砌體結(jié)構(gòu)課件-第一章

砌體結(jié)構(gòu)工程系：劉瑋瀟第一章緒論1.1砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展簡史1.2砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點1.3砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍1.4砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢1.1砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展簡史砌體結(jié)構(gòu)由各種塊材和砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)，稱為砌體結(jié)構(gòu)。

隨承重結(jié)構(gòu)所用塊材種類的不同又分別稱為磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)和砌塊結(jié)構(gòu)。磚、石砌體結(jié)構(gòu)又稱為磚石結(jié)構(gòu)。因此，砌體結(jié)構(gòu)的范疇是磚石結(jié)構(gòu)和砌塊結(jié)構(gòu)。一、磚石結(jié)構(gòu)在我國有悠久的歷史1、我國在新石器時代末期（約6000~4500年前），已有木骨泥墻建筑。祖先經(jīng)過長期的探索，先是想出了在可燃材料的墻上涂抹草泥的辦法以防火。漸漸發(fā)展到應(yīng)用木骨泥墻防火。木骨泥墻，即用樹的枝干扎成排柵，中間用草莖充填，然后再覆蓋草莖泥而構(gòu)成。2、公元前221年已有燒制大尺寸空心磚。3、公元229~588年，實心磚已普遍使用。4、鴉片戰(zhàn)爭后（1840年后）開始采用磚墻承重。二、砌體結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展過程1、在1644~1911年、19世紀(jì)中葉以前，我國的磚石建筑為城墻、佛塔和少數(shù)磚砌重型穹拱佛殿以及石橋和石拱橋。其中公元581～617年李春所造的河北趙縣安濟橋（趙州橋）1991年10月被美國土木工程師學(xué)會（ASCE）選為第12個國際土木工程里程碑。在此之前被選定的有：英國倫敦鐵橋、法國巴黎埃菲爾鐵塔、巴拿馬運河、澳大利亞的悉尼灣大橋、蘇伊士運河、意大利比薩斜塔、埃及金字塔、荷蘭的須得海圍壩、英法隧道、美國胡佛壩等。2、19世紀(jì)中葉以后至1949年大致100年左右，我國廣泛采用承重墻，材料仍為粘土磚。3.1949年以后，砌體結(jié)構(gòu)有了較快發(fā)展。（1）在原有基礎(chǔ)上的發(fā)展。我國的石拱橋建設(shè)居于世界領(lǐng)先地位。（2）新的發(fā)展（新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)）。（3）逐步建立了具有我國特色的砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計計算理論。

1955年參照蘇聯(lián)修訂了《磚石與鋼筋磚石臨時設(shè)計規(guī)范》、《磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ3-73)、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ3-88)、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003-2001)，2011年我國有頒布了《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003-2011)是當(dāng)前國際上最先進的設(shè)計規(guī)范之一。中國四大古橋中國是橋的故鄉(xiāng)，自古就有“橋的國度”之稱，發(fā)展于隋，興盛于宋。遍布在神州大地的橋、編織成四通八達的交通網(wǎng)絡(luò)，連接著祖國的四面八方。

中國古代橋梁的建筑藝術(shù)，有不少是世界橋梁史上的創(chuàng)舉，充分顯示了中國古代漢族勞動人民的非凡智慧與才能。

中國的四大古橋指的是河北的趙州橋、北京的盧溝橋、福建的洛陽橋和廣東的廣濟橋(湘子橋)。

趙州橋趙州橋又稱安濟橋，坐落在河北省趙縣洨河上。它建于隋代大業(yè)年間(公元605年-618年)，是由著名的匠師李春設(shè)計和建造的，距今已有約1400年的歷史。宋朝哲宗皇帝賜名安濟橋，取意“安渡濟民”。傳說

傳說趙州橋是魯班一夜之間造好的，這個奇跡驚動了“八仙”之一的張果老。在驢背的褡褳里一邊裝上了“太陽”，一邊又裝上了“月亮”，要在橋上走過。這還不算，張果老存心要和魯班開個玩笑，他又約了柴榮，推著載有“五岳名山”的獨輪車，一道來到橋頭，開口便問這橋能不能讓他們兩人同時行走。這時，魯班剛把大橋修好，正在十分得意，便很不以為然地說：“這么堅固的石橋，還經(jīng)不起你們兩人走么？”不料他們上橋以后，把橋壓得搖搖欲墜。魯班一看情況不妙，趕忙跳下橋去，用手使勁托住橋身東側(cè)，才使這兩位仙人帶著日月和五岳名山順利通過。從此，橋上留下了幾處人們津津樂道的“仙跡”；張果老的驢蹄印和斗笠顛落壓成的圓坑；柴榮因推車力過猛，一膝著地壓成的膝蓋印和車道溝；還有魯班托橋的手印。后來，除了因為東側(cè)一度塌毀，手印已經(jīng)不見，其余的“仙跡”都留存下來。

趙州橋是由28道拱圈并列而成，主拱圈等厚1.03m，主拱圈上有護拱石。凈跨37.02m，矢高7.23m，上狹下寬總寬9m。在主拱圈上兩側(cè)，各開兩個凈跨分別為3.8m和2.85m的小拱，以渲泄拱水，減輕自重。拱橋的基本組成1-主拱圈2-拱頂3-拱腳4-拱軸線5-拱腹6-拱背7-起拱線

8-橋臺9-基礎(chǔ)11-拱上建筑L0-凈跨徑L-計算跨徑f0-凈矢高f-計算矢高f/L-矢跨比趙州橋是一座空腹式的圓弧形石拱橋。拱橋按拱上建筑分類：1.實腹式拱上建筑2.空腹式拱上建筑分類施工特點：

趙州橋全橋由28道獨立的拱圈并列組成。每券各自獨立、單獨操作，相當(dāng)靈活。每券砌完合攏后就成一道獨立拱圈，砌完一道拱圈，移動承擔(dān)重量的“鷹架”，再砌另一道相鄰拱。

這種砌法有很多優(yōu)點，它既可以節(jié)省制作“鷹架”所用的木材，便于移動，同時又利于橋的維修，一道拱券的石塊損壞了，只要嵌入新石，進行局部修整就行了，而不必對整個橋進行調(diào)整。這樣可以使每道石拱圈各自獨立負(fù)荷載重，又便利于修繕。為了加強各拱圈的連接，李春采用9道鐵梁貫于拱背之上，接著用腰鐵嵌入拱石之間，使橋能"奇巧固護，用于天下"。趙州橋拱長達37.02米，在當(dāng)時可算是世界上最長的石拱。橋洞不是普通半圓形，而像一張弓，橋面平坦寬闊，成為“坦拱”，這樣大跨度的坦拱，對橋臺水平推力很大，建造難度高。而橋臺卻是既淺又小的普通矩形，厚度僅1.549米，由五層排石壘成。其地基是承載力較小的亞黏土。在這樣的地基上，用這樣小的橋臺建這樣大跨度的石拱橋，在世界上是罕見的。自建橋到現(xiàn)在，橋基僅下沉了5厘米。裝飾趙州橋的裝飾也十分講究，雕刻著各式蛟龍、獸面、花飾、竹節(jié)等，尤以蛟龍最為精美。元人劉百熙在《安濟橋》中寫道：“水在碧玉環(huán)中過，人在蒼龍背上行?！壁w州橋精妙的設(shè)計和工藝，不僅在我國古橋是首屈一指，而且類似的敞肩拱橋設(shè)計在歐洲到十九世紀(jì)中期才出現(xiàn)，比趙州橋晚了1200多年。趙州橋經(jīng)歷過有記錄可查的10次洪水，8場戰(zhàn)爭和多次地震，依然能屹立1400年，這種匠心獨運的設(shè)計起到相當(dāng)關(guān)鍵的作用。盧溝橋

盧溝橋位于北京城西南13公里、豐臺區(qū)宛平城西門外，跨永定河之上，它是北京最古老的石造多孔聯(lián)拱橋。始建于金大定二十九年(1189年)，成于明昌三年(1192年)。至今已有八百多的歷史。

全長266.5m,共11孔，凈跨不等，自11.4m至13.45，橋?qū)?.3m。墩寬自6.5m至7.9m。拱圈接近半圓形。橋身全用堅固的花崗石建成，10座橋墩建在9米多厚的鵝卵石與黃沙的堆積層上，堅實無比。橋墩平面呈船形，迎水的一面砌成分水尖。每個尖端安裝著一根邊長約26厘米的銳角朝外的三角鐵柱，這是為了保護橋墩，抵御洪水和冰塊對橋身的撞擊，人們把三角鐵柱稱為“斬龍劍”。在橋墩、拱圈等關(guān)鍵部位，以及石與石之間，都用銀錠鐵榫連接，以互相拉聯(lián)固牢。這些建筑結(jié)構(gòu)是科學(xué)的杰出創(chuàng)造，堪稱絕技。橋身兩側(cè)石雕護欄各有望柱140根，柱頭上均雕有臥伏的大小石獅共501個，神態(tài)各異，栩栩如生。作為華北最長的古代石橋，盧溝橋橋型優(yōu)美。從金章宗年間“盧溝曉月”就被列為"燕京八景"之一。意大利旅行家馬可·波羅曾在游記中記述此橋并贊嘆不已，說它是世界上獨一無二的。盧溝橋的滄桑歷史（1）盧溝橋是在金世宗統(tǒng)治的大定二十八年(1188年)五月，決定修建的。不過當(dāng)時尚未動工，金世宗就在第二年年初病逝了。盧溝橋始建于1189年六月，明昌三年(1192年)三月完工。在金代，盧溝河是出入京都南北的交通要道，同時亦是軍事要地。（2）明代自永樂十年(1412年)到嘉靖三十四年(1555年)共修橋6次。6次均無大工程。（3）清代自康熙元年(1662年)至光第緒年間，共修橋7次，其中5次工程不大，只有兩次工程稍大一些。公元1908年，清光緒帝死后，殯葬于河北省易縣西陵，須通過此橋。由于橋面窄，只好將橋兩旁石欄臨時拆除，在兩側(cè)添搭木橋，以便順利通過棺木。事后，又將石欄照原樣恢復(fù)。（4）從1908年至1949年，盧溝橋沒有大的修繕工程，僅個別地方添配了欄桿和石獅。1967年，加寬了400余米的步道，建立了59道混凝土挑梁。1986年，發(fā)起保護古橋，恢復(fù)古橋原貌的活動，拆除了1967年加寬的步道和混凝土挑梁，并清除瀝青，中間空出印心，完全恢復(fù)了古橋原貌。（5）1988年9月3日是一個大晴天，一個霹雷將盧溝橋北側(cè)東起第68根欄桿望柱擊壞，望柱上的石獅也同時壞損。1997年又對部分被雷電擊壞的石獅和望柱進行了補救。1937年7月7日在這里爆發(fā)的“盧溝橋事變”，點燃了抗日戰(zhàn)爭的熊熊烈火。盧溝橋?qū)偃珖攸c文物保護單位。洛陽橋洛陽橋又名“萬安橋”，是一座梁式石橋。由于橋坐落在古時萬安渡的地方，故而得名，始建于北宋皇祐五年(1053年)，嘉祐四年(1059年)竣工，工程歷時七年，耗銀一千四百萬兩，建成了這座跨江接海的大石橋。洛陽橋是我國第一座海港大石橋，是我國古代橋梁建筑史上的偉大創(chuàng)舉。九百多年前就率先建成了一座長三百六十丈、寬一丈五尺，在全國堪稱第一的海港大石橋，而且一直保至今。

主要用于它采用了“筏形基礎(chǔ)”和“種礪固基法”，在全世界史無前例地解決了建造大型石橋的基礎(chǔ)工程。所謂的筏型基礎(chǔ)就是沿著橋梁中軸線的水下底部拋置大量的石塊，形成一條連結(jié)江底的矮石埕作橋基，然后在上面建橋墩，這種建造方式對中國乃至世界造橋科學(xué)都是一個偉大的貢獻。為了鞏固橋基，在橋下養(yǎng)殖了大量的牡蠣，巧妙地利用牡蠣外殼附著力強，繁生速度快的特點，把橋基和橋墩牢固地膠結(jié)成一個整體，這是世界造橋史上別出心裁的“種蠣固基法”，也是世界上第一個把生物學(xué)應(yīng)用于橋梁工程的先例。歷史：建橋八百余年以來，先后修復(fù)十七次。大修有宋紹興八年(公元1138年)，颶風(fēng)、橋壞,邵守趙思誠修復(fù);明宣德間(公元1426-1435年)橋址下沉，潮至，橋梁俱沒，知府馮楨命郡人李俊育(即李五)增正淳，增高三尺;萬歷三十二年(公元1424年)，地大震，橋梁倒塌，基址低陷，知府姜志禮修復(fù);清雍正八年(公元1730年)秋，橋崩，知縣工之琦修復(fù);民國二十年(公元1932年)蔡廷鍇軍長改建為鋼筋混凝土公路橋，橋面增高2米?？谷諔?zhàn)爭時期受到嚴(yán)重破壞;1993年3月—1996年10月，國家撥出600多萬元專款，實施洛陽橋全面修建，使其恢復(fù)古橋舊貌。廣濟橋廣濟橋，位于潮州古城東門外，扼控閩粵，為交通要津，全長518米。因傳說當(dāng)年“八仙”之一的韓湘子曾在橋畔的石碑上書“洪水止此”，故此橋又俗稱湘子橋。

廣濟橋以其“十八梭船二十四洲”的獨特風(fēng)格與趙州橋、洛陽橋、蘆溝橋并稱中國四大古橋，當(dāng)年的24個橋墩上建有24個式樣各異的亭臺樓閣，橋中間的一段用鐵鏈串連18艘木船，方便洪水入海及巨輪通行。該橋集梁橋、拱橋、浮橋于一體，是中國橋梁史上的孤例，被譽為“世界上最早的啟閉式橋梁”，

廣濟橋始建于南宋乾道六年(1170年)，歷時57年建成。廣濟橋在800多年建設(shè)史中，留下了數(shù)不清的奇聞軼事。由于屢修屢圮，人們便祈求吉祥。清雍正6年(1728)，在大橋又一次修好后“鑄二鐵牛，列東西岸以鎮(zhèn)之”。鐵牛背上鑄有“鎮(zhèn)橋御水”四個字，分別安置在西岸的第8墩和東岸的第12墩上。橋墩上建有形式各異的廿四對亭臺樓閣兼作經(jīng)商店鋪，故有“廿四樓臺廿四樣”、“一里長橋一里市”之美稱。道光22年(1842)大水沖毀東岸橋墩。一只鐵牛跌入河中，以后在上游較遠處發(fā)現(xiàn)。另一只在1939年遭日本帝國主義者飛機轟炸，后不知去向。1980年重鑄鐵牛一只，置于橋西第5個橋墩的分水尖上。為此，在潮州一帶還流傳著這樣一首民謠：“潮州湘橋好風(fēng)流，十八梭船廿四洲;廿四樓臺廿四樣，兩只鐵牛一只溜。”2003年至2007年對廣濟橋按照最輝煌時期的明代進行了修復(fù)，橋墩做了加固，恢復(fù)了“十八梭船”的啟閉式浮橋，修復(fù)了橋上的十二座樓閣和十八座亭屋，并為之加上匾額與對聯(lián)，定位為旅游觀光步行橋。全橋用漢白玉琢成，主拱圈采用蛋形尖拱，配以雙向反彎曲線的橋面，宛如駝峰高聳，俗稱駝背橋。這座橋凈跨徑11.38米，為取得通航凈空，拱矢特高，約7.5米，橋下曾通行小火輪船，供清慈禧游園使用，以纖巧、挺拔、輕巧為其特色。中國其他古橋欣賞玉帶橋，位于北京頤和園昆明湖西堤上，是一座單孔石拱橋，建于清·乾隆年間(1736－1795年）。程陽橋又叫永濟橋、盤龍橋，建于1916年，是侗寨風(fēng)雨橋的代表作，是目前保存最好、規(guī)模最大的風(fēng)雨橋這座橫跨林溪河的木石結(jié)構(gòu)大橋，有5個石砌大墩，橋面架杉木，鋪木板，橋長64.4米，寬3.4米，高10.6米，橋中有5個多角塔形亭子。

它的建筑驚人之處在于整座橋梁不用一釘一鉚，大小條木，鑿木相吻，以榫銜接。全部結(jié)構(gòu)，斜穿直套，縱橫交錯，卻一絲不差?，F(xiàn)存最長的多孔薄拱薄墩連拱為江蘇蘇州寶帶橋。橋始建于唐，歷代多次重修，現(xiàn)存橋共計53孔，全長316.8m，中間有3孔隆起以通船只，橋?qū)?.1m。橋頭建有石獅、石亭、石塔。浙江杭州拱宸(che/n)于明·崇禎四年（公元1631年），清·光緒十一年（公元1885年）重建。中孔凈跨15.8m，兩邊孔各為11.9m。拱圈石厚30cm，為拱跨的1/52.7和1/39.7。中墩厚約1m，為拱跨的1/15.8。頤和園17孔橋安徽風(fēng)鳴湖十七孔橋

世界上跨徑最大的石拱橋。橋?qū)?m，雙肋石拱橋，腹拱為9孔13m，南岸引橋3孔13m，北岸引橋1孔15m。主拱圈由兩條分離式矩形石肋和8條鋼筋混凝土橫系梁組成。拱軸線為懸鏈線（m=1.543），拱矢度1/5，拱肋為等高變寬度。1990湖南鳳凰縣的烏巢河橋（L=120m）主拱圈為等截面懸鏈線。拱矢度為1/5，拱圈厚1.7m，拱上建筑對稱布置5個空腹拱，兩邊設(shè)岸孔37m，拱圈厚1.1m。下部結(jié)構(gòu)為重力式石砌墩臺。該橋施工在主孔范圍內(nèi)設(shè)3個臨時墩，上立鋼支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。1965廣西南寧都安紅渡橋（L:100m)洛陽龍門石窟石拱橋丹河橋丹河橋為一主孔跨度88m、矢高21m的上承式鋼筋混凝土空腹無鉸拱橋。拱圈由兩片工字型拱肋組成。兩岸引橋各為一孔跨度12m、矢高4m的石拱橋。中國古代的砌體結(jié)構(gòu)也有輝煌的成就。明代建造的南京靈谷寺無梁殿以磚拱為主體結(jié)構(gòu)。國民革命軍陣亡將士公墓，是個集寺、墓、公園為一體的風(fēng)景區(qū)，通常人們?nèi)苑Q這一帶為靈谷寺。無梁殿原稱無量殿，因殿內(nèi)供奉無量壽佛而得名，從殿基到屋頂，全部用大磚砌成，不施寸木，也無梁椽，故俗稱無梁殿。

河北定縣開元寺塔定州塔、定縣瞭敵塔1055年建成，高達84米，十三層（磚石結(jié)構(gòu)），是當(dāng)時世界最高的砌體結(jié)構(gòu)。趙州塔

建于元天歷三年（1330），全稱“特賜大元趙州古佛真際光祖國師之塔”，塔高33米，七層。

福建泉州開元寺浙江長興壽圣寺塔杭州雷鋒塔杭州雷鋒塔武安舍利塔

蘇州虎丘塔磚西安大雁塔磚表土心高64.517米，底層邊長25米小雁塔約45米高

廣東著名風(fēng)格樓閣式磚石塔金鰲洲塔，400多年重慶榮昌石塔傾斜45度三百年不倒，高10米砌體建筑結(jié)構(gòu)在國外也有悠久的歷史享有悠久歷史聲譽的埃及胡夫金字塔（世界上最大的巨石建筑），建于公元前2560年。也稱大金字塔，建于公元前2560年，塔高146.5米，因年久風(fēng)化，頂端剝落10米，現(xiàn)高136.5米。塔身是用230萬塊石料堆砌而成，大小不等的石料重達1.5噸至160噸，塔的總重量約為684萬噸，它的規(guī)模是埃及迄今發(fā)現(xiàn)的108座金字塔中最大的。胡夫金字塔是一座幾乎實心的巨石體，成群結(jié)隊的人將這些大石塊沿著地面斜坡往上拖運，然后在金字塔周圍以一種腳手架的方式層層堆砌。100，000人共用了20年的時間才完成這一人類的奇跡。

世界最著名的埃及胡夫金字塔建于公元537年的位于伊斯坦布爾的索菲亞大教堂，也是一個用磚砌球殼和石砌半圓拱組成的宏偉磚石建筑。（或稱圣智大教堂）建于公元532年~公元537年。教堂宏偉的穹頂由4座大拱門支撐。穹頂和柱子的頂部布滿了由一小塊一小塊玻璃組成的美麗鑲嵌圖案，常以金、銀來加以襯托?，F(xiàn)在它是一個博物館。伊斯坦布爾

索菲亞大教堂法國古老城堡和石拱橋

1.2砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點一、優(yōu)點1、采用磚石結(jié)構(gòu)較易就地取材。2、砌體結(jié)構(gòu)具有很好的耐火性、較好的化學(xué)穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性。3、采用砌體結(jié)構(gòu)一般較混凝土結(jié)構(gòu)可以節(jié)約水泥和鋼材，且砌筑時不需模板及特殊的技術(shù)設(shè)備，可以節(jié)約木材。4、當(dāng)采用砌塊或大型板材作墻體時，可以減輕結(jié)構(gòu)自重，加快施工進度，進行工業(yè)化生產(chǎn)和施工。二、缺點1、砌體結(jié)構(gòu)的自重大。2、砌體結(jié)構(gòu)砌筑工作相當(dāng)繁重。3、砂漿和磚石間的粘結(jié)力較弱，因此無筋砌體的抗拉