一种新型承重砌块砌体基本力学性能研究

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1、硕士学位论文第l章绪论砌体结构是人类最古老的结构形式之一，一般是砖、瓦、石头，混凝土块等用砂浆粘结到一起的组合受力体系。国际建筑规范(IBC2000)将砌体定义为“一种采用或不采用砌筑砂浆，或其他可接受的粘结方法将粘土。页岩、混凝土。玻璃、石膏、石头或其他容许的块材粘结到一起而形成的材料、块才的组合或建造的结构”【lj，国际国内还有其他不同定义，这些定义的共同实质就是，砌体是由不同类的或同类的单个块材通过某种方式结合在一起发挥预定功能的组合体。砌体结构最早是石砌体结构，人类先祖使用自然界提供的石头砌筑房屋可以看作是砌体结构的肇始，甚至可以看作是土木工程开始的记录。在人

2、类砌体结构发展的过程中“干砌’’的砌筑方法是早于“湿砌”法的，在后面会谈到，本课题研究的砌块可采用这种古老的砌筑方法达到较好的实际应用效果。砖是天然石头之后人类的第一种人造砌体材料，据考古发现，砖砌体技术已有10000～12000年的历史。人类最早的砖就是直接用太阳晒干的泥砖，称为晒干砖，在巴比伦、埃及、西班牙和美洲有广泛应用。这些砖都是用泥土压成块做成的。此类砌块建筑最早可以追溯到公元前4000年的中东地区鸟尔市的砌体拱，在埃及也有发现公元前3000的砌体结构。由于晒干砖抗压强度不够高，且耐久性不好，不利于砌筑大型结构，在烧结砖出现或充分完善之前，大型砌体建筑或构筑

3、物都是用难于开采且昂贵的石材建成，例如约公元前2700年的埃及金字塔，是世界上现存最古老，最有名的石砌体结构；而罗马城，正如奥古斯塔斯炫耀“用砖建造了罗马，但用石头保存了的罗马"，其主要建筑基本是石砌体结构形式。随着历史的发展，作为砌体结构主要材料的砌块在缓慢进化，到了中古时代，烧结砖已成为建筑砌块主力，烧结砖有抗压强度相对较高，耐久性较好，廉价易得的优点，所以砖在大型建筑或构筑物中有了使用的可能，其杰出代表是我国修于公元前700年的长城，南京明代皇陵砖拱结构以及诸多砖塔建筑，这些建筑直到今天仍完好保存，有的仍在发挥作用。但到了现代，建筑向高、大方向发展的趋势越来越明

4、显【2儿31。一般砌体横向稳定性是由重力提供的，且砌块本身的抗拉性能非常弱，所以建筑底部的砌块上不能有任何拉力，这就使得一般砌体结构的基座必须宽大(同时也意味其基础必须宽大)，结构上合力的作用点必须落在基座中间1／3宽度的范围内，也就是说，要把砌体结构做高，且稳定，就必须做成没有实际应用价值的且用地极不经济的金字塔形式，这严重限制了砌体结构的使用。历史表明，任何一般的砌体结构都是不可能超过金字塔高度的。法国人曾在Beauvias教堂试图超越这一高度，但该一种新型承蕈砌块砌体基本力学性能研究教堂于1284年不幸倒塌，距其建成只过了12年。而19世纪建成的Ulm教堂是塔尖

5、高耸的哥特式建筑，其塔尖高度159m，稍高于金字塔的146．5m，但不能把塔尖就高度认为是建筑建筑高度，所以它还是没能超越金字塔的高度。直到1907年，新的砌体结构形式的出现才使得纽约Singer大厦以206m高度真正超出金字塔高度，从此砌体建筑有了向空间发展的可能。于1990年在美国内华达拉斯维加斯(相当于我国7度抗震设防区)建成的28层Excalibur旅馆【引，除底层因使用需要(大空间门厅，餐厅等)使用了钢筋混凝土大结构外，上部27层均为砌体结构。1994年洛杉矶地震中，该建筑周围的房屋都受到严重破坏，但该建筑保持完好，这个现象印证了加利福尼亚州圣地亚哥大学对本

6、建筑模型振动台实验的分析结论，结论认为，在设计合理的情况下，砌体结构具有良好的抗震性能。以上可以看出砌体结构在世界范围内有悠久的应用历史以及随技术进步而来的大量现实需求和广阔应用前景，今天我国仍有70％以上建筑面积为砌体结构，发达国家也有约40％建筑面积为砌体结构。就我国而言，新的性能优良的砌块出现以及国内经济发展水平等因素决定砌体结构在以后的很长一段时期内仍会大面积使用。而且单作为围护结构，砌块在其他结构形式中也有不可以替代的作用。用我国砌体建筑及砌块应用现状对比发达国家经验，可以看出不管是作为砌体结构承重材料还是作为其他结构中的围护材料，砌块本身既有发展的必要，又

7、有发展的可能，更为重要的是，市场前景仍然可观。然而，传统砌块除了上述种种限制外，还浪费大量的耕地资源，对于我国这个人均耕地不足1．3亩而人口高达13亿的发展中国家来说是不可承受的，也与国家“可持续发展"战略目标相违背。传统砌块在烧结过程中还会耗费大量能源，产生严重的大气污染。单就结构方面讲，传统粘土砖虽然也存在诸如抗拉强度较大，干缩较小的优点，但其自重大，抗压性能差，在地震作用下结构反应大，致使建筑抗震性能较差是主要方面，限制了砌体建筑在高层建筑中的应用。因此，1992年国务院发布《关于加快墙体材料革新和推广节能建筑意见的通知》，认为：“加快墙体材料