顺序，并与墙体有可靠的连接。
6.2 一般构造措施
本节共有16条主要根据砌体结构的特点，对砌体结构房屋或构件的耐久性和整体稳定性作出的规定。以下择重点或新条文简介：
一、耐久性措施
为保证砌体结构各部分具有较均衡的耐久性等级，因此对处于受力较大或不利环境条件下的砌体材料，规定了比一般条件下较高的材料等级低限，对使用年限大于50年的砌体结构，其材料耐久性等级应更高。国外发达国家的砌体材料强度等级比我国高得多，自然相应的耐久性等级也高。这两条和原规范的相应条文的要求相比虽然高了一些，但限于国情，提高幅度也不大，这和新规范适当提高砌体结构可靠度的耐久性和可靠度、促进砌体材料向高强发展都是有利的。另外，当多孔块体用于有冻胀的环境时，应采取相应的措施（表6.2.2注1）：当蒸压粉煤灰砖用于地面以下或基础时，其强度等级不应低于MU15，并应选用一等砖；蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖不宜用于有侵蚀介质的地基。
二、整体性措施
砌体结构房屋的整体性取决于砌体、砌体构件的整体稳定性及其与非砌体构件连接的可靠程度。砌体和砌体构件的整体稳定性与非砌体构件主要由其间的传力、连接构造，如设置梁垫或垫梁，以及锚固连接等措施保证。
1、填充墙、隔墙与周边构造的连接（6.2.8条、6.2.11条）
通常作为自承重墙的骨架房屋的填充墙及围护墙，除满足稳定和自承重之外，从使用角度，还应具有承受侧向推力、侧向冲击荷载、吊挂荷载以及主体结构的连接约束作用的能力。因此骨架填充墙及围护墙的材料强度等级不宜过低；与骨架或承重结构的连接，应视具体情况，采用柔性连接、半柔性或半刚性连接和刚性连接。对可能有振动或需抗震设防的骨架或结构的填充墙及围护墙宜优先选用柔性或半柔性连接。
砌块墙与后砌隔墙的连接（6.2.11）是保证后砌隔墙稳定性的主要措施，砌块后砌隔墙的厚度多数为90mm非承重砌块砌筑的，因其墙厚较承重砌块墙（通常为190mm厚）薄得多，相应高厚比很大，自然墙体自身的稳定性成为主要矛盾。由于后砌隔墙是按自承重墙设计的，容易忽略它可能要承受来自侧向的推力、撞击或冲击荷载、吊挂荷载以及地震作用，这可能成为后砌隔墙失稳或倒塌的主要原因，而一旦出现隔墙倒塌也会对生命财产造成一定的损失。因此在《建筑抗震设计规范》GB50011的第13.3节规定了建筑非结构构件的基本抗震措施。尽管未专门列出砌块后砌隔墙的连接构造要求，但其原则是完全适用的，说明后砌隔墙与主体结构连接的重要性。本条的连接方式属柔性连接，除便于承重砌块墙体的排块设计外，对调节较长砌块隔墙的变形（砌体干缩或地震作用）有一定的作用。但对较长的隔墙（如超过4m）除本条的连接外，尚应考虑其它增加稳定和防裂的措施。另外，填充墙连接处的抗裂措施也是当今工程中被看作“质量标准”的一个非常重要的内容，应引起足够重视。下面提供两个示例：
①多层和高层房屋悬挑外廊的填充墙，宜与其上部的梁底脱开或设置柔性垫层（图3）。
图3 悬挑外廊填充墙脱开示意图
该例始于一个高层外悬挑梁刚度偏小，填充墙与梁底塞紧，引起底部填充墙因超载（即上部数十层的墙体卸载），产生压曲破坏。
②框架柱与墙的柔性连接（图4）。既解决施工后砌难，又能避免荷载集中引起自承重墙体承载力不足，设计时应控制悬挑板的刚度。
图4 悬挑外夹心墙示意图
2、砌块砌体的组砌搭接要求（6.2.10）
砼砌块与整浇的砼结构不同，砌体是由块体和砂浆组砌而成的，砌体的强度是通过块体和砂浆的共同工作实现的，而砌体中块体必要的搭接长度是保证砌体强度的关键，反之砌体中的材料就形不成整体，受荷后就会过早地出现解体破坏，其受力机理是砌体中块体的错缝搭接（长度）是维持砌体在竖向荷载（或变形）作用下引起的横向变形应力不致产生过早破坏的基本要素或基本构造措施。按砌体基本力学试验方法标准规定，砌体的基本抗压强度试件，其搭接长度为1/2标准块长（对砌块为190mm），它反映了砌体施工中最普遍的组砌方式，而出现搭长为1/4标准块长（对砌块为90mm）的情况在砌体中占的数量很少，考虑到基本试件比实际墙体的边界条件更不利，因此从总体上讲能保证砌体强度的发挥。如不能满足上述的最小搭接长度，采用本条规定的灰缝钢筋网片也能起到类似的作用，包括抗裂约束作用。当承受较大的竖向荷载时，该部位的拉结网片的竖向间距不应大于200mm。
砌块砌体结构房屋的组砌搭接要求，是通过砌块设计时的墙体排列图来保证的，也是砌块结构标通图包括的重要内容，另外砌块砌体分皮错缝搭砌还能保证砌块孔洞上下贯通，是砌块砌体设置竖向钢筋的最重要的结构功能要求。
3、砌体中设置凹槽和管槽的要求
为防止在墙体中任意开凿沟槽埋设管线引起墙体承载力的降低或承载力不足，本规范6.2.14条规定，当无法避免时应采取必要的措施或按削弱后的截面验算墙体的承载力。这些必要的措施包括允许按规定设置小的凹槽和管槽，而不需计算。而国际标准《无筋砌体结构设计规范》ISO9652-1均有具体规定。
4、夹心墙的构造要求（6.2.15~16）
夹心墙是集承重，保温和装饰于一体的一种墙体，特别适用于寒冷和严寒地区的建筑外墙。国外应用广泛并具有完整的设计和构造规定。我国试验表明[4]按照本规范规定的构造设计的夹心墙具有可靠的建筑结构功能。而保证这些功能的基本要素为墙体的材料、构造方式，包括拉结件的布置及拉结件（筋）的防腐，以及外叶墙的横向支承的间距等。
由内外叶墙和连接这些叶墙的拉结件组成的夹心墙在荷截作用下存在着一定程度的共同工作，国外规范也有相应的计算方法。砌体规范从简化夹心墙的设计仅规定了6.2.15~16条的构造要求。为加深对夹心墙的构造原理的理解，下面简介美国建筑统一规范（UBC）[5]砌体部分中夹心墙设计及构造要求。
1）夹心墙承受的荷载
①每叶墙单独承受作用其上的竖向荷载，即不考虑荷载的相互分配；
②由夹心墙支承的水平构件（如梁、板）产生的重力荷载，应由距该构件中心最近的叶墙承受；绕夹心墙平面外方向的弯距，应按每个叶墙的相对刚度进行分配；
③平行于夹心墙平面的荷载，仅应由受荷载的叶墙承受，不考虑叶墙间的应力传递；
④横向作用于夹心墙平面的荷载，应按所有叶墙的抗弯刚度进行分配。
2）夹心墙的有效厚度
①当夹心墙的两叶墙均受轴向荷载时，每叶墙的有效厚度即为其单叶墙的厚度；
②当仅一个叶墙受轴向荷载时夹心墙的有效厚度，取各叶墙厚度的平方和的开方。
3）夹心墙的拉结件（筋）
①夹心墙单位面积（m2）的钢筋拉结件，对Ф3.8不少于4个，对Ф4.8不少于2.4个；
②拉结件（筋）应沿竖向交错布置，其最大间距，水平为900mm,竖向为600mm，沿洞口周边300mm范围内应附加间距不大于900 mm的拉结件，允许灰缝钢筋网片的横向钢筋作拉结件，但其间距不大于400mm；允许用矩形或Z形拉结件拉结任何块体；
③拉结件应具有足够的长度，以连接（咬合）所有墙片，拉结件在叶墙上的部分应全部埋入砂浆或混凝土中。拉结件的端部应弯折90度，其弯折端的长度不小于50 mm。在叶墙间未埋入砂深或混凝土中的拉结件，应为每端咬合于每个叶墙的单独构件；
④拉结件应能将横向荷载从一叶墙传到另一叶墙；
⑤拉结件或网片应作防腐处理。国外采用重镀锌或不锈钢拉结件；
⑥拉结件和灰缝钢筋的保护层，其最小保护层厚度不小于16mm，墙体和灰缝钢筋间的砂浆或混凝土厚度不小于3mm。
4）夹心墙的横向支承
①夹心墙的横向支承可由交叉墙、墙、壁柱提供；当竖向跨越时，可由楼盖、梁或屋盖提供。梁的横向支承间的净距不应大于其受压截面最小宽度的32倍；
②美国规范未明确夹心墙外叶墙的横向支承高度。而国际标准《无筋砌体结构设计规范》ISO9652-1，明确规定夹心墙外叶墙的横向支承间距不大于12m或100倍 的外叶墙的厚度；
5）夹层宽度大于100mm的夹心墙
规范中规定的夹心墙的夹层厚度不应大于100mm及金属拉结件的规格、数量及间距，是基于过去的经验确定的。当夹层大于100mm时，必须在墙的拉结件设计时，考虑压屈、抗拉、拔出和荷载分布等因素。美混凝土协会和加拿大标准协会已提出了宽夹心墙的建议。
6）夹心墙裂缝控制
夹心墙与一般外墙有两点不同，一是内外叶墙承受力的荷载不同，前者要比后者大得多，因而在竖向有着较大的变形差，也是引起这种墙体开裂的重要原因；二是外叶墙处在室外不利环境中，对内墙提供保护，这也是外叶墙易开裂的另一个原因，国外有专门考虑内外叶墙差异变形的连接构造，如可调拉结件及沿竖向分布的水平控制缝等措施。
7）本规范夹心墙拉结件的设置，从直径、间距及洞口周边附加拉结件的要求均较UBC的规定更严。如我国砌体规范规定的最大横向支点距离，对6度、7度及8度区，分别为9m、6m和3m，即近似于3层、2层和一个楼层。夹心墙的构造示于图5中。夹心墙横向支承圈梁节能构造示于图6。
a) 拉结件布置 b) 外叶墙的横向支承
（a）矩形 （b）Z形 （c）焊接网片
c) 拉结件型式
图5 夹心墙结构构造
注：图中括号内数字仅用于砼砌块
防止屋面渗漏，南方刚加设屋面隔热及通风层；
②外表浅色处理，外墙、屋盖刷白色，可使其内表面降温，隔热指标可显著提高；
③严格控制块体材料的上墙含水率。
2）“放”，即采用适当措施，允许屋面或墙体在一定程度上自由伸缩，如屋面设置伸缩缝、滑动层、墙体设置控制缝等，都能有效的降低温度或干缩变形应力。
3）“抗”，即通过构造措施，如设置圈梁、构造柱、芯柱、提高砌体强度，加强墙体的整体性和抗裂能力，以减少墙体变形、减少裂缝。是砌体房屋普遍采用的抗裂构构造措施。但是这些措施的效果如何，以及用何种方法对已开裂墙体的修补最有效，下面给出我国最近的研究成果[6]，供参考：
①提高砌体材料强度等级，不是最有效的防裂措施。
②芯柱或构造柱加圈梁能加强整体性，提高抗裂能力。
③在关键部位和易裂部位，或已开裂部位采取下列措施有显著效果；
a、玻璃纤维砂浆能提高墙体的抗裂能力两倍。
b、玻璃丝网格布砂浆加芯柱可使墙片的抗裂能力提高3倍。
c、玻璃网格布砂浆抹面的砌块墙的初开荷载可提高1倍。
d、开洞墙片设芯柱和钢筋砼带形成的封闭框架式的墙体的抗裂能力可提高33%～100%。
e、增加芯柱对门窗洞口的墙体抗裂最有效；增加芯柱的墙片温度应力降低21%，而用玻璃网布砂浆后使墙片温度应力减少18%。
④使用高弹涂料也能有效的保护已开裂的墙体不受外界浸蚀。
二、防止温度变化和砌体干缩变形引起的砌体房屋顶层墙体开裂的措施
为防止或减轻由于混凝土屋盖和墙体间的温差变形和墙体干缩变形引起的顶层墙体的开裂，可根据具体情况采取或选择下列措施：
1、根据砌体房屋墙体材料和建筑体型、屋面构造选择适合的温度伸缩区段（规范表6—3—1）。表中对于干缩性较大的材料：石砌体、砼小型砌块砌体房屋的最大伸缩缝间距宜为烧结类块体材料的砌体伸缩缝间距的0.8倍。
2、屋面应设置有效的保温层或隔热层。
3、采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖或瓦材屋盖。
4、屋面保温层或屋面刚性面层及砂浆找平层设置分隔缝，其间距不大于6m，并与女儿墙隔开，缝宽不小于30mm。
5、在屋盖的适当部位设置分割缝，间距不宜大于20m（图8）。
6、当现浇混凝土挑檐或坡屋顶的长度大于12m，宜沿纵向设置分隔缝或沿坡顶脊部设置分隔缝，缝宽不小于20mm，缝内应用防水弹性材料嵌填（图9）。
7、当房屋进深较大时，在沿女儿墙内侧的现浇板处设置局部分割缝，缝宽不小于20mm，缝内应用防水弹性材料嵌填（图10）。
8、在混凝土屋面板与墙体圈梁间设置滑动层。滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片；对较长的纵墙可只在两端的2-3个开间内设置，对横墙可只在其两端各1/4墙长范围内设置。
9、顶层屋面板下设置现浇混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内适当配置水平钢筋。
10、顶层挑梁与圈梁拉通。当不能拉通时，在挑梁末端下墙体内设置3道焊接钢筋网片或2Φ6钢筋，其从挑梁末端伸入两边墙体不小于1000mm（规范图6.3.2）。
11、在顶层门窗洞口过梁上的水平灰缝内设置2-3道焊接钢筋网片或2Φ6钢筋，并应伸入过梁两端墙内不小于600mm。
12、顶层墙体内适当增设构造柱。
13、女儿墙应设构造柱，其间距不大于4m，构造柱应伸入女儿墙顶，并与现浇混凝土压顶梁浇在一起。
三、防止或减轻房屋其它有关部位墙体开裂的构造措施
根据砌体材料、结构形式选择或采用下列构造措施：
（一）增强砌体抗裂能力的措施
1、设置基础圈梁或增加其刚度。
2、在底层窗台下砌体灰缝中设置3道2Φ4焊接钢筋网片或2Φ6钢筋；或采用现浇混凝土配筋带或窗台板，灰缝钢筋或配筋带不少于3Φ8并应伸入窗间墙内不小于600mm。
3、在墙体转角和纵横墙交接处沿竖向设置拉结钢筋或钢筋网片。对砖砌体拉结筋的数量每120mm厚墙不少于1Φ6，竖向间距不大于500mm；对砌块砌体拉结网片不小于2Φ4，竖向间距不大于600mm。拉结钢筋和钢筋网片埋入砌体的长度，从转角墙或交接墙内侧算起每边不小于600mm。
4、对灰砂砖、粉煤砖砌体房屋尚宜在下列部位加强：
1）在各层门窗过梁上方的水平灰缝内及窗下第一和第二道水平灰缝内设置焊接钢筋网片或2Φ6钢筋，其伸入两边窗间墙内不小于600mm。
2）当实体墙的长度大于5m，在每层墙高中部设置2～3道焊接钢筋网片或3Φ6的通长水平钢筋，其竖向间距为500mm。
5、对混凝土砌块砌体房屋尚宜在下列部位加强：
1）在门窗洞口两侧不少于一个洞口中设置不小于1Φ12钢筋，钢筋应在楼层圈梁或基础梁锚固，并采用不低于Cb20混凝土灌实；
2）在顶层和底层设置通长钢筋混凝土窗台梁，窗台梁的高度宜为块高的模数，纵筋不少于4Φ10，箍筋Φ6@200、C20混凝土，其它各层门窗过梁上方及窗台下的配筋要求，宜符合本节4.1）的要求；
3）对实体墙的长度大于5m的砌块，沿墙高400mm配置不小于2Φ4通长焊接网片，网片横向钢筋的间距为200mm，直径同主筋。
4）在门窗洞口两边墙体的水平灰缝中，设置长度不小于900mm，竖向间距为400mm的2Φ4焊接网片。
6、灰砂砖、粉煤灰砖砌体宜采用粘结性好的砂浆，混凝土砌块应采用专用砂浆，其强度等级不宜低于Mb10。
（二）在墙体中设置竖向控制缝（图11）
本措施可用于所有材料的砌体，但更适于干缩变形较大的灰砂砖、粉煤灰砖、混凝土砌块等砌体结构的裂缝控制，房屋墙体控制缝设置的位置和间距可按下列规定采用：
1、在建筑物墙体高度或厚度突然变化处，在门窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝；并宜在房屋阴角处设置控制缝；
2、对3层以下的房屋，应沿墙体的全高设置，对大于3层的房屋，可仅在建筑物的1～2层和顶层墙体的上列部位设置；
3、控制缝在楼、屋盖的圈梁处可不贯通，但在该部位圈梁外侧宜留宽度和深度均为12mm的槽作成假缝，以控制可预料的裂缝；
4、控制缝的间距不宜大于9m；落地门窗口上缘与同层顶部圈梁下皮之间距离小于600mm者可视为控制缝；建筑物尽端开间内不宜设置控制缝；
5、控制缝可作成隐式，与墙体的灰缝相一致，控制缝的宽度宜通过计算，且不宜大于12mm。控制缝应用弹性密封材料填缝。
a）预制板屋盖分割缝 b）现浇板屋盖分割缝
图8 屋盖分割缝
a) 女儿墙分割缝
b) 坡屋顶分割缝
图9 女儿墙、坡屋顶分割缝
图10 沿女儿墙屋盖处局部分割缝
图11 在墙体中设置竖向控制缝
参考文献
1．施楚贤．砌体结构理论与设计．中国建工出版社，1992
2．建筑抗震设计规范．GBJ11-89/GB50011-2001
3．刘立新等．带构造柱墙的高厚比验算．世纪之交砌体结构的新发展—99′全国砌体结构学术论文集．杭州，1999.9
4．唐岱新等．空腔墙结构性能研究. 现代砌体结构．2000年全国砌体结构学术会议论文集．中国建工出版社，2000.12
5．Masonry codes and specifications，1994 UBC—Masonry
第8篇：砌体结构论文范文
论文关键词：砌体结构裂缝控制措施
1 前言
建筑砖砌体裂缝不仅种类繁多，形态各异，而且较普遍，轻微者影响建筑物美观，造成渗漏水，严重者降低建筑结构的承载力、刚度、稳定和整体性、耐久性，甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。因此，正确分析原因、切实加以防治十分必要，十分迫切。现就笔者多年的工程质量监督实践谈几点本地区常见建筑砖砌体裂缝查处的体会。
2 温差变形引发的砖砌体裂缝
这类裂缝较典型和普遍的是建筑物(特别是那些纵向较长的)顶层两端内外纵墙上的斜裂缝，其形态呈“八”字或“X”型，且显对称性，但有时仅一端有，轻微者仅在两端1～2个开间内出现，严重者会发展至房屋两端1/3纵长范围内，并由顶层向下几层发展。此类型缝对那种刚性屋面平屋顶、未设变形缝、隔热层的房屋，更易发生。产生的直接原因是混凝土结构屋面的伸缩变形牵引其下砖砌体超过其材料抗拉强度的结果。具体的机理可认为是：在阳光照射下(特别是南方地区)屋面板温度可高达60～70℃，而在其下的砖砌体仅为30～35℃，如此大的温差，加上混凝土线膨胀系数比砖砌体近似大一倍，则根据王铁梦《建筑物的裂缝控制》一书中提出的计算理论和公式，可计算出砌体中的主拉应力。设砂浆强度M5.0、砖强度Mu7.5时，则其沿灰缝截面破坏时的轴心抗拉、抗剪强度设计值仅为0.14MPa和0.12MPa，而沿齿缝通缝的弯曲抗拉强度仅为0.25MPa和0.12MPa，则温差引起的砌体主拉应力大于砌体本身抵抗力的50%～300%不等。又加上房屋两端为“自由端”，水平约束力小，上部砌体垂直压力较小砌体结构裂缝控制措施，如无相应措施上述裂缝在所难免cssci期刊目录。当屋面向两端热胀时，致使下部砌体出现正“八”字缝，当冷缩时，就出现倒“八”字缝，一胀一缩则易出现“x”字缝。其防治的主要方法：一是减缓消除热胀冷缩动力源，如设隔热层、变形缝；二是增强相关砌体抗力，如提高砂浆强度，提高饱满度，空斗改实砌，加筋砌体，加设构造柱； 三是提高抹灰的抗裂能力(对于不影响结构安全的缝)。
例如本市长途运输公司一号集资楼，砖混7层，面积4901m2，建于1994年10月～1996年4月，纵长56m，未设变形缝，屋面为多孔板灌缝找平后加小青瓦坡屋面防水，两侧纵长为宽2m现浇屋面板并作排水檐沟使用，当年夏季过后即发现东西两端顶层边套边间纵墙出现约45°斜裂缝。为此，决定先作石膏试饼观察，及至1997年夏季后裂缝加剧，并由边间向内二三间发展、顶层向六、五层发展。在查明施工、设计及现状后即采取了对症措施：①以每套为独立元，将屋面板间正对的每套之间的多孔板端缝，重新切开留缝；②将相对此端缝的现浇檐沟板切缝分开(减缓了动力源)；③将其内一道空斗纵墙干脆拆除改实砌；④在不明显影响结 构安全的缝部位，铲除原抹灰后加钢丝网片，再用高标号水泥砂浆粉刷修补。一年后再检未见变化。
又如在此事例教训下的该单位第二幢集资楼，砖混7层，面积6037m2，建于1996年6月～1998年6月，为防治上述裂缝，在六、七层的两端1/3纵长上加设必要的构造栓，提高砌筑砂浆强度到M5.0，全部实砌处理，至今检查未见此类裂缝出现。
同理，温差裂缝尚有屋面结构与其下相应砌体之间的水平缝，包角水平缝，沿窗上下角水平缝，女儿墙根部水平缝以及出现在靠近外纵墙的横墙上的内高外低斜裂缝等等。 对于出现这类斜裂缝一般为：上几层多于下几层，轻微者仅在靠外墙端约0.5～1.0m位置上，有1～2条缝而已，严重者可达横墙1/3跨度及各层都有，尤其是那种层层设混凝土梁(如圈梁)和纵横墙交角设混凝土柱(如构造柱)的房屋，其产生裂缝的机理可以认为是：由于外墙柱及横墙 (包括填充墙)上下梁均为混凝土结构，其线膨胀系数大于砖砌体近一倍，再加上温差效应，受热胀时，柱向上伸长(下有地基约束)，梁向外墙伸长(内约束大于外端)，于是在横墙端部 产生竖、横向拉应力σy和σx合力为主拉应力σr，约45°，当σr超过砌体抵抗强度时，裂缝就出现了。与此同理出现的尚有如窗角“八”字缝以及沿窗上下脚的水平缝等。防治这类缝的有效措施是加设混凝土窗台盘砌体结构裂缝控制措施，它不仅可以防裂缝，还可有效地解决铝合金等窗框安装配合问题，防止窗周渗漏水。
3 基基础不均匀沉降引起的裂缝
一般在建筑物下部，由下往上发展，呈“八”字、倒“八”字、水平及竖缝。当长条形的建筑物中部沉降过大，则在房屋两端由下往上形成正“八”字缝，且首先在窗对角突破；反之，当两端沉降过大，则形成的两端由下往上的倒摪藬字缝，也首先在窗对角突破，还可在底层中部窗台处突破形成由上至下竖缝；当某一端下沉过大时，则在某端形成沉降端高的斜裂缝；当纵横墙交点处沉降过大，则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝，有时还有沿窗台下角的水平缝；当外纵墙凹凸设计时，由于一侧的不均匀沉降，还可导致在此处产生水平推力而组成力偶，从而导致此交接处的竖缝。
对于不均匀沉降导致的裂缝应以预防为主，即无地质勘察资料严禁做施工图设计，严格按图施工，不得擅自更改、任意处理，根据本地区通病，如能在那些开大窗洞的教学楼底层窗台下设置构造圈梁与地梁构成刚度较大的复合墙梁结构，对防止所述裂缝有明显效果。治理的原则是，观测裂缝发展的速度、部位、程度，决定是表面处理还是上部加固或基础加固处理。
4 特殊砌体材料产生的裂缝
如混凝土小型空心砌块、灰砂砖等的砌体，前者致裂的主要原因是竖缝砂浆难以饱满以及特殊的构造要求未能跟上。后者一般使用温州地区蒸压灰砂砖，由于其本身对温差敏感、表面光滑等特殊性，虽然外观、尺寸指标均较好，但在实际使用中对严格的灰砂砖砌体施工规程不熟悉，缺少使用经验，导致除存在粘土砖常见裂缝外，还常见在较长墙段中及外墙窗台下的竖斜裂缝。其机理可以认为：①刚出厂的灰砂砖稳定性差。灰砂砖主要由细砂和石灰组成，蒸压养护后，一般不到一周即已出厂，但根据生产经验，灰砂砖在出厂的一月内其释放的热量较大，存在着反复的化学反应过程，而且实际上一时难以完全反应，因此，体积极不稳定cssci期刊目录。 ②对含水率有苛刻的要求，据有关试验资料和使用经验表明，含水率控制在7%～10%之间砌体可获得较好的粘结力和抗剪强度，否则影响明显。③砖体表面太光滑，粘结性能差，特别是当含水率不当致使砌体砂浆强度低劣粘结不良后，直接地导致了在缝间抗拉剪强度低下。 预防的主要方法：①确保使用前的稳定期；②严格控制含水率；③严格按温州地区有关灰砂砖操作规程和构造要求施工，如在较长墙段中部及窗台下设统长构造筋等；④改善砖面造型 (如生产糙面灰砂砖)。如能切实落实这四类措施，在目前大力推广使用墙改材料的今天，灰 砂砖还是有广泛的生产和应用潜力的。
例如本市公改25幢商品房于1997年4月开工，1999年11月完工，采用灰砂砖砌体，由于缺乏使用经验砌体结构裂缝控制措施，于今年检查中发现在较长墙段及窗台下、上下角等，无论上下层，普遍有竖、斜缝出现，为此加设钢筋网片修补后，未见再现。
5 其它裂缝
这些裂缝包括：混凝土构件变形导致的砌体裂缝，如当挑梁上填充墙、梁相继同步施工致使挠度过大，其上砌体产生内低外高斜裂及与外纵墙之间的竖缝等；砌体本身承载力不足如砖柱承载不足时在下部1/3高度处出现的竖缝；砌体构 造要求不良如施工洞留置和拉结筋放置不当造成的洞边缝；施工质量差造成的缝，如砌体通缝，灰缝砂浆不饱满，含水率掌握不当，脚 手眼设置不当，组砌不当等。这些裂缝形态各异，必须对症防治。
6 小结
综上分析，砌体裂缝因温差和砖的材质因素产生的较普遍，而以沉降、超载致裂的危害较大，但其危害性和处理方法也不能一概而论，在具体处理时务须正确区分，对症防治，且以防为主。 治理的原则：凡已涉及结构安全且变化剧烈的，应当机立断，迅速采取相应对策，排除动力源，加固补强或作拆除返工处理；反之，如变化趋缓、稳定、仅与外观和评定有关、修复后不影响使用，则重点放在表面处理上。总之，只要坚持对国家和人民极端负责的态度，认真，切实查明原因，砖砌体裂缝问题也是不难处理的。
参考文献
〔1〕肖亚明，砌体结构裂缝与控制问题研究综述，第三届全国工程学术会议论文集，1994
〔2〕苑振芳，砌体结构的局部配筋对裂缝控制和伸缩缝间距影响的讨论，《工程建议标准化》1996.2期
〔3〕配置灰缝钢筋砌体的裂缝控制，第10届国际砌体会议论文集，1994.P719
第9篇：砌体结构论文范文
关键词:水工隧洞;工作状态;设计理念
虽然迄今为止, 按现行方法设计的已建水工隧洞未发生较大的安全事故问题, 但是既存在普遍的浪费,又出现了严重的开裂现象。实际工程也证明了这一点,计算出的配筋量往往很大, 甚至无法配置, 而改用有限元法计算则钢筋量大大减少。说明现行水工隧洞的结构设计存在着严重的不合理和与工程实际不相适应之处。
对衬砌结构限裂设计, 我国先后采用《水工钢筋混凝土结构设计规范(试行)》( SDJ20-1978)、《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-1996)和《水工隧洞设计规范》(SD134-1984)、(DL/T5159-2004)中的公式进行结构计算和配筋。计算中主要考虑山岩压力、内水压力、外水压力、衬砌自重等荷载, 各荷载均作为外力作用在衬砌上,围岩对衬砌产生一定的弹性抗力, 其分布情况按一定的假定条件考虑, 在荷载及抗力共同作用下求出衬砌各断面的弯矩、轴力, 然后计算配筋量, 验算衬砌是否开裂, 以及开裂宽度是多少。
1 水工隧洞结构设计的误区
1.1计算理论的不合理
现行规范的限裂公式来自于对普通钢筋混凝土构件工作机理的推导, 这与衬砌结构的实际工作状态有着很大的差异。应该说, 衬砌结构与普通钢筋混凝土构件无论在受力特性上, 还是在裂缝位置、分布和条数上都有很大的区别。由于水工隧洞衬砌结构受力变形特点和围岩约束影响, 裂缝发展的机理与单独运行的普通水工混凝土杆件有质的区别,裂缝宽度与围岩条件、水压力大小及渗流场等密切有关, 简单地按普通钢筋混凝土构件来处理是错误的。
1.2 未考虑衬砌开裂后的“内水外渗”
对于大多数水工隧洞, 钢筋混凝土衬砌必然开裂, 衬砌开裂后必然“内水外渗”, 此时衬砌“泡”在水中, 由于内外水压力的平衡作用, 衬砌承受荷载较小, 要求配筋并不多。而现行规范中并未考虑“内水外渗”的影响, 导致配筋增多。其计算力系是重大误区。
1.3 水压力的作用采用“面力理论”而非“体力理论”
对于水工隧洞衬砌设计中如何对待水压力的问题, 国内外主要有面力理论和体力理论两种。面力理论认为衬砌不透水, 水荷载以面力形式作用在衬砌和围岩上; 体力理论认为混凝土衬砌是透水的,水压力应以场力的形式考虑。《水工隧洞设计规范》(DL/T5159-2004)对于水压力则是按面力考虑, 直接将内外水压力作用在衬砌的内外表面, 这样也导致计算结果偏大。
1.4 未充分考虑围岩的承载作用
对于水工隧洞, 围岩是承载水压力的主体, 应将围岩和衬砌作为统一体来考虑, 这已形成共识。在设计中应充分利用围岩的承载能力, 并加强对围岩的固结灌浆。挪威是最早采用不衬砌隧洞的国家, 到1982年, 己建成150 m 水头以上的不衬砌隧洞66条 , 在建13条, 现均在安全使用中。
《水工隧洞设计规范》(DL/T5159-2004)也指出, 水工隧洞设计中应充分利用围岩的自稳能力、承载能力和抗渗能力。但规范中围岩的作用仅体现为单一的弹性抗力K 0。而这个K 0值常是按经验判定的, 往往打了许多折扣, 很难反映真实情况。各工程地质人员给出的K 0值差异较大, 况且衬砌与围岩是联合作用的, 联合体的刚性比单独衬砌的刚性大很多, 弹性抗力K 0难以反映联合受力特性。
1.5 限裂缝宽0.2～0.3mm实无意义
《水工隧洞设计规范》(DL/T 5195-2004)要求衬砌最大裂缝宽度允许值为0.2～0.3mm, 这是一般混凝土结构耐久性要求, 应用于隧洞衬砌的合理性依据不足。
裂缝小些固然是好, 但是减少渗水的主体不是衬砌, 而是围岩, 尤其是固结灌浆圈。再者, 计算所得裂缝宽度实际上并不存在, 衬砌开裂后, 内水外渗, 裂缝即将减小甚至闭合。
从隧洞安全运行的角度来讲, 岩体中的节理裂隙普遍存在, 既然不衬砌隧洞都能安全运行, 就没有理由对透水衬砌的裂缝宽度如此严格限制, 重点应放在搞好围岩固结灌浆和顶拱回填灌浆。
2 水工隧洞实际工作状态研究
鉴于上述水工隧洞结构设计的弊端, 为深入研究水工隧洞结构的实际工作状态,笔者了解到有关单位进行了大比尺水工隧洞结构试验, 采用真实水压力加载, 研究了在内压、外压、内外压共同作用下衬砌结构开裂前后的应力、变形特性; 同时采用渗流应力耦合数值模拟, 和试验结果进行分析对比。
结构试验结合实际工程, 选取内径0.8m圆形断面水工隧洞进行结构试验, 假定围岩类别为Ⅳ类, 试验采用真实水压力直接加载, 并模拟了固结灌浆圈和围岩裂隙等构造, 配筋采用构造配筋。数值模拟以结构试验为对象, 对试验结果进行分析验证。两者结论基本一致, 总结如下:
(1) 衬砌裂缝数量少, 也不等距, 有异于普通钢筋混凝土结构。
(2) 衬砌开裂后, 内水外渗, 此时衬砌承担的内水压力逐渐减小, 钢筋应力普遍出现了“回缩”现象, 钢筋应力也减小了, 见图1。
(3) 按构造配筋的衬砌结构试验结果显示, 衬砌内钢筋应力和混凝土应变均不大, 钢筋应力远小于屈服强度, 远远没有发挥作用。则在高内水压力作用下, 只要衬砌周围围岩条件较好(可设置固结灌浆圈), 衬砌内层按构造配筋即能满足使用要求。
(4) 内水压力作用下围岩固结灌浆圈发挥了主要的承载作用, 衬砌在开裂前承担了20% ～40%的内水载荷, 在开裂后小于30%, 极个别处小于5%, 且随着内压的增加, 围岩承载比例不断增加,说明围岩是承载主体。围岩固结灌浆圈能承受较大的外水压力, 加强围岩固结灌浆对衬砌抵抗内外水压均有效, 对于较差岩体中的隧洞而言更为重要。
(5) 混凝土是透水介质, 无论是内水外渗作用, 还是外水压力作用, “水”总是以体积力的形式作用于衬砌和围岩。
(6) 增加钢筋面积, 钢筋应力和衬砌裂缝最大开度将减小。但由于衬砌开裂后内水外渗, 裂缝张开度减少的幅度并不与钢筋增加的面积成正比, 从而配置过多的钢筋与工程安全性并不成正比。
(7) 衬砌外沿最大孔隙水压值随衬砌裂缝宽度的增加而增大, 宽度接近0.05mm 时, 外沿最大孔隙水压值已十分接近全水头, 因此限制衬砌缝宽为0.20～0.30mm 已无实际意义。裂缝张开度即使大些, 只要岩体渗透系数较小, 尤其是固结圈防渗性较好, 渗漏量也不大。上述成果揭示了水工隧洞完全不同于梁、板等普通钢筋混凝土构件的受力特性, 同时有力地证明了前述水工隧洞结构设计中存在的误区, 正是这些误区导致了现行水工隧洞结构设计方法的计算结果与实际工程的不相适应。
3 水工隧洞规范计算结果与隧洞实际工作状态的差别
为直观地比较水工隧洞结构设计规范计算结果与实际工程的差别, 采用根据现行《水工隧洞设计规范》(DL/T 5195-2004)编制的4.0版SDCAD软件, 对结构试验模型钢筋应力和裂缝宽度进行计算, 并分别对开裂前弹性变形阶段和开裂后阶段试验结果和计算结果进行对比, 见表1和表2。
由表1可以看出, 衬砌开裂前弹性变形阶段,在相同荷载条件下, SDCAD 计算单筋钢筋应力为试验钢筋应力的10倍左右, 双筋钢筋应力为试验结果的20倍左右; 衬砌开裂后试验得出的单、双筋断面钢筋应力均不大, 远小于钢筋的屈服强度,而SDCAD 软件计算出的钢筋应力远大于试验结果, 并超过了Ⅰ级钢筋的屈服强度。从裂缝宽度来看, 计算裂缝宽度也远大于试验结果。说明衬砌开裂前后规范计算结果与实际工程差别均很大。
如前所述, 上述差别正是由于现行规范没有充分考虑衬砌与围岩联合承载, 也未计及内水外渗等水工隧洞的特性所致。
4 正确的设计理念
(1) 水工隧洞混凝土衬砌由于各种因素影响不可避免地会发生开裂, 由结构试验、有限元分析以及工程经验表明, 衬砌是透水体, 衬砌和围岩联合受力, 采用体力理论分析衬砌和围岩应力状态才符合工程实际。
(2) 从承载与防渗的角度来看, 围岩是主体,衬砌仅起辅助作用。因此, 规范要求的衬砌裂缝宽度限制为0.2～0.3 mm 实在没有必要。而围岩固结灌浆对水工隧洞是十分重要的,它提高围岩的整体性, 降低围岩渗透系数, 有利于提高隧洞的承载能力, 防止出现渗透破坏。施工中务必要做好固结灌浆与回填灌浆, 灌后要进行细致检查, 以确保回填灌浆到位, 防止衬砌顶拱出现脱空现象。
(3) 混凝土衬砌中配筋的主要作用是保证衬砌在运行过程中的完整性,不让开裂后的混凝土掉块。钢筋混凝土衬砌的厚度以有利于施工作业为宜, 若围岩可以自稳, 衬砌厚度可根据情况, 采用30～40 cm。衬砌可采用构造配筋, 一般情况下配筋宜细而密, 不宜粗而疏, 可不受最小配筋率的限制。
(4) 混凝土衬砌受温度应力影响较大, 钢筋应力计算应考虑混凝土内外温差变化的影响, 衬砌混凝土强度等级不宜过高。高地温地区隧洞宜采用高韧性的薄衬砌, 以适应变形。
(5) 有限元法进行水工隧洞结构计算较为合理, 可考虑地应力、围岩构造、内水外渗等实际状况; 结构力学法则无法做到, 不宜采用。
5 结束语
现行水工隧洞结构设计未考虑内水外渗, 与工程实际不相适应, 且导致了严重的浪费。通过结构试验、有限元数值模拟和原型监测, 深入研究了水工隧洞的结构受力特性, 有力地证明了现行水工隧洞结构设计存在误区。
