砌體結構設計相關文獻綜述

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 近年來，隨著我國建筑結構技術的迅速發(fā)展，各種新材料、新技術、新工藝的應用層出不窮。混凝土結構廣泛應用于工程建設，而鋼筋混凝土結構更已成為發(fā)展高層建筑的主要材料。砌體結構是一種歷史悠久的結構，長期以來在土木工程中被廣泛應用。隨著砌體材料工業(yè)的發(fā)展和科學研究的不斷深入，砌體結構的應用也在不斷擴大[1]。
混凝土結構系指由混凝土和鋼筋兩種基本材料組成的一種能共同作用的結構材料[2]。采用混凝土作為建筑結構材料，主要是因為混凝土的原材料來源豐富，鋼材用量較少，結構承載力和剛度大啊，防火性能好，造價便宜。鋼筋混凝土結構具有良好的受力性能，能充分發(fā)揮混凝土及鋼筋的力學性能，比鋼結構耐火時間長[3]。因此，它優(yōu)于純鋼結構。砌體結構是磚砌體、砌塊砌體、石砌體建造的結構的統(tǒng)稱，又稱磚石結構[1]。主要優(yōu)點有便于就地取材，可利用工業(yè)廢料，技術性能好，耐久性、耐火性好，具有較好的保溫隔熱性能，施工簡便，便于操作，經濟性好，造價較低[4]。由于砌體的抗壓強度較高而抗拉強度很低，因此，砌體結構構件主要承受軸心或小偏心壓力，而很少受拉或受彎，一般民用和工業(yè)建筑的墻、柱和基礎都可采用砌體結構。與鋼材和混凝土相比，砌體的強度較低，因而構件的截面尺寸較大，材料用量多自重大，其砌筑基本是手工方式，施工勞動量大，抗壓強度和抗剪強度都很低，抗震性能差，使用上受限制[5]。

 
長期的工程實踐表明，砌體結構適用于以受壓為主的結構，以及便于就地取材的結構，我們要使結構受力合理，滿足生產工藝和建筑平面布置要求，同時還要便于施工，所以建筑方案的設計和選型就變得很重要。按荷載傳遞路線的不同，砌體承重布置方案有以下幾種：

 
1）橫墻承重方案，樓層的荷載通過板梁傳至橫墻，橫墻作為主要承重豎向構件，縱墻僅起圍護、分隔、自承重及形成整體作用。
特點有：橫墻較密，房屋橫向剛度較大，整體剛度好。外縱墻不是承重墻，因此立面處理比較方便，可以開設較大的門窗洞口?？拐鹦阅茌^好。橫墻間距較密，房間布置的靈活性差，故多用于宿舍、住宅等居住建筑。
2）縱墻承重方案，其受力特點是：板荷載傳給梁，再由梁傳給縱墻。這時縱墻是主要承重墻。橫墻只承受小部分荷載，橫墻的設置主要為了滿足房屋剛度和整體性的需要，其間距比較大。
特點有：房間的空間可以較大，平面布置比較靈活。房屋的剛度較差，縱墻受力集中，縱墻較厚或要加壁柱。適用于教學樓、實驗室、辦公樓、醫(yī)院等。
3）縱橫墻承重方案，根據(jù)房間的開間和進深要求，有時需采取縱橫墻同時承重的方案。
特點有：橫墻的間距比縱墻承重方案小。但一般可比橫墻承重方案大，房屋的剛度介于前兩者之間。
4）內框架承重方案，在外墻承重的同時，有一部分內墻采用鋼筋混凝土柱代替，以取得較大的空間。
特點有：橫墻較少，房屋的空間剛度較差；墻的帶形基礎與柱的單獨柱基沉降不容易一致；鋼筋混凝土柱與磚墻的壓縮性能不一樣，容易造成不均勻變形而產生次應力，當層數(shù)較多時，在設計上應給予考慮。
5）底層框架—剪力墻結構體系。
6）配筋砌塊砌體剪力墻承重體系[6]。
由于砌體材料的脆性性質以及抗拉和抗剪強度均較低等特點，使得砌體結構房屋抗震性能相對較差；同時，砌體結構房屋為縱墻、橫墻、樓蓋等多構件組合而成，如果結構布置不合理，構件之間的連接構造不當，均不利于整體抗震。因此，在地震作用下砌體結構房屋主要發(fā)生三種情況的破壞：一是由于房屋結構布置不當引起的破壞，二是由于結構或構件承載力不足引起的破壞，三是由于構件間連接不牢而引起的破壞[7]。
根據(jù)上述震害分析，砌體結構房屋應按以下三方面進行抗震設計：
①正確地進行房屋結構布置，注意整個結構的剛度和質量的均勻以及整體作用；
②重視結構構件之間的連接構造，選用合理的構造措施；
③進行地震作用下房屋結構的抗震計算。
地震災害是人類生存最大的天敵，盡管現(xiàn)代科學技術日新月異，但如何“三標準”地預報地震，仍然是世界級的難題。結合中國國情，根據(jù)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的三水準設防要求，盡量減少地震發(fā)生時人民生命財產的損失是廣大建筑科技工作者多年來探索和思考的主題，如何提高多層砌體房屋的抗震能力措施有：1.在地基與基礎之間增加防震褥墊；2.底部兩層內墻增設鋼筋網(wǎng)片；3.增加圈梁和構造柱；4.增設“三角形”結構；5.加強樓梯間設防措施；6.設置避難空間；7.改板式懸挑為梁式懸挑；8.加強頂層及附屬結構抗震構造設計[8]。
鋼筋混凝土砌體結構其荷載效應不僅與外荷載大小相關，還與結構構件的材料、幾何特征有關。鋼筋混凝土砌體結構在結構整體內力分析完成后，根據(jù)梁柱各構件的控制內力進行截面優(yōu)化設計，確定滿足荷載效應水平要求的各構件的幾何特征和配筋量的優(yōu)化結果。
城市建設用地利用結構優(yōu)化就是為了達到一定的生態(tài)經濟優(yōu)化目標，依靠一定的科學技術和管理手段，通過調控各類建設用地的供應，對有限的建設用地資源在空間尺度上，多層次進行安排。設計組合和布局，以提高城市土地利用率和效益，維持土地生態(tài)系統(tǒng)和相對平衡，實現(xiàn)土地資源的持續(xù)利用[10]。
隨著現(xiàn)代化建設事業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的提高，對基本建設的質量、節(jié)能、環(huán)保等要求也越來越高，基本建設的規(guī)模越來越大，工程量越來越多，尤其是中小城市和農村的基本建設中，砌體結構仍將占有相當大的比例。但是砌體結構的應用和發(fā)展還不平衡、不完善，還需要開展多方面工作，以達到發(fā)揮砌體結構的優(yōu)勢，克服砌體結構的缺點，完善砌體結構、擴大砌體結構的應用范圍之目的，使砌體結構能夠可持續(xù)發(fā)展[4]。
根據(jù)目前世界各國砌體應用概況，我國砌體結構正向適應科技迅猛發(fā)展和滿足社會需求的現(xiàn)代砌體發(fā)展 ，積極開發(fā)節(jié)能環(huán)保型新型建材，發(fā)展高強砌體材料，繼續(xù)加強配筋砌體和預應力砌體研究及加強砌體結構理論的研究[9]。 
 
 
 
參考文獻
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[2] 藍宗建，朱萬福，梁書亭，等.混凝土結構與砌體結構[M].南京:東南大學出版社，2007:3.
[3]《reinforced concrete structures》 R.Park & T.Paulay；
[4] 張惠英，邢秋順，許錦燕，等.砌體結構設計及工程應用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008:4-5.
[5] 徐占發(fā)，許大江.砌體結構[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2010:2-3.
[6] 候力更，景淋，袁紅梅，等.砌體結構設計原理[M].北京:中國計劃出版社，2008:236-237.
[7] 董明海，宋麗.砌體結構設計原理[M].西安:西安交通大學出版社，2010:290-292.
[8] 薛海平，趙艷梅，郭勇，等.提高多層砌體房屋抗震能力初探[J].建筑技術，2011，42(1):61-64.
[9] 董明海，宋麗.砌體結構設計原理[M].西安:西安交通大學出版社，2010:7-8
[10] Benabdallah S，Wright J R . Multiple subregion allocation models [J] . Journd of Vrban Planning and Development，ASCE，1992，118(1):24-40.