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砖混结构

砖混结构是混合结构的一种,是用砖和钢筋混凝土构成的承重结构,通常指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或者砌块砌筑,横向承重的梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。

砖的历史可以追溯到古埃及时期,是由泥土和沙子混合后经过晒干或烘焙制成的,中国在仰韶文化晚期就发明了砖,随着制砖技术的逐渐成熟,砖广泛应用与建筑行业。在公元前2000年左右,古巴比伦人也发明了红砖,现存的欧洲古典建筑都有红砖的影子。在1824 年,英国人发明了水泥,混凝土开始大量使用。十九世纪水泥传入中国,随后钢筋水泥土建筑也随之出现,中国第一幢钢筋混凝土是中山大学人类学系大楼。随着砖与钢筋混凝土的广泛应用,砖混结构建筑迅速兴起。后因其稳定性和实用性较差,不符合现代建筑高层多层的特点而在部分领域应用上逐渐被淘汰。特别是在高层多层建筑上逐渐被钢筋混凝土结构和框架结构所代替。但砖混结构具有原料易得,造价低,施工难度小但承重能力、稳定性、抗震能力弱等特点,因此砖混结构适用于低层或多层的建筑,且多用于农村自建房。

砖混结构的代表性建筑有:万荣县博物馆、阳明园、东北大学旧址、偏锋画廊等。

历史沿革

砖头实际上可以追溯到古埃及时期,大约距今有5000年的历史,古埃及人使用的砖头叫做“土坯砖”,它是由泥土和沙子混合而成的,然后经过晒干或烘焙而成。到了公元前2600年左右,埃及人发明了一种烧制砖头的方法,这种方法被称为“陶器制造术”,也更适合建造大型建筑物,如金字塔、神庙和陵墓。此后,砖头成为了建筑业中的主要建筑材料之一,在古希腊和罗马时期,人们开始使用石头来建造大型建筑物。在中世纪欧洲,砖头又开始流行起来,因为石头比较昂贵,而砖头则可以用廉价的材料制作。

中国在仰韶文化晚期,即史前时期就已经发明了砖。而西周早期(公元前1046—前922年)时制砖技术已经渐趋成熟,当时不仅能够烧制小型的长方形砖,而且已经较熟练地掌握了烧制大型空心砖的技能。到了战国(公元前475年~前221年)与秦朝时期(公元前221年~前207年),制砖技术较西周时期又有了显著的进步和提高。这个时期不仅砖的出土数量和花式品种日益增多,而且砖的质量也较以前大幅提高。砖大量应用于建筑,如皇家宫殿与帝王陵墓的修建。

在早期,人们就探索石膏生石灰和火山灰为胶凝材料,用烧石灰、烧粘土、烧石膏等材料配置成混泥土,而真正意义上的混凝土产生是在1824 年,英国人发明了水泥,以水泥作为凝胶材料的混泥土开始,用各种水泥拌制的混凝土也开始大量地使用。从此,钢筋混凝土的时代和砖混结构时期开始了。

19世纪中叶以后,随着水泥、混凝土和钢筋混凝土的应用被传入中国,同时砖混结构建筑迅速兴起。

砖混结构自19世纪末期进入中国以来,一直到上个世纪中叶,更多的使用在了城镇的建设中。砖混结构的应用推动了高层砖承重建筑的发展。19世纪末美国芝加哥建成16层的砖承重墙大楼。1958年瑞士用600号多孔砖建造19层塔式公寓,墙厚仅为380毫米。砖混结构广泛应用于建筑领域。砖混结构在我国的农村住宅和厂房建筑中应用广泛,后期由于施工主体质量控制不到位,会出现地面渗水和开裂的问题,这些质量问题严重制约了砖混结构施工水平的提高。

随着社会快速发展,建筑工程逐步走向商业化,智能化,工业化及城市化,建筑结构形式不再单一,房屋建筑高度不断上升,为了提升民用建筑结构的稳定性和功能实用性,传统的砖混结构在高层多层建筑领域上逐渐被框架结构取代。在广大农村和一些经济欠发达的中小城市,以及经济适用房仍然在使用砖混结构。在天津市有些地区结构设计师把别墅的结构设计为砖混结构,以达到经济实惠,冬暖夏凉。在新疆那些地广人稀,地质条件并不是很好地区依然使用砖混结构。

发展趋势

砖混结构主要向以下几方面改进与发展:

1.研制轻质、高强、大型化、多功能的材料和预制砌体。

2.研究合理的结构设计和构造类型,以适应多层、高层建筑和地震区的要求。

3.改进材料生产工艺和建筑施工方法,研究代用材料,以节约制砖用地、提高劳动效率、节约能源。

4.同现代化的建筑设备和技术结合,以创造出舒适良好的室内环境。

主要特点

1.砖是最小的标准化构件,对施工场地和施工技术要求低,可砌成各种形状的墙体,各地都可生产。

2.砖混结构具有很好的耐久性、化学稳定性和大气稳定性。

3.节省水泥、钢材和木材,不需模板,造价较低。

4.施工技术、施工工艺以及施工设备简单,可操作性强。

5.砖混构造的自建房子主要是砖,砖的隔音和保湿隔热性能要优于混凝土和其他墙体材料。

6.砖混结构的住宅承重结构是楼板和墙体。砖的形状及强度决定了房屋的强度,砖的形状越规则、砂浆的强度越高、灰缝越薄越均匀,楼板和墙体的牢固性就越强,房屋的耐用年限越长。

7.砖混结构的住宅隔音效果是中等的,框架结构的隔音效果取决于隔断材料的选择,一些高级的隔断材料的隔音效果要比砖混好,而普通的隔断材料,如水泥空心板之类的,隔音效果很差。

8.砖混结构中砌体自重大强度低,特别是抗拉、抗剪强度更低,在温度和不均匀沉降影响下容易产生裂缝,影响建筑的使用功能。

以上参考资料来自

设计要求

整体要求

以承重砖墙为主体的砖混结构建筑,在设计时应注意:

1.门窗洞口不宜开得过大,要排列有序。内横墙间的距离不能过大。

2.砖墙体型宜规整和便于灵活布置。

3.构件的选择和布置应考虑结构的强度和稳定性等要求,还要满足耐久性、耐火性及其他JGJ 162-2008安全技术规范要求,如外墙的保温隔热、防潮、表面装饰和门窗开设,以及特殊功能要求。

4.建于地震区的房屋,要根据防震规范采取防震措施,如配筋、设置构造柱、圈梁等。

5.砖混结构建筑可以在质感、色彩、线条图案、尺度等方面造成朴实、亲切而具有田园气氛的风格。设计时还可以统一考虑附属建筑和庭园环境布置,以取得和谐的艺术效果。

具体要求

大样详图

大样详图的绘制要在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。可以在建筑详图的基础上直接绘制,前提是建筑详图的准确无误。也可以在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。

楼梯设计

1.梯梁至下面的梯板高度是否够,以免碰头,尤其是建筑入口处。

2.梯段高度高差不宜大于20,以免易摔跤。

3.两倍的梯段高度加梯段长度约等于600。

4.楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内,折梁还应加附加筋。

5.注意楼梯板标高与楼面板的衔接。

6.在建筑工程中,楼梯的踏面宽度一般为260~320mm,踢面高度一般为140~175mm。在居住建筑中,踏面宽度一般为260~300mm,踢面高度为150~175mm较为合适。学校、办公楼坡度应平缓些,通常踏面宽为280~340mm,踢面高为140~160mm。

梁、柱设计

1.梁上集中力处应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。

2.圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋宜使用井字箍,并按规范加密。角柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。

3.原则上柱的纵筋宜大直径大间距,梁纵筋宜小直径小间距,有利于抗裂,但应注意钢筋间距要满足要求,并与梁的断面相应。

4.普通房间的梁布置时尽量避免梁穿过房间.梁的高度在满足设计要求的情况下尽量做小.保正梁下有足够的净空。

5.反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋承受,或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。

6.构造柱的设置要符合抗震规范的要求。局部墙体的高长比超过相应烈度的房屋的高宽比限值时,墙体的两端、大洞口的两侧、大房间的内外墙交接处等等这些部位也要设置构造柱。

主要分类

按砖的类型分类

烧结普通砖混结构

由普通烧结砖、砂浆、钢筋混凝土共同构成,砖通常尺寸为240mm×115mm×53mm,砖的强度通常为MU30、MU25、MU15、MU10。

烧结多孔砖混结构

由烧结多孔砖(以粘土、页岩煤矸石、粉煤灰为主要材料)、砂浆、钢筋混凝土共同构成,砖的尺寸通常为240mm×115mm×90mm、190mm×190mm×90mm,强度与普通烧结砖相同。

承压灰砂砖混结构

生石灰天然砂为主要原材料,砂浆、钢筋混凝土共同构成,这种材料既节能又环保。

承压粉煤灰砖混结构

以石灰和粉煤灰为主要原材料,砂浆、钢筋混凝土共同构成。

按承重结构分类

横墙承重

用平行于山墙的横墙来支承楼层,横墙兼作隔墙和承重墙之用,间距为3~4m。常用于平面布局有规律的住宅、宿舍、旅馆、办公楼等小开间的建筑。

纵墙承重

用檐墙和平行于檐墙的纵墙支承楼层,开间可以灵活布置,但建筑物刚度较差,立面不能开设大面积门窗。

纵横墙混合承重

部分用横墙、部分用纵墙支承楼层。多用于平面复杂、内部空间划分多样化的建筑。

砖墙和内框架混合承重

内部以梁柱代替墙承重,外围护墙兼起承重作用。这种布置方式可获得较大的内部空间,平面布局灵活,但建筑物的刚度不够。常用于空间较大的大厅。

代表建筑

偏锋画廊

偏锋画廊于2009年入驻北京798艺术区,是中国最早推动抽象艺术研究与发展的重要艺术机构之一。其原始建筑是一座极为普通的工业建筑——封闭规矩、高挑空、无自然采光的砖混结构方盒子厂房。画廊主理人邀请建筑营对其空间进行重新改造设计,以进一步完善使用功能,在既有建筑形式与结构的基础之上,重新梳理功能流线与结构材料关系。在新建部分外侧包裹了与旧建筑相似的红砖作为面层材料,使其与798工业街区景观保持和谐。并根据旧建筑屋顶为预制混凝土板这一特征,设计对局部预制板进行拆除,增设了线型天窗。偏锋画廊以“光的漏斗”为概念意向,打开原本封闭的盒子,引入多层次的光,营造自然、开放、高效的艺术展览、会客和办公空间。

东北大学旧址

东北大学旧址位于皇姑区北陵大街东侧。1923年开始筹建,1930年陆续建成,是张作霖统治东北地区时期由黑龙江省联合创办的高等学府旧址。共建筑楼瓦房90余栋,建筑面积50余万平方米,是东北最高学府之一。汉卿南楼、汉卿北楼以及校长办公楼都是建于1929年,建筑结构为砖混结构。汉卿南楼原为东北大学文学院教室,主楼三层,地下室一层。楼的入口雨篷有欧洛克特点,设计造型庄重大方,建筑质量上乘,现为辽宁省军区政治部使用。汉卿北楼原为法学院教室,主楼三层,地下室一层。现为辽宁省军区驻地。校长办公楼共两层,高级水泥罩面,采用克林斯式柱头,外部造型优美,内部装饰高雅,现为辽宁省政府办公用。

东北大学旧址是近现代优秀建筑群体,于2001年被国务院公布为全国重点文物保护单位。

万荣县博物馆

万荣县博物馆始建于1978年9月,位于山西省万荣县城西大街08号万荣东岳庙内,2006年迁至东岳庙内献殿与正殿的西侧。主体建筑为仿清建筑,建筑结构为砖混结构。文物库房面积150平方米,共有藏品1067件,以瓷器、陶器、铜器及货币、书法作品为主。珍贵文物有唐薛儆青石墓志等。展厅面积150平方米,每年举办多场临时展览,有:以“墨海飞书”为主题的书画展,以“抹不掉的影像”为主题的历史照片展,以及“非遗物质文化传承人——冯淑玉个人剪纸展”等。

阳明园

阳明园建于1998年,位于修文县阳明洞前。门前是平方米的草坪广场,广场右侧有王守仁和弟子陈宗鲁、汤伯元、叶子苍的青钢雕像。王阳明纪念馆为砖混结构的四合院仿古建筑,馆内设有享堂和陈列室。

注意事项

1、砖混结构的长度较长时应设伸缩缝。高差大于6米和两层时应设沉降缝。

2、在地震区不宜采用墙梁,因地震时可能造成墙体开裂,墙和混凝土梁不能整体工作。如果采用,建议墙梁按普通混凝土梁设计。也不宜采用内框架

3、关于降水问题:当有地下水时,应在图纸上注明采取降水措施,并采取措施防止周围建筑及构筑物因降水不能正常使用(开裂及下沉),及何时才能停止降水(通过抗浮计算决定)。

重要影响

砖混结构的出现,使得建筑高度有了质的飞跃。在此之前,房屋建筑主要停留在低层的木结构、土木结构、砖木结构、石材结构。相比之下,砖混结构在隔音、保湿和隔热性能方面具有明显优势。例如,木结构虽然具有一定的灵活性,但其耐久性不足,容易腐烂,尤其是在缺乏维护的情况下。砖混结构同时推动了高层砖承重建筑的发展。使用高强度的砖和砂浆,可以减少墙体的厚度,提高建筑的空间利用率和高度。

参考资料

东北大学旧址.中国大百科全书.2023-09-29

万荣县博物馆.中国大百科全书.2023-09-29

阳明园.中国大百科全书.2023-09-29

如果古建筑会说话:中国砖的文化历史和工艺,砖头的风水和身份象征.搜狐网.2023-10-23

浅谈既有建筑改造加固设计方法(二十八).网易.2023-10-23

科普冷知识,带你了解用来建房子的砖头是如何来的?.百家号.2023-10-23

简述现代自建房蜕变发展历程.百家号.2023-10-23

砖混结构的发展趋势.建筑网.2023-09-29

..2023-09-29

砖混结构设计的要求.建筑网.2023-09-25

楼梯设计必知的一些数据与计算公式.土木工程网.2023-09-29

从砖木到混凝土,湘南乡土建筑的百年剧变.人民号.2023-11-29