砌体结构论文篇(1)

关键词：砌体结构砌块绿色材料发展过程发展方向

砌体结构是最古老的一种建筑结构。我国的砌体结构有着悠久的历史和辉煌的纪录。在历史上有举世闻名的万里长城，它是两千多年前用“秦砖汉瓦”建造的世界上最伟大的砌体工程之一；建于北魏时期的河南登封嵩岳寺塔为高40米的砖砌密檐式塔；建于隋大业年问的河北赵县安济桥，净跨37.37米，全长50.82米，宽约9米，拱高7.2米，为世界上最早的空腹式石拱桥，该桥已被美国土木工程学会选为世界第12个土木工程里程碑；还有如今仍然起灌溉作用的秦代李冰父子修建的都江堰水利工程；所有这些都是值得我们自豪和继承的。解放后我国在砌体结构方面更有了很大的发展，下面分三个方面来概括介绍。

1．砌体结构用量大、范围广

解放以来，我国砖的产量逐年增长，1990年砖产量增长到6200亿块，是世界其它各国年产量的总和。全国基本建设中，将砌体作为墙体的已占90％左右。在办公室、住宅等民用建筑中大都是采用砌体结构，50年代砌体结构的房屋一般只能建到4～5层，而现在很多城市已可建到7～8层。我国许多中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房及影剧院、食堂、仓库等建筑也广泛采用砖墙、柱承重结构。砌体结构还用于建造各种构筑物，如烟囱、排气塔、粮仓、水渠等。此外我国在古代建桥技术的基础上还建造了多座100米以上的石拱桥，有些还在不同方面创造了世界纪录。我国积累了在地震地区建造砌体结构房屋的宝贵经验，我国的绝大多数大中城市在6度或6度以上地震设防区，在地震裂度≤6度地区的砌体结构经受了地震的考验。经过对设计和构造的处理，还在7度区和8度区建造了大量的砌体房屋。据不完全统计，从80年代初至今，我国主要大中城市建造的多层砌体结构房屋已达70～80亿平方米。

2．新型材料和技术的应用

60年代以来，我国粘土空心砖（多孔砖）的生产和应用有了很大的发展，在南京建造了8层空心砖承重的大桥旅馆。当时空心砖孔洞率为22％，与实心砖强度等效，但可减轻自重17％，减少墙厚20％，节省砂浆20％～30％，砌筑工时少20％～25％，墙体造价降低19％～23％。根据进一步节能要求，近年来我国在消化吸收国外先进技术的基础上，制造出规格为280mm×2~XlU1]×19、孔洞率为40％的烧结保温空心砖(块)，这种保温砖的密度为1012kg／m3，抗压强度10．5MPa主要力学和热工性能指标接近或达到国际同类产品的水平。同时《多孔砖砌体设计与施工技术规程》行业标准为这种砖的推广创造了条件。近10多年来，采用砼、轻骨料砼或加气砼，以及利用砂、各种工业废料、粉煤灰、煤矸石等制成无熟料水泥砼砌块或蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砖、砌块等在我国有较大的发展。砌块种类、规格很多，其中以中、小型砌块较为普遍，在小型砌块中又开发出多种强度等级的承重砌块和装饰砌块。据不完全统计，1996年全国砌块总产量约为2500万立方米，各类砌块建筑约5000万平方米。近十年砼砌块与砌块建筑的年递增率都在20％左右，尤其在大中城市中推广特别迅速。这些砌块建筑大多是多层的，至于中高层、高层砌块建筑我国于80年代就着手进行试点工作，在几座城市都做了试验楼，为我国中高层砌块建筑的发展做了开创性的工作。90年代初期，在总结国内外配筋砌块结构的配套材料、配套应用技术的研究上获得了突破，在此基础上开展了更具有代表性、针对性的试点工程。试点工程实践证明，中高层配筋砌块建筑具有明显的社会经济效益。因此将中高层配筋砌块结构体系纳入我国砌体结构设计规范中是理所当然的。砌块作为粘土砖的主要替代材料，在某些功能上强于粘土砖，发展前景是非常好的。和约束配筋砌体对应的是所谓均匀配筋砌体，即国外广泛应用配筋砼砌块剪力墙结构，这种砌体和钢筋砼剪力墙一样，对水平和竖向配筋有最小含钢率要求，而且在受力模式上也类同于砼剪刀墙结构，它是利用配筋砌块剪力墙筋砌块剪力墙承受结构的竖向和水平作用，是结构的承重和抗侧力构件。配筋砌体强度、延性好，和钢筋砼剪刀墙性能十分类似，可以用于大开间和高层建筑结构。我国从80年代初期主持编制国家标准《配筋砌体设计规范》起，对配筋砌体进行了较为系统的试验研究，结果表明用配筋砌体可建造一定高度的既经济又安全的建筑结构。

3．砌体结构理论的发展

1950年以前。我国可说谈不上有系统的砌体结构设计理论。国家建设部于1956年批准在我国推广应用原苏联《砖石及钢筋砖石结构设计标准和技术规范》。60～70年代初，在我国有关部门的领导和组织下，在全国范围内对砖石结构进行了比较大规模的试验研究和调查，总结出一套符合我国实际，比较先进的砖石结构理论、计算方法和经验。在砌体强度计算公式、无筋砖体受压构件的承载力计算、按弹性方案考虑房屋的空间工作，以及有关构造措施方面都具有我国特色。

4．对我国砌体结构的展望

砌体结构是由砌块和砂浆砌筑而成的构件，而砌块有多种材料的砌块，我国最古老的砌块即为砖和石。几千年来，由于砖、石具有良好的物理性能，可就地取材、生产和施工方法简便，造价低廉等优点，所以至今仍为我国主导的建筑材料。解放后我国也确实研制出多种材料的砌块，但都存在着自重大、强度低、生产耗能高、毁田严重、机械化水平低、耐久和抗震性能差的特点，所有这些都抑制着砌体结构的发展。因此，我们要针对这些问题，做好以下几方面的工作。

4．1发展高强轻质的砌体材料

目前我国的砌体材料与发达国家相比存在着强度低、耐久性差的问题。如粘土砖的抗压强度。我国一般为7．5～15Mpa，承重空心砖的孔隙率≤25％，体积质量一般为4KN／m3。而发达国家的砖抗压强度一般均达到30～60Mpa，甚至可达到100Mpa，承重空心砖的孔洞率可达到40％～60％，体积质量一般为1．3KN／m3，最轻的可达到0．6KN／m3。根据国外的经验和我国的条件，只要在配料、成型、烧结工艺上进行改进，可显著提高砖的强度和质量。如中美合资大连太平洋砖厂生产的百岩砖强度可达20100Mpa。这种材料强度高、耐久性和耐磨性好，并且有独特的色彩，可作为清水墙和装饰材料。根据我国对粘土砖的限制政策，可因地制宜，就地取材，在粘土较多的地区发展高强度粘土砖、高空隙率的保温砖和外墙装饰材料等。而在少粘土的地区大力发展高强砼砌块，承重装饰砌块和利用废材料制成的砌块等。在发展高强块材的同时，也需研制高强度等级的砌筑砂浆。目前最高等级的砂浆强度为M15。要与高强度的块材相匹配时需开发大于M15的高强度砂浆。我国的《砼小型空心砌块浆和灌孔砼》行业标准中砂浆的强度等级为M5～M30，灌孔砼的强度等级为C20～C40，这是砼砌块配套材料方面的重要进展，对推动高强材料结构的发展起着重要的作用。据预测，干拌砂浆和商品砂浆具有很好的市场前景。干拌砂浆把所有配料在干燥状态下混合装包供应，现场按要求加水搅拌即可。天津舒布洛克水泥砌块公司已供应这种干拌砂浆，价格比普通砂浆约高0.2％左右。商品砂浆的优点同商品砼一样，这类砂浆一旦取代传统砂浆，将是一个巨大的变化。

4．2积极开发研究节能环保的新型材料

1988年第一次国际材料研究会议上首次提出“绿色建材”的概念，1992年联大巴西里约热内卢以“环境和发展”为主题的各国首脑会议通过了“21世纪议程”宣言，确认了“可持续发展”的战略方针，其目标是依据环境再生，协调共生，持续自然的原则，尽量减少自然资源的消耗，尽可能对废弃物再利用和净化，保护生态环境，以确保人类社会的可持续发展。近年来，发达国家在实施《绿色建材》计划上取得了较大的进展，我国以1992年联合国环境与发展首脑会议为契机，遵循同志的“经济的发展，必须与人口、环境、资源统筹考虑，决不能走浪费资源和先污染后治理的老路，更不能吃祖宗饭，断子孙路”的指示精神，迅速行动起来，积极研制“绿色建材”产品，并取得了一定的效果。我国现已加大力度限制高能耗、高资源消耗、高污染、低效益的产品的生产。如对粘土砖（按1996年生产6000亿块粘土砖就毁掉10万多亩农田、耗能6000万吨标准煤）国家早就出台了限制政策。近年来力度更大，一些地区如上海、北京等在建筑上不准采用粘土实心砖，其实这也就间接促进了其它新型建材的发展。如蒸压灰砂废渣制品、利用页岩生产多孔砖、废渣轻型砼墙板、GRC板、蒸压纤维水泥板、复合墙板和砌块就是近几年发展起来的几种新型建材制品。

4．3进一步加强配筋砌体和预应力砌体的研究

我国虽已初步建立了配筋砌体结构体系，但需研制和定制生产砌块建筑施工用的机具，如铺砂浆器、小直径振捣棒、小型灌孔砼浇注泵、小型钢筋焊机、灌孔砼检测仪等。这些机具对保证配筋砌块结构的质量至关重要。这种砌体的原理同预应力砼，能明显改善砌体的受力性能和抗震性能。国外在预应力砌体和配筋砌体方面的水平很高。我国直到最近才有少数专家对其研究。

4．4加强砌体结构理论的研究

进一步研究砌体结构的破坏机理和受力性能，通过数学和力学模式，建立完善而精确的砌体结构理论，是全世界各国都关心的课题。我国在这方面有较好的基础，但目前跟发达国家相比还有较大的差距，因此应继续加强这方面的工作，加强对砌体结构的试验技术和数据处理的研究对促进砌体结构发展有着深远的意义。

参考文献

【1】施楚贤．砌体结构理论与设计【M】．北京：中国建筑工业出版社，1992年

【2】丁大均．砌体结构教学刍议【J1】．建筑结构，1999年

砌体结构论文篇(2)

砌体的裂缝是质量问题最常见的现象，砌体的强度不足、变形、失稳、损伤和可能出现的局部倒塌等情况也可通过出现的裂缝形态来分析和辨别。现将砌体的裂缝类型及原因归纳如下：

1.1温度变形

1.1.1因日照及气温变化，不同材料及不同结构部位的变形不一致，同时又存在较强大的约束。

如平顶砖混结构顶层砖墙因日照及气温变化和两种材料的温度线膨胀系数不同，造成屋盖与砖墙变形不一致所产生的裂缝，位置多在两端顶层墙体上。

1.1.2温度或环境温差太大。

如房屋长度太长，又不设置伸缩缝，造成贯穿房屋全高的竖向裂缝，位置常在纵向中部。

1.1.3砖墙温度变形受地基约束。

如北方地区施工期不采暖，砖墙收缩受到地基约束而造成窗台及其以下砌体中产生斜向或竖向裂缝。

1.1.4砌体中的混凝土收缩（温度与干缩）较大。

如较长的现浇雨篷梁两端墙面产生的斜裂缝。

1.2地基不均匀沉降

1.2.1地基沉降差较大。

如长高比较大的砖混结构房屋中，中部地基沉降大于两端时产生八字裂缝；地基两端沉降大于中间时，产生倒八字裂缝；地基突变，一段沉降较大时，产生竖向裂缝。

1.2.2地基局部塌陷。

如位于防空洞古井上的砌体，因地基局部塌陷而裂缝。

1.2.3地基冻胀。

如北方地区房屋基础埋深不足，地基土又具有冻胀性，导致砌体裂缝。

1.2.4地基浸水。

如填土地基或湿陷黄土地基局部浸水后产生不均匀沉降使纵墙开裂。

1.2.5地下水位降低。

如地下水位较高的软土地基，因人工降低地下水位引起附加沉降导致砌体开裂。

1.2.6相邻建筑物影响。

如原有建筑物附近新建高大建筑物造成原有建筑产生附加沉降而裂缝。

1.3结构荷载过大或砌体截面过小

1.3.1抗压抗弯抗剪抗拉强度不足。

如中心受压砖注的竖向裂缝；砖砌平拱抗弯强度不足产生竖向或斜向裂缝；挡土墙抗剪强度不足而产生水平裂缝；砖砌水池池壁沿灰缝的裂缝。

1.3.2局部承压强度不足。

如大梁或梁垫下的斜向或竖向裂缝。

1.4设计构造不当

1.4.1沉降缝设置不当。

如沉降缝位置不设在沉降差最大处；沉降缝太窄，高层房屋沉降变形后，低层房屋随之下沉砌体受挤压而开裂。

1.4.2建筑结构整体性差，如混合结构，建筑中，楼梯间砖墙的钢筋混凝土圈梁不闭合而引起的裂缝。

1.4.3墙内留洞。

如住宅内外墙交接处留烟囱孔影响内外墙连接。使用后因温度变化而开裂。

1.4.4不同结构混合使用，无适当措施。如钢筋混凝土墙梁挠度过大引起墙体裂缝。

1.4.5新旧建筑连接不当。

如原有建筑扩建时，基础分离而新旧砖墙砌成整体，使结合处产生墙体裂缝。

1.4.6留大窗洞的墙体构造不当，如大窗台墙下，上宽下窄的竖向裂缝。

1.5材料质量不良

1.5.1砂浆体积不稳定。

如水泥安全性不合格，用硫含量超标的硫铁矿渣代砂引起砂浆开裂。

1.5.2砖体积不稳定。

如使用出厂不久的灰砂砖砌墙，因收缩不一致较易引起裂缝。

1.6施工质量低劣

1.6.1组砌方法不合理，漏放构造钢筋。

如内外墙不同时砌筑，又不留踏步式接茬，或不放拉接钢筋，导致内外墙连接处产生通长竖向裂缝。

1.6.2砌体用断砖，墙中通缝重逢较多。

如某单层厂房围护外墙因集中使用断砖而裂缝。

1.6.3留洞或留槽不当。

如某办公楼在500mm宽窗间墙留脚手眼，而导致砌体开裂缝。

1.7地震和工程振动

1.7.1地震。

如多层砖混结构宿舍在强烈地震下产生的斜向或交叉裂缝。

1.7.2无下弦人字木屋架。

如顶层人字木无下弦屋架，在地震时产生水平推力，顶部墙体出现纵向水平裂缝顶层墙角在地震时出现角部V形裂缝。

1.7.3不均匀震陷。

如楼盖有圈梁，地震时一侧震陷较大窗间墙出现斜裂缝。

1.7.4机械振动。

如某工程附近爆破所造成的裂缝。

2砌体强度不足

2.1设计截面太小，承载力不够；

2.2水电暖卫设备留洞留槽削弱墙截面太多；

2.3材料质量不合格，如砌体用砖和砂浆强度等级不符合设计要求，采用不符合标准的水泥和掺和料等；

2.4施工质量差，砂浆饱满度严重不足，施工时砖没有浸水，引起灰缝强度不足等。

3局部损伤或倒塌

3.1墙体由于施工或使用中的碰撞冲击而掉角穿洞甚至局部倒塌；

3.2墙体在使用过程中受到酥碱腐蚀，使得部分墙体严重损伤；

3.3冬季采用冻结法施工，解冻期无适当措施，导致砌体墙倒塌。

4砌体错位、变形

4.1砌体墙高厚比过大导致使用阶段失稳变形。

4.2施工质量问题。

如墙体出现竖向偏斜，使用后受力而增加变形，甚至错动；

4.3施工顺序不当，如纵横墙不同时咬槎砌筑，导致新砌体墙平面外变形失稳；

4.4施工工艺不当，如砂灰砖砌筑，导致砌筑时失稳。

综上所述，设计不当、材料不良、施工低劣和地震及机械振动造成的裂缝比较容易观察和判断。砌体最常见的裂缝原因是温度变形和地基不均匀沉降引起的，但也有因荷载过大或截面过小导致的裂缝，其危害性往往严重。

砌体结构论文篇(3)

关键词：土木工程；砌体结构；教学改革

中图分类号：TU-4；G420文献标志码：A文章编号：10052909（2012）06007303砌体结构是砖砌体、砌块砌体、石砌体建造的结构的统称。对房屋而言，砌体结构是指以块材和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。大多数民用房屋的竖向承重结构是由砌体材料砌筑而成的承重墙体，而屋盖和楼盖采用钢筋混凝土材料建造，这种房屋称为混合结构房屋［1］。砌体结构在中国应用广泛，这是因为它容易就地取材，具有较好的耐久性及化学稳定性和大气稳定性，保温隔热性能好，且水泥、钢材、木材价格便宜。

在土木工程专业课程体系中，混凝土结构、砌体结构和钢结构是三大结构课程。其中，砌体结构课程所占课时较少，且学校一般不安排做砌体结构房屋的课程设计，因此容易引起学生对砌体结构课程不够重要的误解。实际上，砌体结构是土木工程重要的一门专业课，课程不但理论性强，而且与实践联系紧密。在较少的学时下，只有精心选择教学内容，积极探索教学方法，才能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，把学生培养成能设计、懂施工、会管理适应社会经济发展的有用人才。

笔者结合实践就砌体结构课程教学内容和教学方法的改革进行了探讨。

一、教学内容改革

为了提高课程教学质量，培养学生工程综合能力，需要对现有的教学内容进行改革。由于砌体结构是由块体和砂浆两种性质截然不同的非均质材料组成，其设计方法建立在试验分析和经验基础上，理论推导较少。从某种程度上讲，砌体结构房屋、概念设计和构造措施比计算更为重要［2］。但是在以往的教学中，由于学时数所限，教师只讲授砌体力学性能和构件承载力计算等基本知识，较少涉及构造措施等内容。笔者建议适当压缩原教学内容的学时数，补充砌体结构抗震设计内容。在课堂上应讲解结构的震害分析与概念设计，以及多层砌体房屋抗震构造措施。另一方面，教师在讲课过程中，应紧密结合现行规范，分析工程结构设计实例，比较新旧规范的区别，对教材的内容予以拓宽和加深。这一点在混凝土结构设计课程中强调得比较多［3］，砌体结构课程也应如此。笔者建议在绪论课上补充新规范［4］简介：新规范增添了成熟的可推广应用的新型材料；修订了部分砌体强度的取值并对砌体强度调整方法进行了简化；增加了提高砌体耐久性的有关规定；完善了砌体结构的构造要求；增补了防止或减少墙体开裂的措施；扩大了配筋砌块砌体结构的应用范围；完善了砌体结构的抗震设计方法。新规范技术先进、可操作性强，比2001版规范［5］更全面、科学，对推广砌体结构新材料、新技术，提高砌体结构设计水平，增强砌体结构防灾能力，保证砌体结构建设质量具有重大意义。

通过教学内容的改革，可以提高学生的学习兴趣，扩大学科视野，使学生认识到现代砌体结构设计的丰富内容和先进技术，从而促使学生努力学习专业知识，提高自身专业水平。

二、教学方法改革

12高等建筑教育2012年第21卷第6期

李璟砌体结构课程教学改革探讨

教学方法是教师和学生为实现教学目的、完成教学任务所采取的工作方式。教学方法是联系教师与学生的重要纽带，是教师完成教学任务的必要条件，也是提高教学质量和提高教学效率的重要保证。笔者通过课堂教学实践，提出以下适用于砌体结构课程的教学方法。

（一）启发式教学

启发式教学，就是根据教学目的、内容、学生的知识水平和认知规律，运用各种教学手段，采用启发引导办法传授知识、培养能力，使学生积极主动地学习，以促进身心发展［6］。

对于该门课程中需要理解的内容，学生应该先理解再记忆，只有知道了“为什么”，才能牢牢地记住和掌握。例如，当砌体结构沿着水平方向弯曲时，可能出现两种破坏形式——沿齿缝截面和沿竖向灰缝截面，相应的弯曲抗拉强度分别为f1和f2。教师可以先问学生：在这种情况下，砌体结构的弯曲抗拉强度怎样确定？学生往往会回答：对于材料强度，宁愿保守地估计其值，所以取min{f1，f2}。然后教师可以引导学生通过列表达式来理解，设砌体结构最大应力为σmax，要避免发生沿齿缝截面的破坏，需满足σmax≤f1；要避免发生沿竖向灰缝截面的破坏，则σmax≤f2。这时候学生知道两个条件需同时满足，所以σmax≤min{f1，f2}。接着教师可以采用混凝土结构课程的例子让学生思考：一根钢筋混凝土简支梁，已知其截面尺寸、配筋情况及加载方式，如何确定其承载力？在教师的引导下，学生认识到：这根梁既可能发生弯曲破坏，又可能发生剪切破坏，所以应首先确定两个承载力——受弯承载力PM和受剪承载力PV。学生还会想到：由于在结构试验中荷载是从零开始逐渐增大，所以肯定先达到两个承载力中较小的一个值而使试件破坏，试件的实际承载力就是min{PM，PV}，而砌体结构也是同样道理。通过这种启发式教学，学生从三个角度全面理解了为什么对于砌体结构弯曲抗拉强度应取两种强度较小的进行计算。

（二）类比法教学

类比法也叫比较类推法，是指由一类事物所具有的某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。其结论必须由实验来检验，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大。

例如，当跨度较大的梁支承于砖墙上时，为了减小砌体局部受压应力，往往在梁支座处设置混凝土垫块，它需要满足刚性垫块的构造要求，其中学生较难理解的是垫块的面积应该大还是小才好，为什么要限制自梁边算起的垫块挑出长度？教师可以采用类比法进行讲解：考虑一个重物下面垫上木板放置在土壤里，参照刚性垫块的构造要求，我们对木板的挑出长度进行限制。在重力作用下，土壤受到压缩，由于木板的挑出长度小，所以其刚度大、弯曲变形小。土壤就像一列弹簧，在受力过程中起支承作用，由于木板上各点的沉降量大体一致，相应的弹簧力——土反力之间的差异也很小，因此这块木板下的土反力可看作均匀分布。这样学生就明白满足刚性垫块的构造要求能使下部砌体结构受到的局压应力沿着梁的横向均匀分布。

（三）重视基本概念和基本原理的讲解

例如，砌体一般作为受压构件，即通常所说的柱子，根据力学性能有短柱和长柱之分。但是，对短柱和长柱的概念没有讲清楚，也没有提及如何判定柱子类型。笔者查阅了文献、资料，向学生讲解砌体柱子类型的划分方法和基本特点：当柱子高厚比β≤3时为短柱，可不考虑构件纵向弯曲对承载力的影响；当330时为细长柱，此时高厚比很大，会发生失稳破坏，工程上应避免使用此类柱子。接着教师可以讲解计算方法：《砌体规范》［5］对无筋砌体受压构件，无论是轴心受压或偏心受压，还是短柱或长柱，给出了统一的承载力设计计算公式。

另一方面，基本原理的讲解也很重要。例如，要解释为什么砌体的抗压强度远小于块体的强度等级，应从单砖在砌体中受力状态的三个方面进行分析：（1）砌体中单砖处于压、弯、剪复合受力状态；（2）砌体中砖与砂浆的交互作用使砖承受水平拉应力；（3）竖向灰缝处应力集中使砖处于不利受力状态。又如，在讲授砌体局部受压计算时，应该突出局压工作原理：由于未直接受压的周围砌体对直接受压砌体的约束作用以及力的扩散作用，使砌体的局部抗压强度有所提高，提高的程度大小，取决于四周的约束情况。

（四）注意课程前后知识的联系

学生通过完成作业掌握了构件受压承载力和局部受压承载力的计算方法，但由于没有认识到前后知识的联系，容易造成分析、计算不够全面。对此，笔者设计了一道作业题：已知柱子截面尺寸、柱高、材料强度等级和柱顶承受的轴向压力，试验算该柱的承载力。从学生作业完成情况看，很多学生只做了局部受压承载力验算。完整的解答应该是进行柱顶截面的局部受压和柱底截面的轴心受压两个承载力的验算。

又如，在讲解砌体受拉、受弯构件的承载力计算时，应抓住砌体结构和材料力学的联系，从材料力学公式入手，经过简单推导就可得出砌体受弯构件的抗弯和抗剪承载力计算公式。

加强前后知识的联系，可使学生巩固所学知识，保持概念清晰，还有助于培养学生对实际工程分析与设计能力。

（五）坚持理论联系实际的原则

教学中贯彻理论联系实际原则，是指教学必须坚持理论与实际结合、统一，用理论分析实际，用实际验证理论，使学生在理论与实际的结合中理解、掌握知识，学会运用知识解决实际问题的能力。

在讲解砌体材料时，应该让学生对国家最新行业规定有所知晓。如从2000年开始，实心粘土砖就因其对能源的耗费、土地的破坏等原因被国家禁止。国务院2005年9月《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》要求，2010年底，所有城市都要禁止使用实心粘土砖，全国实心粘土砖年产量控制在4　000亿块以下。在此背景下，国家发改委鼓励各地积极发展和推广替代实心粘土砖的优质新型墙体材料，逐步淘汰粘土制品。考虑到工程实际应用，教师可以选择蒸压灰砂砖砌体结构进行讲解：蒸压灰砂砖是一种技术成熟、性能优良又节能的新型建筑材料，它适用于多层混合结构建筑的承重墙体、各类民用建筑、公用建筑和工业厂房的内、外墙，以及房屋的基础；砖的规格尺寸与普通实心粘土砖完全一致，可以直接代替实心粘土砖；蒸压砖是国家大力发展、应用的新型墙体材料。

在课堂教学中结合工程实例分析，培养学生结构体系、结构布置、结构方案设计的能力。例如：通过对“5·12”汶川大地震大量砌体结构房屋严重破坏和倒塌的工程实例进行分析［7］，将理论知识与构造措施结合讲解，提高学习针对性，让学生明白：坚持抗震的概念设计，加强抗震构造措施，严格按抗震规范设计，控制施工质量，砖混结构同样可以有很好的抗震能力。

三、结语

为了适应高等教育改革与发展需要，对砌体结构、混凝土结构等土木工程专业课程，应该改变传统教学观念，不断革新教学方法，充分调动学生的学习积极性，力争培养出具有扎实专业基础、适应国家经济发展和社会进步的需要的高素质专门人才。

参考文献：

［1］　唐岱新，等.砌体结构［M］.2版.北京：高等教育出版社，2009.

［2］　李永梅，孙国富，张勇波.砌体结构课程教学改革与实践［J］.高等建筑教育，2009，18（4）：77-79.

［3］　任凤鸣，袁兵.“混凝土结构设计”课程的教学探讨［J］.文史博览：理论，2008（8）：64-65.

［4］　GB　50003－2011砌体结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［5］　GB　50003－2001砌体结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

砌体结构论文篇(4)

关键词：砌体结构；优缺点；施工

Abstract：The masonry structure is a common form of combination construction projects, the main use of the brick structure of brick, stone and other materials. Masonry structure, wider application of engineering and construction to provide a lot of convenience, but the advantages and disadvantages of the structure is still significant, and how to give full play to the advantages of the masonry structure, reducing its shortcomings engineering problems caused by the construction and design units important issues of concern.

Key words: masonry structure; advantages and disadvantages; construction

中图分类号：TQ639.2 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

砌墙体结构的普及应用为工程建造提供了诸多方便，但该结构自身存在的优缺点依旧显著，如何充分发挥砌墙体结构的优点，降低其缺点所造成的工程问题，这些都是施工单位需要积极研究的问题。针对现场施工存在的不足，也需制定有效的技术方案提升施工质量。

一、砌墙体结构的优缺点

砌墙体结构是建筑工程常见的组合形式，主要利用砖块、石块等材料砌成的结构。无论是早期的建筑物建造，或者是新时期的新型建筑物，砌墙体结构均得到了广泛的运用。掌握此种结构的优缺点，有助于更好地指导施工单位完成作业任务，确保工程按质按量完成。

1、优点。①取材。砖主要用粘土烧制;石材的原料是天然石;砌块可以用工业废料，来源方便，价格低廉。②抗寒。砌体砌筑在寒冷地区，冬季可用冻结法砌筑，不需特殊的保温措施。③砖墙和砌块墙体能够隔热和保温，所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。

2、缺点。①强度低。与钢和混凝土相比，砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量多，自重大。②耗时长。砌体的砌筑基本上是手工方式，施工劳动量大。③抗震差。砌体的抗拉、抗剪强度都很低，因而抗震性能较差，在使用上受到一定限制。

二、砌墙体施工常见的病害问题

砌墙体是建筑工程运用较多的结构形式，随着建筑工程项目的改革发展，砌墙体也出现了不同的操作工艺。现场勘测显示，砌墙体施工依旧面临着诸多结构病害，主要集中于墙体空洞、结构裂缝、钢筋外露等，若不及时处理会影响建筑物的安全性。砌墙体施工病害如图1。

1、墙体空洞。从实际情况看，砌墙体处理工序存在不足，并没有完全发挥砌墙体混凝土的作用。由于上道工序处理不足，砌墙体易出现不同程度的空洞，混凝土与梁体之间的配合不紧密，存在明显的空隙现象，限制了结构性能的发挥。

图1砌墙体常见病害

2、结构裂缝。施工人员所采用的砌墙工艺不合理，易造成裂纹现象，破坏了原始结构的完整性。砌墙体形成裂缝的最重要原因是混凝土浇注难度较大，浇注后混凝土凝固效果难控制，当砌墙体结构受力不均衡便会发生开裂现象。

3、钢筋外露。露筋是钢筋结构过于暴露在梁外，在钢筋混凝土浇筑过程中振捣不到位，保护层垫块没有设置或者固定不牢固。采用钢筋混凝土的砌墙体结构，钢筋植入位置不当或未完全植入均会出现漏筋现象，减弱了钢结构的牢固性能。

三、砌墙体结构施工的技术要点

砌墙体是一种传统的建筑结构，其在建筑物结构变革发展阶段发挥了重要的作用，保护了建筑物整体的稳定性。鉴于城市工程改造活动日趋频繁，砌墙体结构的应用价值得到了全面地体现，掌握先进的施工技术是保证建筑质量的前提。施工单位需结合钢筋混凝土材料的标准规范，从配合比例、施工工艺两方面强化施工。

1、配合比例。“配合比”是混凝土材料的核心参数，配合比控制的准确与否直接决定了混凝土的使用性能。为了解决砌墙体砌墙体的不足，应在混凝土材料配制环节进行优化改进，以最佳的配合比指导混合料搭配，如图2。国家标准规定，砌墙体混凝土的原始材料由水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、膨胀剂等构成，按照此类顺序，需采用科学的配合比例调试材料。

图2材料配制流程

2、施工工艺。施工工艺流程与砌墙体砌墙体质量是密切相关的，解决砌墙体操作存在的缺陷，也需加强两个方面的工艺改进，即安装工艺、粉刷工艺。安装工艺是针对钢筋结构的安装而言，施工人员选定钢筋材料后应编制科学的安装流程，每一个钢构件都要参照图纸安装到位；粉刷工艺是针对砌墙体的水泥砂浆而言，作业人员尽可能简化粉刷流程，严格控制水泥浆的用量，以保证混凝土充分地凝固。

结论

总之，为了进一步保证建筑物结构的牢固性，施工单位必须加强砌墙体结构的质量控制。考虑到空洞、裂缝、漏筋等病害现象，作业人员应从材料配置、施工工艺等方面优化操作，不断提升建筑物的综合性能。

参考文献：[1] 苑振芳,王振惠,李彤,苑磊. 论与框架柱脱开的砌块填充墙设计应用[J]. 建筑砌块与砌块建筑. 2009(06)；

[2] 王凤来,陈再现. 配筋砌块砌体结构承重墙体系发展概况及应用效益分析[J]. 墙材革新与建筑节能. 2009(03)；

[3] 苑磊,苑振芳. 论复合保温砌块墙体的设计应用[J]. 建筑砌块与砌块建筑. 2009(02)；

[4] 刘斌,苑振芳. 论一种夹芯保温型混凝土砌块砌体的设计[J]. 建筑砌块与砌块建筑. 2007(06)；

砌体结构论文篇(5)

关键词：砌体结构; 发展 ;展望

Abstract:The masonry structure in China has a long history, the many places of historic interest and scenic beauty is the ancients left masonry structure. After decades of masonry structure in China has its own characteristics and theoretical, but compared with the developed countries there is still a certain gap, so we should to the new direction of the development of green materials.

Key words: masonry structure; development prospect;

中图分类号：TU3文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02

砌体结构是最古老的一种建筑结构。我国的砌体结构有着悠久的历史和辉煌的纪录。在历史上有举世闻名的万里长城，它是两千多年前用“秦砖汉瓦”建造的世界上最伟大的砌体工程之一；建于北魏时期的河南登封嵩岳寺塔为高40米的砖砌密檐式塔；建于隋大业年间的河北赵县安济桥，净跨37.37米，全长50.82米，宽约9米，拱高7.2米，为世界上最早的空腹式石拱桥，该桥已被美国土木工程学会选为世界第12个土木工程里程碑；还有如今仍然起灌溉作用的秦代李冰父子修建的都江堰水利工程；所有这些都是值得我们自豪和继承的。

1.我国砌体结构的发展过程

解放后我国在砌体结构方面更有了很大的发展，下面分三个方面来概括介绍。

1.1砌体结构用量大，范围广

解放以来，我国砖的产量逐年增长，1990年砖产量增长到6200亿块，是世界其它各国年产量的总和。全国基本建设中，将砌体作为墙体的已占90％左右。在办公室、住宅等民用建筑中大都是采用砌体结构，50年代砌体结构的房屋一般只能建到4～5层，而现在很多城市已可建到7～8层。我国许多中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房及影剧院、食堂、仓库等建筑也广泛采用砖墙、柱承重结构。砌体结构还用于建造各种构筑物，如烟囱、排气塔、粮仓、水渠等。此外我国在古代建桥技术的基础上还建造了多座100米以上的石拱桥，有些还在不同方面创造了世界纪录。我国积累了在地震地区建造砌体结构房屋的宝贵经验，我国的绝大多数大中城市在6度或6度以上地震设防区，在地震烈度≤6度地区的砌体结构经受了地震的考验。经过对设计和构造的处理，还在7度区和8度区建造了大量的砌体房屋。据不完全统计，从80年代初至今，我国主要大中城市建造的多层砌体结构房屋已达70～80亿平方米。

1.2新型材料和技术的应用

60年代以来，我国粘土空心砖（多孔砖）的生产和应用有了很大的发展，在南京建造了8层空心砖承重的大桥旅馆。当时空心砖孔洞率为22％，与实心砖强度等效，但可减轻自重17％，减少墙厚20％，节省砂浆20％～30％，砌筑工时少20％～25％，墙体造价降低19％～23％。近10多年来，采用混凝土、轻骨料混凝土或加气混凝土，以及利用砂、各种工业废料、粉煤灰、煤矸石等制成无熟料水泥混凝土砌块或蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砖、砌块等在我国有较大的发展。砌块种类、规格很多，其中以中、小型砌块较为普遍，在小型砌块中又开发出多种强度等级的承重砌块和装饰砌块。据不完全统计，1996年全国砌块总产量约为2500万立方米，各类砌块建筑约5000万平方米。近十年混凝土砌块与砌块建筑的年递增率都在20％左右，尤其在大中城市中推广特别迅速。这些砌块建筑大多是多层的，至于中高层、高层砌块建筑我国于80年代就着手进行试点工作，在几座城市都做了试验楼，为我国中高层砌块建筑的发展做了开创性的工作。90年代初期，在总结国内外配筋砌块结构的配套材料、配套应用技术的研究上获得了突破，在此基础上开展了更具有代表性、针对性的试点工程。试点工程实践证明，中高层配筋砌块建筑具有明显的社会经济效益。因此将中高层配筋砌块结构体系纳入我国砌体结构设计规范中是理所当然的。砌块作为粘土砖的主要替代材料，在某些功能上强于粘土砖，发展前景是非常好的。和约束配筋砌体对应的是所谓均匀配筋砌体，即国外广泛应用配筋混凝土砌块剪力墙结构，这种砌体和钢筋混凝土剪力墙一样，对水平和竖向配筋有最小含钢率要求，而且在受力模式上也类同于混凝土剪刀墙结构，它是利用配筋砌块剪力墙筋砌块剪力墙承受结构的竖向和水平作用，是结构的承重和抗侧力构件。配筋砌体强度、延性好，和钢筋混凝土剪刀墙性能十分类似，可以用于大开间和高层建筑结构。我国从80年代初期主持编制国家标准《配筋砌体设计规范》起，对配筋砌体进行了较为系统的试验研究，结果表明用配筋砌体可建造一定高度的既经济又安全的建筑结构。

1.3砌体结构理论的发展

1950年以前。我国可说谈不上有系统的砌体结构设计理论。国家建设部于1956年批准在我国推广应用原苏联《砖石及钢筋砖石结构设计标准和技术规范》。60～70年代初，在我国有关部门的领导和组织下，在全国范围内对砖石结构进行了比较大规模的试验研究和调查，总结出一套符合我国实际，比较先进的砖石结构理论、计算方法和经验。在砌体强度计算公式、无筋砖体受压构件的承载力计算、按弹性方案考虑房屋的空间工作，以及有关构造措施方面都具有我国特色。

2.对我国砌体结构的展望

砌体结构是由砌块和砂浆砌筑而成的构件，而砌块有多种材料的砌块，我国最古老的砌块即为砖和石。几千年来，由于砖、石具有良好的物理性能，可就地取材、生产和施工方法简便，造价低廉等优点，所以至今仍为我国主导的建筑材料。解放后我国也确实研制出多种材料的砌块，但都存在着自重大、强度低、生产耗能高、毁田严重、机械化水平低、耐久和抗震性能差的特点，所有这些都抑制着砌体结构的发展。因此，我们要针对这些问题，做好以下几方面的工作。

2.1发展高强轻质的砌体材料

目前我国的砌体材料与发达国家相比存在着强度低、耐久性差的问题。如粘土砖的抗压强度。我国一般为7．5～15Mpa，承重空心砖的孔隙率≤25％，体积质量一般为4 KN／m3。而发达国家的砖抗压强度一般均达到30～60Mpa，甚至可达到100Mpa，承重空心砖的孔洞率可达到40％～60％，体积质量一般为1．3KN／m3，最轻的可达到0．6 KN／m3。根据国外的经验和我国的条件，只要在配料、成型、烧结工艺上进行改进，可显著提高砖的强度和质量。如中美合资大连太平洋砖厂生产的百岩砖强度可达20100Mpa。这种材料强度高、耐久性和耐磨性好，并且有独特的色彩，可作为清水墙和装饰材料。根据我国对粘土砖的限制政策，可因地制宜，就地取材，在粘土较多的地区发展高强度粘土砖、高空隙率的保温砖和外墙装饰材料等。而在少粘土的地区大力发展高强混凝土砌块，承重装饰砌块和利用废材料制成的砌块等。在发展高强块材的同时，也需研制高强度等级的砌筑砂浆。目前最高等级的砂浆强度为M15。要与高强度的块材相匹配时需开发大于M15的高强度砂浆。我国的《混凝土小型空心砌块浆和灌孔混凝土》行业标准中砂浆的强度等级为M5～M30，灌孔混凝土的强度等级为C20～C40，这是混凝土砌块配套材料方面的重要进展，对推动高强材料结构的发展起着重要的作用。据预测，干拌砂浆和商品砂浆具有很好的市场前景。干拌砂浆把所有配料在干燥状态下混合装包供应，现场按要求加水搅拌即可。天津舒布洛克水泥砌块公司已供应这种干拌砂浆，价格比普通砂浆约高0.2％左右。商品砂浆的优点同商品混凝土一样，这类砂浆一旦取代传统砂浆，将是一个巨大的变化。

2.2 积极开发研究节能环保的新型材料

1988年第一次国际材料研究会议上首次提出“绿色建材”的概念，1992年联大巴西里约热内卢以“环境和发展”为主题的各国首脑会议通过了“21世纪议程”宣言，确认了“可持续发展”的战略方针，其目标是依据环境再生，协调共生，持续自然的原则，尽量减少自然资源的消耗，尽可能对废弃物再利用和净化，保护生态环境，以确保人类社会的可持续发展。近年来，发达国家在实施《绿色建材》计划上取得了较大的进展，我国以1992年联合国环境与发展首脑会议为契机，遵循同志的“经济的发展，必须与人口、环境、资源统筹考虑，决不能走浪费资源和先污染后治理的老路，更不能吃祖宗饭，断子孙路”的指示精神，迅速行动起来，积极研制“绿色建材”产品，并取得了一定的效果。我国现已加大力度限制高能耗、高资源消耗、高污染、低效益的产品的生产。如对粘土砖（按1996年生产6000亿块粘土砖就毁掉10万多亩农田、耗能6000万吨标准煤）国家早就出台了限制政策。近年来力度更大，一些地区如上海、北京等在建筑上不准采用粘土实心砖，其实这也就间接促进了其它新型建材的发展。如蒸压灰砂废渣制品、利用页岩生产多孔砖、废渣轻型混凝土墙板、GRC板、蒸压纤维水泥板、复合墙板和砌块就是近几年发展起来的几种新型建材制品。

2.3 进一步加强配筋砌体和预应力砌体的研究

我国虽已初步建立了配筋砌体结构体系，但需研制和定制生产砌块建筑施工用的机具，如铺砂浆器、小直径振捣棒、小型灌孔混凝土浇注泵、小型钢筋焊机、灌孔混凝土检测仪等。这些机具对保证配筋砌块结构的质量至关重要。这种砌体的原理同预应力混凝土，能明显改善砌体的受力性能和抗震性能。国外在预应力砌体和配筋砌体方面的水平很高。我国直到最近才有少数专家对其研究。

2.4加强砌体结构理论的研究

进一步研究砌体结构的破坏机理和受力性能，通过数学和力学模式，建立完善而精确的砌体结构理论，是全世界各国都关心的课题。我国在这方面有较好的基础，但目前跟发达国家相比还有较大的差距，因此应继续加强这方面的工作，加强对砌体结构的试验技术和数据处理的研究对促进砌体结构发展有着深远的意义。

参考文献

【1】施楚贤．砌体结构理论与设计【M】．北京：中国建筑工业出版社，1992年

【2】丁大均．砌体结构教学刍议【J1】．建筑结构，1999年

【3】腾志明等．混凝土结构及砌体结构[M]．北京：北京中央广播电视大学出版社，1995年

砌体结构论文篇(6)

【关键词】砌体结构；优缺点；施工

前言

砌墙体结构是建筑工程常见的组合形式，主要利用砖块、石块等材料砌成的结构。砌墙体结构的普及应用为工程建造提供了诸多方便，但该结构自身存在的优缺点依旧显著，如何充分发挥砌墙体结构的优点，降低其缺点所造成的工程问题，是施工和设计单位关注的重要问题。

一、砌墙体结构的优缺点

砌墙体结构是建筑工程常见的组合形式，主要利用砖块、石块等材料砌成的结构。无论是早期的建筑物建造，或者是新时期的新型建筑物，砌墙体结构均得到了广泛的运用。掌握此种结构的优缺点，有助于更好地指导施工单位完成作业任务，确保工程按质按量完成。

1、优点。①取材。砖主要用粘土烧制；石材的原料是天然石；砌块可以用工业废料，来源方便，价格低廉。②抗寒。砌体砌筑在寒冷地区，冬季可用冻结法砌筑，不需特殊的保温措施。③砖墙和砌块墙体能够隔热和保温，所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。

2、缺点。①强度低。与钢和混凝土相比，砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量多，自重大。②耗时长。砌体的砌筑基本上是手工方式，施工劳动量大。③抗震差。砌体的抗拉、抗剪强度都很低，因而抗震性能较差，在使用上受到一定限制。

二、砌墙体施工常见的病害问题

砌墙体是建筑工程运用较多的结构形式，随着建筑工程项目的改革发展，砌墙体也出现了不同的操作工艺。现场勘测显示，砌墙体施工依旧面临着诸多结构病害，主要集中于墙体空洞、结构裂缝、钢筋外露等，若不及时处理会影响建筑物的安全性。砌墙体施工病害如图1。

1、墙体空洞。从实际情况看，砌墙体处理工序存在不足，并没有完全发挥砌墙体混凝土的作用。由于上道工序处理不足，砌墙体易出现不同程度的空洞，混凝土与梁体之间的配合不紧密，存在明显的空隙现象，限制了结构性能的发挥。

图1 砌墙体常见病害

2、结构裂缝。施工人员所采用的砌墙工艺不合理，易造成裂纹现象，破坏了原始结构的完整性。砌墙体形成裂缝的最重要原因是混凝土浇注难度较大，浇注后混凝土凝固效果难控制，当砌墙体结构受力不均衡便会发生开裂现象。

3、钢筋外露。露筋是钢筋结构过于暴露在梁外，在钢筋混凝土浇筑过程中振捣不到位，保护层垫块没有设置或者固定不牢固。采用钢筋混凝土的砌墙体结构，钢筋植入位置不当或未完全植入均会出现漏筋现象，减弱了钢结构的牢固性能。

三、砌墙体结构施工的技术要点

砌墙体是一种传统的建筑结构，其在建筑物结构变革发展阶段发挥了重要的作用，保护了建筑物整体的稳定性。鉴于城市工程改造活动日趋频繁，砌墙体结构的应用价值得到了全面地体现，掌握先进的施工技术是保证建筑质量的前提。施工单位需结合钢筋混凝土材料的标准规范，从配合比例、施工工艺两方面强化施工。

1、配合比例。“配合比”是混凝土材料的核心参数，配合比控制的准确与否直接决定了混凝土的使用性能。为了解决砌墙体砌墙体的不足，应在混凝土材料配制环节进行优化改进，以最佳的配合比指导混合料搭配，如图2。国家标准规定，砌墙体混凝土的原始材料由水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、水、减水剂、膨胀剂等构成，按照此类顺序，需采用科学的配合比例调试材料。

图2 材料配制流程

2、施工工艺。施工工艺流程与砌墙体砌墙体质量是密切相关的，解决砌墙体操作存在的缺陷，也需加强两个方面的工艺改进，即安装工艺、粉刷工艺。安装工艺是针对钢筋结构的安装而言，施工人员选定钢筋材料后应编制科学的安装流程，每一个钢构件都要参照图纸安装到位；粉刷工艺是针对砌墙体的水泥砂浆而言，作业人员尽可能简化粉刷流程，严格控制水泥浆的用量，以保证混凝土充分地凝固。

结论

总之，为了进一步保证建筑物结构的牢固性，施工单位必须加强砌墙体结构的质量控制。考虑到空洞、裂缝、漏筋等病害现象，作业人员应从材料配置、施工工艺等方面优化操作，不断提升建筑物的综合性能。

参考文献：

[1] 苑振芳，王振惠，李彤，苑磊.论与框架柱脱开的砌块填充墙设计应用[J]. 建筑砌块与砌块建筑. 2009（06）；

[2] 王凤来，陈再现.配筋砌块砌体结构承重墙体系发展概况及应用效益分析[J]. 墙材革新与建筑节能. 2009（03）；

砌体结构论文篇(7)

关 键 词：寒区隧道；离壁衬砌；保温隔热；热传递

Analysis on cold region tunnels off the wall lining insulation structure

Liu Quan

( Chang'an University，Xi'an 710064,China)

AbstractThis article isbased off the wall lining the texture and structure characteristics, discussed preventionare two ways of heat transfer: conduction, radiation, and try to eliminate or mitigate frost damage occurred, to achieve the purpose of the insulation to keep the cold region tunnels thermal, mechanical stability.

Keyword： Cold regions tunnel ；Separate lining ； Thermal insulation；Heat transfer

中图分类号： U455 文献标识码： A 文章编号：

1前言

在严寒或多年冻土区的铁路公路隧道，凡是年平均气温低于-1C，都有不同程度的冻害。随着国家西部大开发战略的实施,青藏铁路、西气东输工程以及南水北调西线工程等一些重大建设项目的进行,寒区冻土工程和寒区隧道工程将越来越多。如果这些工程按照一般地区工程修建,那么冻害就在所难免,如天山二号、甘肃七道梁公路隧道以及青藏铁路关角隧道等。为了防止隧道结构冻害,保温隔热层被广泛采用,青藏铁路风火山、昆仑山隧道等国内高寒区隧道基本采用的是复合式衬砌结构，采用保温隔热层、中心深埋水沟、防寒泄水洞及保温水沟等温饱隔热措施的组合，形成可我国基本的防冻衬砌结构型式。而国外高纬度地区如挪威已经开发出的离壁式衬砌防冻衬砌结构已经在20多余公里的公路隧道得到成功应用[1]。本文通过对离壁式衬砌结构构造特点与防冻机理上，以探究热传导热传递的两种方式：传导、辐射的防止措施为基础，提出了利用防止热传导的方式对隧道起到防寒保温的作用。

2离壁式衬砌结构的构造特点

离壁式衬砌结构的保温隔热是在衬砌混凝土和隔热层之间设置了空气层来达到保温隔热的效果。它采用锚喷衬砌作为永久支护，在距离锚喷层一定距离设置衬套层，衬套层仅起隔热、防火和提高隧道内表面平整度的作用，不承受岩体荷载，与围岩之间不产生力学上的相互作用。离壁式衬砌主要有两种结构形式：一种是衬套系统均预制混凝土管片；另一种是衬套系统边墙系统也采用预制混凝土管片。这两种离壁式衬砌结构均具有安装过程简单、耗时少、更换和维修方便等优点。

对于交通量较大的特长隧道，离壁式结构单层衬砌平整度高的特点大大降低了通风阻力，实现了减少通风阻力和满足保温隔热的功能要求[2]。离壁式衬砌的主要作用不是承受围岩压力，而是防水和隔潮，并可防范个别落石的危险。因此，离壁式衬砌结构的剖面形式简单，力学性能好，可以一般适用于围岩完整性好、节理裂隙较少，石质坚硬稳定或基本稳定的情况（如图1）。岩壁表面一般应喷射水泥砂浆，以免风化剥落。对石质较差或跨度较大的地下洞室，如用喷锚支护加固后，围岩能维持稳定，也可采用离壁式衬砌。

图1 离壁式衬砌横剖面图

3离壁式衬砌结构的保温隔热原理

离壁式衬砌结构主要是利用空气的导热系数低的特点，由于空气在不考虑对流热交换的情况下其导热系数味0.03W/(M・K)，所以以空气隔热层代替隔热材料对隧道进行隔热防冻[3]。隔热材料与衬砌混凝土之间增加一层空气作为隔热层即离壁式保温隔热的敷设方式。

它的实质就是通过增加空气隔热层的厚度来防止衬砌背后的围岩发生冻结，离壁式衬砌结构的传热过程如图2所示。

图2离壁式衬砌结构传热过程

4离壁式衬砌结构保温隔热的优化措施

4.1热传导的防止

离壁式衬砌结构的构造特点，相当于日常生活中的“保温瓶”，它的特点就是在设置了空气层，造成相对的“真空层”。这样设置的目的为了减少热传导的传递。热传导传出的热量（即能量）由下式来决定：

式中的K为纯热传导系数，为温度梯度，为在一定距离Z处所取截面积，为传导时间，负号表明由高温外传向低温处，净迁移的热量

显然，热量的迁移跟热传导系统K有关，K值越大，热传导进行的越容易;K值越小，热传导进行就越困难，根绝热传导系数与压强无关论知道，在常压下，热传导系数与压强无关[4]。

式中：k为波尔兹曼常数，M为气体分子的质量，C为理想气体定容摩尔热容量，d为气体分子的有效直径，T为热力学温度。

但随着压强的降低，传导系数K则开始与压强有关，但压强降低到一定值之后,k随着其他压强的降低而与压强成正比地减小，具体的讲，衬砌间保温层的距离为L，那么当压强时，若压强再降低，则。因此离壁式衬砌的真空度越高，热传导系数的值越小，热传导就越难进行。

4.2热辐射的防止

离壁式衬砌结构最外表面需要反射能力强的材料，如采用0.3mm厚的涂料与6.5~10.0mm厚的塑泡层结构，这是为了防止热辐射所采取的措施，因为热辐射电磁破所具有的能量被物体吸收，根据斯忒藩定律：

式中：R叫辐射度：单位面积上辐射能的发射率，e为表面的发射系数，是斯忒藩―波尔兹曼参数；T为热力学温度。

由上式知道，辐射能量的多少余额表面发射系数e有关。而表面的发射系数由表面的性质决定，一般讲，表面越粗糙，发射系数就越大；表面越光滑，发射系数越小，发射出去的能量就越少。由于表面的光洁，还能将到达表面的热辐射电波反射回去。表面越光滑，发射能力就越强。

5结论

本文系统阐述了离壁式衬砌结构的设计原理及构造特点，对其传热过程中热传递的方式进行了重点分析，采用了传热学理论研究了隧道内热传导的两种方式：热传导及热辐射对隧道温度场的影响，得出了几点结论和探讨：

隧道内温度传递主要是热传导和热辐射两种方式，是引起离壁式衬砌的主要因素，围岩温度往往是有地质环境的低温和隧道埋深所决定，因此控制隧道内热传导和热辐射是解决隧道防冻问题的主要途径。

离壁式空气层从传热的角度起到了隔热作用，且对离壁空气层的有限空间采用暖气或电加热等工程措施来防止支护衬砌结构发生冻胀问题提供了可能。

采用单层衬砌结构，具有结构受力简单、工序简便、防水性能可靠等优点，而且具有可修性，对提高施工效率和保证工程建设质量具有重要意义。

离壁式衬砌结构的空腔内若开孔，一旦与外界有对流交换，空腔内的温度将下降很快，保温隔热的效果将很难达到要求。

参考文献：

[1]曾宏明 .保温瓶中热传递的防止应用[J].内江科技，2007,12：120-121

[2]杨世铭，陶文铨.传热学（第三版）[M]。北京：高等教育出版社.2009