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砌体结构:原理与使用

砌体结构是一种结构体系,建筑墙体承担了结构功能,砌体单元的排列方式使其能够自承重和承重。荷载通过墙体均衡传递到基础上,然后传递到土层。

将砖、石或砌块层叠起来,以黏合剂(砂浆)和钢筋(对墙体力学性能有重大影响)连接,通过不同规格起到抗力作用。

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“一道”砌体指的是墙体中一行水平连续的砌体单元,如砖、混凝土砌块、陶瓷砌块等。数道砌体可组成一道单层砖墙,即垂直的砌体。单层非结构砖墙也称为“砌体贴面”。一道砌体可通过加筋和灌浆做成过梁、门槛、圈梁,将砌体墙融入更稳固的结构单元之中。

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Tipos de Blocos. Image © Eduardo Souza

结构砌体的功能原理?

在传统梁柱体系中,会根据项目建筑设计现场制作木制模板,加入钢筋并浇混凝土或类似材料。待混凝土凝固成形后,除去模板,露出结构骨架,然后再加上不同材料的墙面。这样的外围结构仅为包覆建筑并保障热工性能和声学舒适度,如需安装上下水和电力系统,就要在墙壁完成面上开洞,大大降低了施工效率。

结构砌体没有框架,且每一道都是根据建筑平面的需要进行精确排列。不同类型的混凝土或陶瓷砌块用于满足特定功能,通常以水泥砂浆进行黏合。空心砖块在建筑工程中更加常见,也更高效,因为垂直的孔洞可用于通过电力、水网管道等,而不需要另外开口。而U型单元也可以进行水平加固。

结构砌体的主要优势在于可以将水、电等系统直接整合到建筑结构当中,节省时间和金钱。这样施工更快,减少浪费,让施工现场井然有序。此外,由于使用更少的木材、钢铁、混凝土等材料,工程更加经济,使用标准化构件,通过模数化可以降低施工难度,且可复制性强。

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COPROMO / Usina CTAH. Image © Usina CTAH

建筑的模数化即以特定建筑材料(如砖、砌块等)的计量单位作为建筑设计的尺度依据。通过这样的方式将施工逻辑引入设计过程,设计出来的建筑将更加高效、更可持续。

Biselli Katchborian Arquitetos的Heliópolis Social Housing项目中,这些优势得到了显著体现。该项目是位于圣保罗的一个住宅综合体,共有420个单元,分为两种类型,属于住房部负责的圣保罗棚户区升级项目。建筑均为6层,且均为结构砌体,模数化手段也清晰地体现在单元楼层平面图和标准层的形成中。

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SEHAB Heliópolis / Biselli Katchborian Arquitetos SEHAB Heliópolis / Biselli Katchborian Arquitetos
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SEHAB Heliópolis / Biselli Katchborian Arquitetos SEHAB Heliópolis / Biselli Katchborian Arquitetos. Image © Nelson Kon

Usina CTAH技术顾问团队的社区住房项目COPROMO也采用了结构砌体。它使用了1990年代自我管理住房合作社中常见的陶瓷砌块,这种材料更轻型,在施工中容易把握。单元楼层平面图根据砌块尺寸而定,形成标准层布局后通过复制形成整个建筑综合体,既优化了施工,又创造了独特的视觉形象。

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COPROMO / Usina CTAH
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COPROMO / Usina CTAH
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COPROMO / Usina CTAH. Image © Usina CTAH

除了模数化以外,采用结构砌体的建筑设计还可融入其它结构要素,如Half-Slope House / Denis Joelsons + Gabriela Baraúna Uchida的挡土墙,由于地形陡峭被劈成了两半,创造了有趣的视觉效果,同时也起到了支撑的结构功能。在有需要时,结构砌体还能与其它体系相结合,如Vila Maida Housing Complex / Maristela Faccioli,除了承重的砌体平面,还有梁、柱以及钢结构。

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Casa de Meia Encosta / Denis Joelsons + Gabriela Baraúna Uchida . Image © Pedro Kok
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Casa de Meia Encosta / Denis Joelsons + Gabriela Baraúna Uchida
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Residencial Vila Maida / Maristela Faccioli. Image © Maristela Faccioli

结构砌体的最大缺点在于平面布局不够灵活,因为改造时不能拆除承重墙(除非采用一些特殊手段,如用新梁取代整个砌体结构等)。然而,VAGA的CL Warehouses项目向我们展示了这样的结构体系也可以具有一定的灵活性。这一项目是多功能建筑,模数化的结构墙体排布通过简单的结构支撑屋面和夹层的大跨度楼板,创造了许多开放、灵活的空间。

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Galpões CL / VAGA. Image © Pedro Napolitano Prata
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Galpões CL / VAGA

通过了解采用结构砌体的建造过程,我们认识到,这个体系并没有我们想象的那样死板,反而为出乎意料、独特的设计提供了可能。Vão的Headquarters for a Block Factory就是其中一个案例。项目建筑师表示,这个不使用砂浆的建造方案是在参观仓库、观察砌块存储和运输系统的过程中成形的。通过在项目和施工模型中对高度、重量、接触面积等关系进行探索,最后形成了稳定性高、组装快、建筑语言独特的结构砌体建筑。

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Sede de uma Fábrica de Blocos / Vão. Image © Rafaela Netto
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Sede de uma Fábrica de Blocos / Vão

结构砌体不仅可以优化施工,还可节省资源、金钱和时间,因此越来越受欢迎,甚至在高层住宅项目中也是如此。这种结构体系可以为建筑领域的材料色彩、施工工艺,甚至建筑设计过程带来全新的视角。

译者:吴淑华

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引用: Martino, Giovana. "砌体结构:原理与使用" [O que é e quando usar alvenaria estrutural? ] 21 7月 2021. ArchDaily. (Trans. KayeeLi) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/965303/qi-ti-jie-gou-yuan-li-yu-gua-yong-qing-xing>

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