
砌体结构是一类以砖、石块、砌块等小型块状材料为主要建造单元,通过砂浆等黏结材料逐层叠砌形成的建筑结构体系,其承重骨架全部由砌体材料构成,广泛包括砖墙、石墙和砌块墙等多种形式。砌体结构不仅结构形式多样,而且具备诸多显著特点。首先,砌体材料的耐久性优良,抗风化、耐腐蚀,能够长期承受各种自然环境的影响。其次,其良好的抗震性能,使得砌体结构能够在发生地震时保持一定的安全性,尤其在多地震带国家广泛采用。此外,砌体结构整体性较强,能够承受较大的轴向荷载,因此可应用于承重墙体、柱体,满足不同建筑的结构需要。在实际工程中,砌体结构还常与混凝土、钢筋等其他结构体系组合使用,提升结构的综合性能。
砌体结构具有灵活的空间布局能力,能够实现从大跨度厂房、超高层建筑到曲面穹顶、异形墙体的多样设计,为建筑师提供了丰富的设计手段。砌体建筑在功能和外观之间达到了很好的平衡,不仅可以满足承重需求,同时具备良好的保温、隔热、隔声等性能。砌体材料的造价相对较低、施工工艺简单,对施工设备和专业技术人员的依赖程度较低,使其成为住宅楼、办公楼、商品房、高层与超高层建筑、工业厂房、仓库等各类民用与工业建筑的首选结构类型。此外,砌体结构还广泛应用于市政基础设施建设,如桥梁、水坝、地铁隧道、体育场馆、机场航站楼、学校、医院等。在保护历史建筑和文物时,砌体结构的可逆性和易修复性也为其带来了独特的优势。因此,砌体结构以其出色的力学性能、经济适用性与广泛的适应性,长期以来成为建筑工程中不可替代的重要结构形式。
砌体结构是由块状材料通过砂浆黏结而成的一种建筑结构形式。这种结构在人类建筑史上已经存在了数千年,从古代的城墙到现代的住宅建筑,砌体结构始终扮演着重要的角色。砌体结构的本质是将小单元的材料(如砖、石块、砌块等)通过砂浆逐层叠砌,形成具有承载能力的墙体或柱体。
砌体结构最显著的特点是其材料的离散性。与混凝土结构的整体性不同,砌体是由无数个小单元组成的,这使得它在受力时表现出独特的力学特性。砌体在承受压力时表现优异,但在承受拉力和剪力时相对较弱。这是因为砌体单元之间主要依靠砂浆黏结,而砂浆的抗拉强度远低于块材本身的强度。
砌体结构的抗压强度通常可以达到5-20MPa,但抗拉强度仅为抗压强度的1/10左右。这种特性决定了砌体结构主要适用于受压构件。
砌体结构还具有良好的保温隔热性能。由于砌体材料内部存在大量的微小孔隙,这些孔隙中的空气能够有效地阻隔热量传递。同时,砌体墙体的厚度通常在200-500mm之间,较大的厚度本身也提供了良好的隔热效果。在夏季,砌体墙能够有效阻挡室外高温向室内传递;在冬季,则能够减少室内热量的散失。
从施工角度来看,砌体结构具有施工工艺简单、对施工设备要求低的优点。传统的砌体施工主要依靠人工操作,不需要大型机械设备,这使得砌体结构在经济欠发达地区和施工条件受限的场所仍然具有很强的适用性。
砌体结构的历史可以追溯到人类文明的早期。最初,人们使用天然的石块进行砌筑,建造简单的居所和防御工事。随着制陶技术的发展,烧制的粘土砖逐渐取代了天然石材,成为主要的砌体材料。古代两河流域的建筑、古埃及的金字塔、古罗马的建筑遗迹,都展示了砌体结构的卓越性能和持久的生命力。
在中国,砌体结构同样有着悠久的历史。早在新石器时代,先民就开始使用夯土技术建造墙体,这可以看作是砌体结构的一种早期形式。到了商周时期,烧制砖瓦技术已经相当成熟。秦代修筑的万里长城,就是砌体结构应用的杰出代表,它使用条石和城砖砌筑,历经两千多年风雨侵蚀仍然屹立不倒。明清时期的宫殿建筑、民居建筑,也大量采用砖砌墙体,形成了独特的建筑风格。
进入近现代,砌体结构技术经历了重大的发展。19世纪末20世纪初,钢筋混凝土技术的出现为砌体结构注入了新的活力。配筋砌体结构的出现,使砌体不仅能够承受压力,还能在一定程度上承受拉力和弯矩,大大拓展了砌体结构的应用范围。20世纪中叶以后,新型砌块材料不断涌现,如混凝土砌块、加气混凝土砌块等,这些材料在保持砌体结构传统优点的基础上,进一步提升了保温隔热、隔声等性能。
当前,砌体结构正处于转型升级的阶段。一方面,传统的粘土砖因其生产过程消耗大量土地资源,在许多地区已经被限制使用;另一方面,新型环保砌块材料不断发展,如利用工业废渣生产的粉煤灰砌块、利用建筑垃圾生产的再生骨料砌块等。这些新材料不仅环保,而且性能优良,代表了砌体结构未来的发展方向。
中国传统建筑中,砌体结构占据着举足轻重的地位。虽然中国古代建筑以木构架体系闻名于世,但砌体结构在墙体、台基、城墙等部位的应用同样广泛而精彩。
以北京故宫为例,其宫墙就是典型的砖砌体结构。故宫的城墙高达10米,厚度达到6米,全部采用特制的城砖砌筑而成。这些城砖经过精心烧制,尺寸统一,质地坚硬,砌筑时采用糯米浆作为砂浆,使墙体具有极高的强度和耐久性。经过六百多年的岁月洗礼,这些砖墙依然坚固如初。
在民居建筑中,砌体结构的应用更加普遍。江南地区的传统民居,通常采用青砖砌筑外墙,形成了独特的“粉墙黛瓦”建筑风格。这些砖墙厚度一般在240-370mm之间,不仅承担着围护功能,在某些情况下还承担部分承重功能。北方地区的四合院建筑,其院墙和房屋外墙也多采用砖砌体结构,墙体较厚,能够有效抵御北方寒冷的气候。
中国传统砌体建筑中还发展出了许多独特的砌筑工艺。丝缝砌筑就是其中的代表,要求砖缝极细,砂浆饱满,砌筑精密,使墙面平整美观。磨砖对缝工艺更是将砌体施工提升到了艺术的高度,要求每块砖都经过精细打磨,砌筑时砖与砖之间严丝合缝,几乎看不到砂浆的痕迹。这种工艺多用于重要建筑的影壁、照壁等部位,展现了中国传统工匠的高超技艺。
从图表可以看出,砌体结构在中国建筑中的应用比例在历史上经历了先上升后下降的过程。唐宋时期,木构架体系占据主导地位,砌体主要用于台基和墙体。明清时期,随着砖瓦产业的发展,砌体结构的应用比例显著提升。新中国成立后的几十年间,砌体结构因其经济性和施工便利性,在城乡建设中得到广泛应用,应用比例达到峰值。进入21世纪后,随着钢结构、混凝土结构技术的发展,以及建筑工业化的推进,砌体结构的应用比例有所下降,但仍然保持着相当的市场份额,特别是在中低层住宅建筑中。
砌体结构之所以能够延续数千年而不衰,根本原因在于其具有多方面的独特优势。理解这些优势,有助于我们在实际工程中做出合理的结构选型决策。
首先,砌体结构具有显著的经济性。砌体材料的原材料来源广泛,生产工艺相对简单,成本较低。以普通粘土砖为例,其单价远低于混凝土、钢材等结构材料。虽然粘土砖目前已经被限制使用,但新型砌块材料的成本同样具有竞争力。除了材料成本,砌体结构的施工成本也相对较低。砌体施工不需要大型机械设备,不需要复杂的模板体系,劳动力成本在总成本中占据主要部分,这在劳动力资源丰富的地区是一个重要优势。
砌体结构的第二个优势是良好的耐久性。砌体材料本身具有优异的耐候性能,能够抵抗风吹雨打、冰冻融化等自然侵蚀。正确施工和维护的砌体结构,使用寿命可以达到50-100年,甚至更长。许多古代砌体建筑历经千年仍然屹立,证明了砌体结构的持久生命力。相比之下,木结构容易腐朽虫蛀,钢结构容易锈蚀,混凝土结构容易碳化和钢筋锈蚀,砌体结构在耐久性方面具有一定的优势。
砌体结构的保温隔热性能也值得称道。现代建筑节能标准越来越严格,墙体的保温性能成为重要的评价指标。砌体材料,特别是新型的多孔砌块材料,其内部孔隙率可达30-50%,这些孔隙形成了天然的保温层。以加气混凝土砌块为例,其导热系数可以低至0.1-0.2 W/(m·K),远低于普通混凝土的导热系数,保温性能接近传统保温材料。使用这类砌体材料,可以减少外墙外保温系统的厚度,降低建筑总成本。
不同砌体材料的保温性能差异很大。加气混凝土砌块的导热系数约为0.15 W/(m·K),而普通粘土砖的导热系数约为0.8 W/(m·K),前者的保温性能是后者的5倍以上。在选择砌体材料时,应根据建筑的节能要求进行合理选择。
砌体结构还具有良好的防火性能。大多数砌体材料都是无机材料,本身不可燃,能够有效阻止火势蔓延。砌体墙的耐火极限通常可以达到2-4小时,满足大多数建筑的防火要求。这一特性使砌体结构在医院、学校等人员密集场所具有特殊的优势。
从施工角度看,砌体结构的施工工艺成熟,技术门槛相对较低。经过短期培训的工人就可以从事基本的砌体施工工作,这在劳动力素质参差不齐的情况下是一个重要优势。同时,砌体施工对天气条件的要求相对宽松,除了严寒和雨雪天气,其他时间基本都可以施工,这有利于缩短工期。

任何结构形式都不是完美无缺的,砌体结构也有其固有的局限性。认识这些局限性,才能扬长避短,合理使用砌体结构。
砌体结构最主要的局限性在于其承载能力相对较低。砌体的抗压强度虽然可以满足一般建筑的需要,但与混凝土和钢材相比仍然较低。更重要的是,砌体的抗拉、抗剪、抗弯能力都很弱,这限制了砌体结构在高层建筑和大跨度建筑中的应用。一般来说,承重砌体结构的高度不宜超过6层(约20米),否则底层墙体的应力会超过材料的承载能力。
砌体结构的第二个局限性是抗震性能较差。由于砌体材料的离散性和砂浆连接的脆弱性,砌体结构在地震作用下容易发生开裂、倒塌。历次地震灾害的统计数据表明,未采取抗震措施的砌体建筑是地震中破坏最严重的结构类型。虽然通过设置构造柱、圈梁等构造措施可以显著提高砌体结构的抗震性能,但其抗震能力仍然不如框架结构和剪力墙结构。
砌体结构的施工效率相对较低也是一个不容忽视的问题。砌体施工主要依靠人工逐块砌筑,劳动强度大,施工速度慢。在当前建筑工业化、装配化的发展趋势下,砌体结构的传统湿作业方式显得有些落后。同时,砌体施工质量很大程度上取决于施工人员的技术水平和责任心,质量控制难度较大。
砌体结构的灵活性也受到一定限制。一旦砌体墙建成,再进行拆改就比较困难,这限制了建筑空间的灵活利用。在现代建筑中,人们越来越追求空间的可变性和灵活性,希望能够根据使用需要随时调整房间布局,砌体结构的这一特性显然不太适应这种需求。
此外,传统的粘土砖生产需要消耗大量的耕地和能源,对环境造成较大压力。虽然新型砌块材料在环保方面有所改善,但砌体结构的环保问题仍然值得关注。
基于砌体结构的优势和局限性,我们可以总结出砌体结构的适用范围。选择砌体结构时,需要综合考虑建筑的层数、跨度、使用功能、所在地区的地震烈度等多种因素。
砌体结构最适合用于中低层住宅建筑。在6层及以下的住宅建筑中,砌体结构可以充分发挥其经济性、保温性、耐久性等优势。砖混结构住宅在我国城乡建设中应用非常广泛,特别是在中小城市和乡镇地区,仍然是主要的住宅结构形式。这类建筑的荷载相对较小,对结构强度的要求不高,砌体结构完全能够满足承载需求。同时,住宅建筑对保温隔热、隔声性能要求较高,砌体结构的优势正好得以发挥。
砌体结构也适用于办公楼、学校、医院等民用建筑。这些建筑通常为多层建筑,房间划分相对固定,对空间灵活性的要求不高,非常适合采用砌体承重墙体系。特别是学校建筑,其标准化程度高,房间布局规整,采用砌体结构既经济又实用。医院建筑对防火和隔声性能要求较高,砌体结构在这方面的优势也能够得到充分体现。
在工业建筑中,砌体结构主要用于单层工业厂房的围护墙体。这些墙体不承担屋面荷载,主要起围护和保温作用,采用砌体材料既经济又实用。一些小型的仓库、车间建筑,如果荷载不大,也可以采用砌体承重墙结构。
在工业建筑中,砌体结构主要用于单层工业厂房的围护墙体。这些墙体不承担屋面荷载,主要起围护和保温作用,采用砌体材料既经济又实用。一些小型的仓库、车间建筑,如果荷载不大,也可以采用砌体承重墙结构。
村镇建筑是砌体结构的另一个重要应用领域。农村地区的住宅、公共建筑以1-3层为主,建筑规模较小,施工条件相对简陋,砌体结构的简单施工工艺和较低的技术门槛正好适应这种条件。同时,农村建筑对经济性的要求更高,砌体结构的低成本优势能够得到充分体现。
需要特别说明的是,在高地震烈度地区(8度及以上),砌体结构的应用受到严格限制。即使在允许使用的情况下,也必须采取严格的抗震构造措施,如设置构造柱、圈梁、芯柱等,并严格控制建筑高度。在这种情况下,砌体结构的经济优势会大打折扣,往往不如直接采用框架结构或剪力墙结构。
砖是砌体结构中最基本、最常用的材料。砖的发展历史悠久,种类繁多,不同类型的砖具有不同的性能特点和适用范围。
传统的粘土砖是使用时间最长、应用最广的砖类材料。粘土砖以粘土为原料,经过成型、干燥、焙烧等工艺制成。根据焙烧程度的不同,粘土砖可分为欠火砖、正火砖和过火砖。正火砖颜色青灰或红色,敲击声音清脆,强度高,吸水率适中,是最理想的砖材。粘土砖的标准尺寸为240mm×115mm×53mm,这个尺寸经过长期实践检验,既便于砌筑,又能保证墙体的模数化。按照抗压强度,粘土砖分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10等强度等级,数字表示砖的抗压强度标准值,单位为MPa。
由于粘土砖的生产需要占用大量耕地、消耗大量能源,对生态环境造成严重破坏,国家已经明令禁止在城市建设中使用实心粘土砖。新建建筑应优先选择新型墙体材料。
烧结多孔砖是粘土砖的改良产品。这种砖在成型时预留了多个贯穿或非贯穿的孔洞,孔洞率一般在15-35%之间。孔洞的存在减轻了砖的自重,降低了生产时的能耗,同时也改善了砖的保温性能。烧结多孔砖的常用规格有240mm×115mm×90mm、240mm×115mm×180mm等,比普通砖要厚,单块砖的承载能力更强。烧结多孔砖主要用于承重墙体,其强度等级与普通砖相同。
烧结空心砖的孔洞率更高,通常在35-50%之间。这种砖主要用于非承重墙体,如填充墙、隔墙等。空心砖的保温隔热、隔声性能优于多孔砖,而且自重更轻,能够减轻建筑物的总重量,降低基础造价。但是,空心砖的承载能力相对较低,不适合用于承重墙体。
蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料,经过拌和、压制成型、蒸压养护而成的砖材。这种砖不需要焙烧,生产过程节能环保。蒸压灰砂砖的颜色为灰白色,表面平整,尺寸精确,非常适合用于清水墙面。其强度等级从MU10到MU25不等,可以用于承重墙和非承重墙。蒸压灰砂砖的吸水率较高,施工前应充分浇水湿润,否则会过快吸收砂浆中的水分,影响砂浆强度。
蒸压粉煤灰砖是利用电厂排放的粉煤灰作为主要原料生产的砖材。粉煤灰原本是工业废弃物,用于生产砖材实现了废物利用。蒸压粉煤灰砖的性能与蒸压灰砂砖相似,但重量更轻,保温性能更好。这种砖的推广使用,对于减少环境污染、节约土地资源具有重要意义。

砌块是相对于砖而言尺寸更大的块材,单块砌块的体积通常相当于8-12块标准砖。使用砌块砌筑墙体,可以减少砌缝数量,提高施工效率,改善墙体的整体性。
混凝土小型空心砌块是目前应用最广的砌块类型。这种砌块以水泥、砂、石等为原料,经过搅拌、成型、养护制成。砌块内部有2-3个矩形孔洞,孔洞率一般在25-50%之间。常用的砌块规格为390mm×190mm×190mm,也有其他多种规格可供选择。混凝土砌块的强度等级从MU3.5到MU20不等,可用于承重墙和非承重墙。混凝土砌块具有强度高、尺寸准确、施工快捷等优点,在多层住宅、办公楼等建筑中应用广泛。
加气混凝土砌块是一种轻质多孔的新型墙体材料。这种砌块以硅质材料(砂、粉煤灰等)和钙质材料(石灰、水泥)为主要原料,加入发气剂,经过搅拌、浇注、静养、切割、蒸压养护等工艺制成。加气混凝土内部含有大量均匀分布的细小气孔,孔隙率可达70-80%,因此具有极轻的容重(一般为500-700kg/m³,只有普通混凝土的1/3-1/4)和优异的保温性能。加气混凝土砌块的常用规格为600mm×200mm×200mm或600mm×250mm×200mm。由于其强度相对较低,加气混凝土砌块主要用于非承重填充墙,在框架结构建筑中应用很广。
轻集料混凝土小型空心砌块是以陶粒、页岩陶粒、煤矸石等轻集料为骨料制成的砌块。这种砌块兼具普通混凝土砌块的强度和加气混凝土砌块的轻质特性,容重一般在1000-1400kg/m³之间,强度等级可达MU7.5-MU15。轻集料砌块既可用于承重墙,也可用于非承重墙,应用范围较广。
石膏砌块是以建筑石膏为主要原料,经过搅拌、浇注成型、干燥制成的块材。石膏砌块表面平整光滑,尺寸精确,可以直接作为饰面,不需要抹灰。这种砌块主要用于室内隔墙,具有施工快捷、节省空间、防火性能好等优点。但石膏砌块不适合用于潮湿环境,也不能用于承重墙。
砂浆是砌体结构中的另一个重要组成部分,它将离散的块材粘结成整体,使砌体能够共同工作。砂浆在砌体中的作用不容忽视,砂浆质量的好坏直接影响到砌体的强度和耐久性。
砂浆的首要作用是粘结块材。砂浆通过其塑性和粘结性,填充块材之间的缝隙,硬化后将块材牢固地粘结在一起。粘结的强度主要取决于砂浆的抗拉强度和砂浆与块材界面的粘结强度。如果砂浆强度过低或粘结不良,砌体就会出现裂缝甚至脱落。
砂浆的第二个作用是调整块材的尺寸偏差,使墙体保持平整。实际生产的块材不可能做到尺寸完全一致,总会有一定的偏差。通过调节砂浆层的厚度,可以消除这些偏差,使砌体保持水平和竖直。标准的砂浆层厚度为10mm,允许偏差±2mm。
砂浆还起着传递和分布应力的作用。当砌体受压时,应力通过砂浆层从上层块材传递到下层块材。砂浆的塑性使其能够适应块材表面的细微不平,使应力分布更加均匀。砂浆层还能够缓冲块材之间的相对位移,减少应力集中现象。
从构造角度看,砂浆层还能够阻隔水分的毛细上升。砌体材料通常具有吸水性,如果没有适当的构造措施,地面或墙根部的水分会沿着块材的孔隙向上渗透。在某些关键部位(如防潮层)使用防水砂浆,可以有效阻断水分上升通道,保护上部墙体不受潮湿侵害。
砌筑砂浆按照胶凝材料的不同,可分为水泥砂浆、混合砂浆、石灰砂浆等。水泥砂浆以水泥为胶凝材料,强度高,耐水性好,但和易性较差,收缩大,容易开裂。混合砂浆在水泥砂浆中掺入石灰膏或粉煤灰等掺合料,既保证了强度,又改善了和易性,是目前应用最广的砂浆类型。石灰砂浆以石灰为胶凝材料,和易性好,但强度低,耐水性差,现已很少使用。
砂浆的强度等级按照抗压强度划分,有M2.5、M5、M7.5、M10、M15、M20等,数字表示砂浆的抗压强度标准值,单位为MPa。砂浆的强度等级应与块材的强度等级相匹配。强度过低的砂浆不能充分发挥块材的强度,强度过高的砂浆则会增加成本,还可能因收缩过大而产生裂缝。经验表明,砂浆强度约为块材强度的0.4-0.6倍时,砌体的整体性能最佳。

承重墙结构是最传统、最基本的砌体结构形式。在这种结构中,墙体既是围护构件,又是承重构件,楼板和屋面的荷载通过墙体传递到基础。承重墙结构的布置形式主要有横墙承重、纵墙承重和纵横墙混合承重三种。
横墙承重体系是指楼板沿着建筑的横向(短跨方向)搁置在横墙上,横墙承受楼板传来的荷载。这种体系的特点是横墙较多,间距较密(一般为3-4米),纵墙只起围护作用,不承受楼板荷载。横墙承重体系的优点是横墙能够有效增强建筑的横向刚度,提高抗震性能;横墙将建筑分隔成多个小空间单元,有利于防火和隔声。横墙承重体系特别适合用于住宅建筑,房间的划分天然地与横墙位置相吻合。
纵墙承重体系是指楼板沿着建筑的纵向(长跨方向)搁置在纵墙上。这种体系的横墙较少,室内空间较为开敞,适合用于教室、病房等需要较大开间的建筑。纵墙承重体系的缺点是建筑的横向刚度较弱,抗震性能不如横墙承重体系。在地震区使用纵墙承重体系时,必须设置足够数量的横墙或采用其他加强措施。
纵横墙混合承重体系综合了前两种体系的特点,部分楼板搁置在横墙上,部分楼板搁置在纵墙上。这种体系能够根据建筑功能的需要灵活布置墙体,既保证了足够的承载能力,又满足了空间使用的要求。混合承重体系在实际工程中应用很广。
承重墙结构的墙体厚度根据墙体的承载要求和保温要求确定。底层承重墙的厚度一般不小于240mm(一砖墙),高层部位的墙体可以适当减薄至180mm(半砖墙)或120mm(半砖墙)。外墙的厚度还需要考虑保温隔热的要求,在寒冷地区通常需要增加保温层或采用厚度更大的墙体。
承重墙结构的设计要点:墙体应上下对齐、连续贯通,避免错位和中断;楼层荷载应尽量均匀分布,避免局部墙体承载过大;必须设置圈梁和构造柱等构造措施,提高结构的整体性和抗震性能。
砖混结构是砌体结构与钢筋混凝土结构相结合的一种结构形式。在砖混结构中,墙体采用砖或砌块砌筑,楼板、梁、构造柱、圈梁等采用钢筋混凝土浇筑。这种结构形式充分发挥了砌体材料的抗压性能和混凝土的抗拉、抗弯性能,是目前多层建筑中应用最广的结构形式。
砖混结构中的钢筋混凝土构件主要包括以下几类。圈梁是沿着墙体顶部设置的闭合梁,一般在每层楼面和屋面处设置。圈梁将所有墙体箍在一起,增强了建筑的整体性,防止墙体因基础不均匀沉降或地震作用而开裂。圈梁的截面高度一般为120-180mm,宽度与墙厚相同,配置4-6根纵向钢筋和箍筋。
构造柱是在墙体转角、交接处、较长墙体的中部等关键部位设置的小截面钢筋混凝土柱。构造柱与圈梁连接形成空间骨架,约束墙体,防止墙体倒塌。构造柱的截面尺寸一般为180mm×180mm或240mm×240mm,配置4根纵向钢筋和箍筋。构造柱的设置间距根据抗震设防烈度确定,一般不大于4米。
过梁是设置在门窗洞口上方的梁,用于承担洞口上部墙体和楼板传来的荷载,并将这些荷载传递给洞口两侧的墙体。过梁的跨度较小(一般不超过3米),可以采用钢筋混凝土过梁或钢筋砖过梁。钢筋混凝土过梁的承载能力强,适用于各种跨度的洞口;钢筋砖过梁是在砖砌体中配置钢筋形成的过梁,适用于跨度较小的洞口。
现浇钢筋混凝土楼板是砖混结构中的重要构件。楼板不仅承受使用荷载,还起着传递水平力、协调各片墙体共同工作的作用。现浇楼板与墙体、梁、柱整体浇筑,连接可靠,整体性好,是提高砖混结构抗震性能的关键措施。楼板的厚度根据跨度确定,一般为80-120mm。
砖混结构的施工程序是先砌筑墙体,预留构造柱位置,墙体砌至楼板底时停止;然后支模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土楼板、梁、构造柱、圈梁;混凝土达到一定强度后拆除模板,继续砌筑上一层墙体。这种施工方式实现了砌体与混凝土的有机结合。
砖混结构适用于6层及以下的住宅、办公楼、学校等建筑。在7度抗震设防地区,砖混结构的高度不应超过21米(约6层);在8度抗震设防地区,高度不应超过18米(约5层)。砖混结构的经济性好,保温隔热、隔声性能优良,施工技术成熟,是我国中小城市住宅建设的主要结构形式。
从造价对比图可以看出,砖混结构的造价明显低于框架结构,而且这种优势随着层数的增加而保持稳定。对于6层及以下的建筑,砖混结构可以节省造价约10-15%,这对于追求经济效益的开发商和自建房业主来说是一个重要的考虑因素。
配筋砌体结构是在普通砌体中配置钢筋,形成能够承受拉力、弯矩的组合构件。配筋砌体结构保留了砌体结构的基本特征,同时通过配筋提高了承载能力和延性,拓展了砌体结构的应用范围。
配筋砌体可分为网状配筋砌体和组合砌体两大类。网状配筋砌体是在砌体的水平灰缝中放置钢筋网片,通过钢筋网片约束砌体的横向变形,提高砌体的抗压强度和抗剪强度。网状配筋砌体特别适合用于承受较大压力的墙体或柱体。钢筋网片一般采用直径4-6mm的钢筋焊接而成,网格尺寸为50-100mm,沿墙高每隔300-600mm设置一层。
组合砌体是指在砌体内部设置钢筋混凝土芯柱或钢筋混凝土面层,形成砌体与混凝土共同工作的组合构件。芯柱是在砌块的孔洞中插入钢筋并浇筑混凝土形成的竖向配筋构件。砌块砌筑时将孔洞对齐,形成贯通的竖向孔道,然后在孔道中插入钢筋,浇筑混凝土或水泥砂浆。芯柱的设置间距根据承载要求确定,一般为0.8-2.0米。芯柱使砌体具有了类似于框架结构的受力特征,能够承受较大的竖向荷载和弯矩。
配筋砌块剪力墙是一种新型的抗侧力构件,由混凝土砌块砌筑,内部配置竖向和水平钢筋,形成具有较高抗震性能的墙体。这种墙体在美国、日本等地震多发国家应用广泛。配筋砌块剪力墙的施工是先砌筑一定高度的墙体,将竖向钢筋插入芯柱孔道,水平钢筋放置在灰缝中,然后继续砌筑,最后浇筑芯柱混凝土。配筋砌块剪力墙可以应用于多层乃至小高层建筑,在国外已有应用于10层以上建筑的实例。
配筋砌体结构的优势在于它充分利用了砌体的抗压性能和钢筋的抗拉性能,实现了材料的合理利用。与普通砌体相比,配筋砌体的承载能力提高30-50%,延性和抗震性能显著改善。与框架结构相比,配筋砌体的造价更低,保温隔热性能更好。配筋砌体结构代表了砌体结构的发展方向,在国外发达国家已经得到广泛应用,在我国也正在推广。
组合砌体结构是指将不同类型的砌体材料或将砌体与其他结构材料组合使用,发挥各自优势的结构形式。组合砌体结构能够更好地满足现代建筑对承载、保温、隔声等多方面的要求。
复合墙体是最常见的组合砌体形式。这种墙体由内外两层不同材料的墙体组成,中间可以设置保温层或空气层。外层墙体通常采用强度较高、耐候性好的材料,如烧结砖、混凝土砌块等,起保护和装饰作用;内层墙体可以采用保温性能好的材料,如加气混凝土砌块,起保温和承重作用。两层墙体之间通过拉结筋连接,共同工作。复合墙体的总厚度虽然增加了,但综合性能优于单一材料墙体,特别是在寒冷地区,能够有效满足建筑节能要求。
填充墙与框架的组合是另一种常见的组合结构形式。在框架结构建筑中,框架承担全部竖向荷载和侧向力,墙体只起围护和分隔作用,不承担结构荷载。填充墙可以采用轻质砌块材料,如加气混凝土砌块、空心砖等,既减轻了建筑自重,又满足了保温隔热要求。填充墙与框架之间应设置拉结筋连接,但要留有一定的变形空间,避免框架变形时对墙体造成破坏。
砌体与钢结构的组合也在逐渐推广。在一些工业建筑中,采用钢柱和钢屋架作为主要承重结构,外墙采用砌体材料砌筑。这种组合充分发挥了钢结构承载能力强、施工速度快的优势和砌体材料保温隔热、防火的优势。在一些改造项目中,也会在原有砌体墙外侧增设钢框架,提高建筑的承载能力和抗震能力。
不同材料砌体的竖向组合也是一种有效的方式。建筑下部楼层采用强度较高的砌体材料(如烧结多孔砖、混凝土砌块),承担较大的荷载;上部楼层采用强度较低但保温性能较好的材料(如加气混凝土砌块),满足保温要求,同时减轻建筑自重。这种组合方式实现了材料的优化配置,既保证了承载安全,又提高了经济效益。
组合砌体结构的设计和施工需要充分考虑不同材料的变形协调问题。不同材料的弹性模量、热膨胀系数、干缩湿胀特性可能存在差异,如果处理不当,会在组合界面处产生裂缝。设计时应采取适当的构造措施,如设置柔性连接、预留变形缝等。施工时要保证各种材料的连接可靠,特别是拉结筋的设置必须符合规范要求。
砌体结构经过数千年的发展,已经形成了完整的技术体系。虽然在现代建筑中,砌体结构的应用比例有所下降,但其独特的优势使它仍然在中低层建筑中占据重要地位。随着新材料、新技术的发展,砌体结构正在向轻质、高强、环保、装配化的方向发展,必将在未来的建筑中继续发挥重要作用。