砌体结构设计与稳定性分析

砌体结构设计与稳定性分析

张凤东

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摘要：砌体结构在世界范围内得以广泛应用，是与它的优点密不可分的。砌体结构的优点在于：便于就地取材，耐火性、化学稳定性和大气稳定性均较好，较钢筋砼结构节约水泥和钢材，造价低、施工周期短等等。科学技术经过长期发展，现代建筑物的结构形式多种多样，钢筋混凝土结构（框架结构、剪力墙结构、框架-核心简结构等）及钢结构（轻型钢结构、钢框架结构等）均已经普及运用于行业施工，相比之下砌体结构的优缺点更加显著。基于此，本文主要对砌体结构优缺点及设计要点进行分析探讨。

关键词：砌体结构：优缺点：设计要点

引言

砌体结构的使用历史悠久，在中国己经有几千年。其中万里长城是两千多年前建造的今为止世界上最具代表性的砌体工程；都江堰水利工程到现如今仍在为人所用，并造福着人类；而一千多年前修建的赵县安济桥，现在已经被美国士木工程学会选入世界第十二个土木工程里程碑，该桥是用块石砌筑的世界上最早的肩式桥。因为砌体结构具有取材方便、施工简便、保温、隔热、隔音、抗腐蚀等优点，所以砌体建筑至今仍占据了建筑量的百分之八十左右。

一、砌体结构的优缺点

砖、石或砌块为材料，再以砂浆为连接纽带将其组合后就形成了砌体结构最初是以石砌体的形式出现，逐渐发展到以砖为材料的砌体结构，近几年，砌块砌体、配筋砖砌体、轻集料混凝土砌块发展速度极快，砌体结构的运用随处可见。面体结构之所以能广泛运用，其重要原因在于它的材料大多都是天然的，因此资源来源广泛，可以就地取材，与混凝土结构或钢结构相比较，大大降低了造价，减少了成本，不仅做到了经济方便，而且有利于环境的保护：其次，钢结构常常因为不具有耐火的性能而致使结构破坏，但是砌体结构具有较好的耐火性，不容易受到温度变化的影响，它的使用年限也因此延长，耐久性得以体现：在混凝土浇筑期间，需要做支模板等前期准备，不能够连续施工，要经过精心的养护才可继续施工，相反的，砌体结构只要放线精确，施工工艺准确无误，就可以连续的施工，还可以节省支模板的工序；砌块结构的最大特点是自重轻，减小了地下工作。

任何事物都具有两面性，体结构也如此。由于砖、石、砌体等需要通过砂浆来连接，但是它们之间的粘结力较弱，在地震作用或较大荷载的作用下，很可能出现裂缝甚至倒场，可以通过采用配筋砌体或者具有高粘结性的砂浆来提高体结构的抗拉压、抗剪等力学性能；施工技术在砌体工程中是不可小视的，施工人员的熟练程度、技艺精湛与否将会直接影响到结构的安全性，并且体结构施工劳动量大，生产效率低。

二、砌体结构的设计

我国建筑工程涉及的结构样式越来越多，高层建筑物广泛建造之后，钢筋混凝土结构、钢结构逐渐取代了传统的筑造方式。但是，砌体结构仍然是建筑行业常用的结构之一，为设计人员提供了一种常见的结构方案，尤其是体结构发展到与钢筋混凝土结构、钢结构配合使用，发挥各自的优势时，使用更加广泛。比如房屋建筑中常用的砌体结构指的是墙、柱等建筑物主要受力构件采用砌体结构的，而屋面板、梁、基础一般采用钢筋混凝土结构的。砌体结构材料以砖、砌块石、水泥混合砂浆为主，并以钢筋、混凝土、钢材等配制使用，其设计要点如下。

1.地基基础的设计

地基基础设计人员需要仔细分析勘察报告，综合考虑建筑物所处区域的地质条件是否有利，地基承载力是否足够，是否会产生不均匀沉降等，确定是否需要进行地基处理，是否需要加强地圈梁等，并分析地下水、土是否具有腐蚀性，确定是否需要对基础采取防腐蚀措施，确保基础的耐久性满足要求。

2.上部结构的设计

设计时，要使用PKPM软件进行建模计算，要注意计算结果中墙及柱的高厚比、大梁下的局部受压、墙及柱的强度计算、稳定计算是否满足，尤其要注意抗震验算是否满足。此外某些特殊部位还要进行必要的加强。比如多孔砖砌体结构在过梁下至少三皮砖应采用实心砖筑、顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M7.5（Mb7.5、Ms7.5）、底层第一 、二开门窗洞处应设置通长钢筋混凝窗台梁等。

三、配筋式砌体的设计

国内早些时期建成的一批建筑物，因建造条件有限，多数采用了砌体结构组成，遇到强大的外力作用会发生各种病害现象。为了让砌体结构与钢筋混凝土结构的优点全面发挥，设计人员整合了两种结构的各自特点，由此产生了配筋砌体结构。由于配筋砌体在砌体中配置了钢筋，其承载力和变形能力都显著增强，改变了纯砌体结构的脆性性质。配筋砌体结构主要包括：网状配筋砖砌体、组合砖体、砖体和钢筋混凝土构造柱组合墙体、配筋砌块砌体剪力墙等。设计环节应重点考虑其对普通砌体结构的加强。设计时往往在体结构关键部位，或者受力不满足的部位采用配筋砌体结构。

1.配筋砌体的设置

在多层砌体结构的计算中，常常会发现某些重要墙的抗震验算过不去，这时就需要通过把这些墙肢设为网状配筋砖体墙，这时计算就能通过了。有时为了加强底部几层的抗震能力，要把底部几层设为组合砖砌体或者配筋块体的这就是说配筋体一般设在砌体结构的关键部位，而不是整个结构都用砌体的这样既使结构更加坚固，能满足设计要求，也比其他结构更经济

2.配筋砌体的计算及构造要求

配筋砌体构件的设计计算也可使用PKPM软件完成，主要是进行承载力的计算等。要重点注意各种配筋砌体构件的构造要求，比较繁杂。比如组合砖体面层混凝土强度等级宜采用C20.面层水泥砂浆强度等级不宜低于M10。当组合砖彻体构件一侧竖向受力钢筋多于4根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋等。

四、构造柱的设计要点

随着社会经济的发展，砌体结构的抗震能力要求越来越高，砌体房屋需设置构造柱以增加抗震能力。构造柱是体结构设计的一个关键环节，很大程度上影响了砌体建筑的抗震能力。无论是无筋砌体结构或配筋体结构，其构造柱设计要点如下。

1.构造柱的设置

根据《砌体结构设计规范》及《抗震设计规范》的规定，各类砖砌体结构都应设置钢筋混凝土构造柱。构造柱的设置主要遵循以下原则：

（1）受力较大处或不均匀处设置。如规表10.2.4中较大洞口两侧设置构造柱。

（2）结构刚度、质量不均匀时应增加构造柱设置。

（3）砖强度较低时应增加构造柱设置。如砌规10.2.4条规定当砌体的抗剪强度仅达到普通粘土砖砌体的70%时，应根据增加一层的层数设置构造柱。

2.构造柱的构造规定

（1）砌体结构中的构造柱因为不是用来承担竖向荷载的，只是起增加抗击剪力、地震作用等横向作用的能力的一种辅助构件。所以尺寸和配筋都不宜做得太大。24墙中构造柱一般尺寸为240×240，配筋一般为4A14。这也是构造柱区别于框架柱的主要特征。

（2）构造柱与墙连接处应成马牙楼。施工时应先砌墙后浇构造柱。

（3）构造柱可单独设置基础。但应深入室外地坪下500mm，或与埋深小丁500mm的基础圈梁相连。

五、结语

砌体结构作为一种传统结构形式应用在我们生活中，随着国家的进步，科技的飞速前进，砌筑材料和筑施工要求也有了显著的完善，再也不是单一的砌筑结构，经过不断的发展完善之后，它凭借白身的优势得以在建筑行业占有一席之地。了解体结构的特点，质量控制要点后才能提出合理有效的防范措施，使得人们在多功能的建筑物中快乐生活，社会能够和谐发展，国家能够越来越强大。

参考文献

[1]黄建峰浅谈建筑结构的主要形式及相关特点-现代交通科技，2011，32（8）：43-45

[2]黄羚玉敏我国建筑工程中砌体结构的优缺点分析.计算机辅助工程，2011，20（11）：36-39