董鏘泓
內(nèi)蒙古大學(xué) 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000
砌體構(gòu)造是由石砌體或磚塊砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造而成的建筑構(gòu)造,在中國(guó)有比較長(zhǎng)久的使用歷史,舉世矚目的萬(wàn)里長(zhǎng)城工程便是關(guān)于砌體構(gòu)造的光輝記載。建國(guó)以來(lái),砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造理論仍舊受到了建筑工程的廣泛關(guān)注。目前,中國(guó)在砌筑機(jī)構(gòu)理論方面也取得了很大的進(jìn)展,在設(shè)計(jì)墻梁結(jié)構(gòu)等方面也達(dá)到了國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)水準(zhǔn)。
目前,我國(guó)為維護(hù)縣城可持續(xù)發(fā)展,改善縣城所面臨的人口流失、老齡空心化等問(wèn)題,明確指出,要以六層建筑為縣城主要新建建筑,使六層以下建筑達(dá)到住宅比率的70%。該政策立足于縣城的人民生活品質(zhì),為該縣加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展,降低該縣人才的流失提出了全新的工作思路。同時(shí),這一政策的提出,也為發(fā)展砌塊結(jié)構(gòu)的建筑模式帶來(lái)了重大的機(jī)遇,尤其對(duì)于多孔磚砌體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),其在6層建筑中的優(yōu)勢(shì)尤為明顯,能夠達(dá)到良好的承重效果、其超高的性價(jià)比,也滿足了縣城建筑的需求[1]。
現(xiàn)代高樓大廈的建筑風(fēng)格雖然在某方面體現(xiàn)了社會(huì)的繁榮發(fā)展,但對(duì)于縣城來(lái)說(shuō),高層建筑在實(shí)現(xiàn)節(jié)約土地的同時(shí)也對(duì)其他社會(huì)服務(wù)提出了挑戰(zhàn),許多縣城無(wú)法在物業(yè)管理、消防器材等方面做到安全保障,難以排除重大隱患的風(fēng)險(xiǎn)。因此,縣“限高”政策是一項(xiàng)具有現(xiàn)實(shí)意義的措施。而對(duì)于縣城建筑來(lái)說(shuō),砌體結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)在材料節(jié)約、工程造價(jià)等方面的諸多優(yōu)勢(shì)都是比較適合其目前的發(fā)展方向的。本文將從縣城限高政策這一角度出發(fā),探究在此背景下砌體結(jié)構(gòu)的未來(lái)發(fā)展方向。
砌體結(jié)構(gòu)指的是一種由磚和灰漿聯(lián)合制成的墻壁,其是建筑工程的重要一環(huán)。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,具有節(jié)省材料與資源的優(yōu)勢(shì),比較滿足國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的需要。因此,這種結(jié)構(gòu)往往存在于我國(guó)大部分地區(qū)的鄉(xiāng)村。不過(guò),這種由磚砌體結(jié)構(gòu)建構(gòu)的房屋也存在有一些無(wú)法忽視的缺陷—其預(yù)防地震性能較差,這主要是由于砌體結(jié)構(gòu)的房屋體積較大而產(chǎn)生的。不過(guò),如今,科技在不斷發(fā)展,砌筑材料和砌筑施工也在逐步改善,砌筑結(jié)構(gòu)也不再是單一結(jié)構(gòu),而是在進(jìn)一步的發(fā)展之后,實(shí)現(xiàn)了鋼筋砼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等配套應(yīng)用,并因此而不斷發(fā)展各自的優(yōu)越性,在目前建筑的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也越來(lái)越普遍。
這種建筑構(gòu)件被廣泛使用于各類施工場(chǎng)地的因素大致包括如下幾方面:首先,材料獲取便捷。采用磚石砌筑結(jié)構(gòu)的住宅大都是要求建造具有相當(dāng)數(shù)量的樓層的建筑物,而且此類建筑物的占地空間相當(dāng)大。這也使得此建筑需要用到大量的建筑材料。不過(guò),砌體房屋結(jié)構(gòu)所使用的材料往往是日常中常見的材料,可以實(shí)現(xiàn)就地取材。這也在很大程度上減少了施工時(shí)間,提升了施工的效率。
(1)原料成本低
就地取材這種方式使得原材料的成本變得十分便宜,再加上免去了運(yùn)輸費(fèi)用,施工效率也得到了快速的提升。隨著施工效率的不斷提升,人工成本也會(huì)得到較好的控制。
(2)經(jīng)久耐用
由于此建筑結(jié)構(gòu)的原材料大多為當(dāng)?shù)氐淖匀徊牧?,因此在自然環(huán)境下的保存時(shí)間會(huì)變的更久,所有,在不考慮其他因素的影響下,這種建筑的壽命往往會(huì)更長(zhǎng)。
(3)具有較強(qiáng)的保溫隔熱性
原材料較高的封閉性以及較弱的聲音傳導(dǎo)性使得此建筑具有較高的保溫以及隔熱性能。尤其是與現(xiàn)在的鋼筋混凝土材料相比,其更能滿足日常人們的生活習(xí)性,使人們享受更加安靜的生活工作條件[2]。
人無(wú)完人,建筑結(jié)構(gòu)也不例外,磚砌體結(jié)構(gòu)的建筑的優(yōu)點(diǎn)雖然讓其得到了廣泛的應(yīng)用,但其所表現(xiàn)出來(lái)的缺陷也不容忽視。
(1)抗震能力較差,本身的結(jié)構(gòu)屬性脆弱,在處于地震或是具有沖擊力的環(huán)境下,極易造成坍塌。尤其是某些地區(qū)的房屋需要面對(duì)巨大的地震危險(xiǎn),這也就要求,其居住的房子需要滿足相應(yīng)抗震要求。雖然中國(guó)大部分城市都位于地震強(qiáng)度偏低的區(qū)位,通常在6-7級(jí)之間。但由于這種結(jié)構(gòu)的建筑在遇到6級(jí)以上的地震時(shí)就會(huì)出現(xiàn)墻壁裂縫等危害,一旦地震幅度超過(guò)了6級(jí),則會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。尤其在建筑物本身的質(zhì)量也出現(xiàn)了一些問(wèn)題的時(shí)候,甚至還會(huì)發(fā)生倒塌的災(zāi)害發(fā)生,從而導(dǎo)致了大批人員的死亡。
(2)由于自身重量過(guò)大。較大的自身重力使得建筑物整體的重力也相當(dāng)大,所以,在建設(shè)這些結(jié)構(gòu)巨大的房屋上是極其考驗(yàn)施工人員的體力,相應(yīng)的還會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生極大的要求,保證地基不會(huì)因房屋的自身重量而產(chǎn)生地面下沉等問(wèn)題。
在加快縣城低碳發(fā)展意見中提到,縣城中的住宅高度要以六層為主,堅(jiān)持城市建設(shè)的安全底線,嚴(yán)格控制建筑建設(shè)密度和強(qiáng)度,并采取嚴(yán)格控制縣城住宅建設(shè)高度的方法,使縣城經(jīng)濟(jì)建設(shè)和自然環(huán)境相互和諧。切勿,貪大求洋、無(wú)序發(fā)展。提出這一發(fā)展措施的其主要原因在于:
(1)住宅的高度要和縣城滅火救災(zāi)實(shí)力相符。某研究院顧問(wèn)指出,當(dāng)前一般縣城的消防云梯通常控制在約五十米的高度上,而受到不同地區(qū)的地勢(shì)以及其他原因的影響,實(shí)際高度有所降低。所以,控制新建縣城住宅高度,是保護(hù)城市消防安全工作中的一項(xiàng)重要舉措。其次,由于很多縣城建筑都有著屬于自身的地方風(fēng)味,因此減少住宅高度也可以在一定程度上保存原縣城的獨(dú)特景觀,進(jìn)而促使新建建筑和原始景觀有機(jī)融為一體,以更好反映地方特征、民族特色和時(shí)代風(fēng)貌[3]。
(2)“限高”有利于減少碳排放。限制縣城住宅高度的這一做法將會(huì)降低縣城的容積率,使單位面積內(nèi)的碳排放量減少,在一定程度上優(yōu)化了縣城的居住環(huán)境,推動(dòng)其朝著綠色低碳的方向發(fā)展。
(3)“縣城限高”是燒結(jié)磚產(chǎn)品機(jī)構(gòu)調(diào)整的重大轉(zhuǎn)折,也是發(fā)展燒結(jié)多孔磚和砌塊千載難逢的機(jī)遇。首先,燒結(jié)磚瓦是一種具有優(yōu)良性質(zhì)的建筑材料,其已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史了。其次,燒結(jié)制品這種建筑材料的耐久性比較高,能在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)還保持著相當(dāng)完好的結(jié)構(gòu)特性,可以保證最佳的居住環(huán)境。同時(shí),其自然的色彩、質(zhì)感和形狀紋理都具有很強(qiáng)的裝飾特性;其毛細(xì)氣孔的"呼吸"特點(diǎn)與抗氣候腐蝕能力相結(jié)合,增加了建筑的強(qiáng)度;最后,這種原材料來(lái)源廣泛、功能多,還具有低成本、多用途、等生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn),都是其他墻材產(chǎn)品無(wú)法做到的,目前為止還沒有出現(xiàn)一種墻材產(chǎn)品能夠?qū)⑵涮娲?/p>
“低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展模式要求人們要在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)下控制溫室氣體的排放,達(dá)到污染物的較少排放甚至是零排放。是以低能耗、低污染.低排放為準(zhǔn)則的重大措施。“低碳經(jīng)濟(jì)”并不是指毫無(wú)原則的嚴(yán)格限制高耗能行業(yè)的發(fā)展,而是要求行業(yè)必須要在有效防治污染,保證行業(yè)發(fā)展的情況下,將能耗減至最低,從而使污染的排放量減至最小化。目前,磚瓦產(chǎn)業(yè)中的新型技術(shù),就能夠保證生產(chǎn)能力的情況下實(shí)現(xiàn)了節(jié)約、利廢,從而生產(chǎn)出了大量?jī)?yōu)質(zhì)的節(jié)能產(chǎn)品,進(jìn)而達(dá)到了對(duì)建筑材料的合理節(jié)約,以實(shí)現(xiàn)節(jié)約減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的方針[4]。
(1)磚混結(jié)構(gòu)在以6層為主的縣城建筑中具有明顯的優(yōu)勢(shì)??h城建筑的限高是6層,比起用鋼筋混泥土這種耗時(shí)成本又高的建筑方式來(lái)說(shuō),砌體結(jié)構(gòu)具有更高的性價(jià)比。雖然其也具有一定的缺點(diǎn),但對(duì)于層高較低,房間面積較小的縣城建筑來(lái)說(shuō),其完全能夠滿足一般縣城對(duì)房屋建構(gòu)的要求,滿足抗震、隔音等一系列的標(biāo)準(zhǔn)。
(2)6層及以下建筑在不同的抗震要求下,以磚混結(jié)構(gòu)為主要建筑結(jié)構(gòu),而燒結(jié)磚又是砌體結(jié)構(gòu)的重要材料。這種材料以當(dāng)?shù)孛貉惺㈨?yè)巖、工業(yè)廢渣等為主要原料,具備耐火性能好,使用時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了就地取材,施工簡(jiǎn)便。是綜合性能優(yōu)異,造價(jià)低廉的砌體承重材料。另一方面,目前在框架結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用的蒸壓加氣混凝土砌塊.水泥砌塊﹑墻板等墻材產(chǎn)品,由于不能承重,在砌體結(jié)構(gòu)建筑中優(yōu)勢(shì)盡失。
住房主體構(gòu)造:目前,中國(guó)內(nèi)蒙古農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)存住房的主體構(gòu)造形式分為如下幾類:依次是窯洞生土結(jié)構(gòu)、以土坯墻為主要承重構(gòu)件的木屋蓋房屋、四角落地結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu) 。這四種農(nóng)村住宅中普遍沒有設(shè)置房屋地基,極少部分設(shè)置了毛石基或磚石結(jié)構(gòu)基。因?yàn)閴w質(zhì)量等原因,農(nóng)村整體住房很容易在嚴(yán)寒氣候、風(fēng)沙侵蝕等自然環(huán)境侵蝕的情況下,產(chǎn)生土壤侵蝕、截面積減少以及不均勻的沉降現(xiàn)象等情況問(wèn)題。
地震情況以及房屋對(duì)抗震性能的分析:在中國(guó)歷史上,內(nèi)蒙古地區(qū)是比較容易出現(xiàn)地震的地區(qū),其也曾經(jīng)發(fā)生過(guò)幾次破壞性嚴(yán)重的地震。20世紀(jì)相繼發(fā)生了10次6級(jí)以上地震,給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成極大的損失,由此也引起了社會(huì)和民眾對(duì)地震工作的廣泛關(guān)注。其次,從上述對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)房屋現(xiàn)狀的分析中可以看出,砌體結(jié)構(gòu)是我國(guó)村鎮(zhèn)地區(qū)數(shù)量最多的結(jié)構(gòu)類型之一,但是由于大多數(shù)砌體結(jié)構(gòu)為村民自建,其在材料強(qiáng)度、施工規(guī)范甚至是構(gòu)造措施等方面都存在著不同的問(wèn)題,導(dǎo)致抗震性能十分不理想,在遭遇地震時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的損害甚至是倒塌。
除了對(duì)于綠色發(fā)展的關(guān)注,我們還應(yīng)該注意的是建造成果的質(zhì)量問(wèn)題。目前,相對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)建筑成本低、便于建造等優(yōu)點(diǎn),其強(qiáng)度低、耐久性差的缺點(diǎn)更為顯著。因此。材料的更新以及技術(shù)的升級(jí)以及成為目前限制建筑技術(shù)發(fā)展的重要因素。
目前,相對(duì)于其他發(fā)達(dá)國(guó)家的砌體建筑材料來(lái)說(shuō),我國(guó)的砌塊建筑材料抗拉強(qiáng)度較低,耐久性也較差。不過(guò),我國(guó)幅員遼闊,近年來(lái)出現(xiàn)了很多具有地域特色的墻體塊材,能夠?qū)崿F(xiàn)砌體材料的因地取材,例如我國(guó)西北部的黏土資源豐富,十分方便高黏土材料、高孔隙率的保溫磚的發(fā)展;而在我國(guó)東北部地區(qū),就比較適合發(fā)展以混凝土、工業(yè)廢料為主的塊材。其次,從目前看來(lái),發(fā)展干拌砂漿具有較好的前景。它是一種預(yù)先將各種原材料在干燥狀況下攪拌好的水泥包,在施工或應(yīng)用時(shí),直接加水拌和即可,打破了以往現(xiàn)場(chǎng)配制的傳統(tǒng)方法,在未來(lái),一旦這類型水泥代替了傳統(tǒng)水泥,將會(huì)為砌體結(jié)構(gòu)的建造工作提供了很大的方便。
另外,為貫徹可持續(xù)發(fā)展觀念,我國(guó)現(xiàn)階段的施工材料已經(jīng)有了很大的改善及應(yīng)用,粉灰煤就是其中一種,其是煤燃燒后的殘留物,也使現(xiàn)代火力發(fā)電中經(jīng)常產(chǎn)生的工業(yè)廢物。不過(guò),實(shí)踐證明,將其加入到混凝土當(dāng)中,可以起到增加材料的強(qiáng)度與耐久性的作用,無(wú)疑又為砌體工程節(jié)約了一定的成本,與此同時(shí)這種建筑方式也為社會(huì)處理工業(yè)污染物提供了新思路。
上述分析也充分證明,抗震能力較弱是砌體結(jié)構(gòu)的一大致命弱點(diǎn),現(xiàn)代砌體建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)從不同的方面開始對(duì)其進(jìn)行改善,不過(guò),在砌筑結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)建中還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):
首先,重視構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置。多次震害調(diào)查都顯示出,圈梁結(jié)構(gòu)可以在多層砌體構(gòu)造中形成良好的避震效應(yīng),并在一定程度上增強(qiáng)了房屋的防震能力。其原理是,基于圈墻的制約作用,將樓蓋與縱、橫向墻體形成箱形空間結(jié)構(gòu),制約了預(yù)制板的散落,并降低了砌體平面坍塌的可能性,[5]從而充分帶動(dòng)了各片墻體的整體抗震能力。然后,再利用圈墻與構(gòu)造柱共同對(duì)墻面的約束,抑制外墻裂縫的發(fā)展,并由此增強(qiáng)了外墻的穩(wěn)定性和變形能力。同時(shí)設(shè)置圈墻還有助于降低建筑抗震時(shí)的地基不均勻沉陷收縮力和土壤地表裂縫對(duì)樓房結(jié)構(gòu)的影響,尤其是在房蓋與基礎(chǔ)頂面處的圈墻,顯著的增強(qiáng)了樓房的豎向強(qiáng)度和防止地面不均勻沉降的能力。
第二,提高砌體房屋的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。房屋是由縱、橫承重結(jié)構(gòu)與樓蓋所構(gòu)成的一種結(jié)構(gòu)體系,它可以抵御地震影響的系數(shù)是由其構(gòu)件的總體穩(wěn)定性及其構(gòu)件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度決定的。剛性樓蓋的建設(shè),可以確保各種抗側(cè)力構(gòu)造按照自身要求對(duì)震害效果做出合理的分配。而現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的樓板以及屋蓋也是一個(gè)具有高度符合抗震規(guī)范的抗震構(gòu)造,不僅可以克服滑動(dòng)、散落等的問(wèn)題,還可以提高房屋的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和樓板的強(qiáng)度,對(duì)同一平面上墻體對(duì)齊條件也有了相應(yīng)的放寬。
目前,還不能發(fā)現(xiàn)任何一類建筑材料可以同時(shí)保證建筑節(jié)能、保溫隔熱、外墻的保溫、強(qiáng)度等有關(guān)內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)。所以為了使墻體達(dá)到人們所必須的功能特性,就要通過(guò)特性復(fù)合來(lái)實(shí)現(xiàn)上述要求。如鋼絲網(wǎng)水泥夾芯板。此外,現(xiàn)場(chǎng)在進(jìn)行濕作業(yè)抹灰之后,仍無(wú)法克服墻面產(chǎn)生龜裂的現(xiàn)狀。這也就表明,推廣復(fù)合型技術(shù)砌筑墻材,是砌體施工發(fā)展的新趨勢(shì)。
由于歷史文化、地理環(huán)境等因素的影響,我國(guó)對(duì)于砌體的需求量大,歷史的智慧已經(jīng)給我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)帶來(lái)不少的啟發(fā),其未來(lái)的發(fā)展前景也是其他國(guó)家所不具有的。目前,不斷的實(shí)踐與研究已經(jīng)為我們帶來(lái)了多樣化的高強(qiáng)砌體材料,從砌體材料的發(fā)展歷程來(lái)看,當(dāng)今的砌體材料無(wú)論從理論上還是工藝上都有了突飛猛進(jìn)的變化,而這些材料的出現(xiàn)及運(yùn)用也十分符合世界所提倡的綠色發(fā)展。那么基于此原因,我國(guó)就更應(yīng)該清晰地認(rèn)識(shí)到目前的發(fā)展現(xiàn)狀,積極做出改變與應(yīng)對(duì)。趁著如今砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展的熱潮,努力提高其應(yīng)用技術(shù)的推進(jìn),為人類文明發(fā)展做出貢獻(xiàn)。