CN1049040A - 榫槽联锁异形空心砌块及其应用 - Google Patents

Abstract

《榫槽联锁异形空心砌块及其应用》通俗地阐述 其研制原理及性能，系统的说明本砌块的生产工艺和 在建筑设计与施工的应用及价值，是建筑工程抗振防 裂技术研究成果。利用砌块上下左右四个面具有的 榫槽严密联锁砌筑，形成“模拟剪力墙”，各联结节点 咬槎非常牢固，从而提高墙砌体抗震防裂性能，实施 工程耐震。结构自成体系，独具一格，是前人所不 及。能降低工程成本，快速施工，具有很好技术经济 效益和很高社会实用价值，实为重大创举。

Description

本发明涉及一种能够提高建筑砌体的抗拉、抗剪强度和增强其整体性、牵延性的墙体建筑材料的生产及其应用问题，是工业与民用建筑工程中的土建工程抗震（耐震）防裂设防技术措施。

地震这一自然灾害对人类的威胁很大，破坏性地震爆发时由于建筑物遭受破坏倒塌引起的损失最为严重。为解决这个问题，减轻大地震的灾害程度，在《工业与民用建筑抗震设计规范》中规定从设计烈度7度时开始设防，使建筑物在遭到相当于设计烈度的地震影响时，仍可继续使用。当进行结构抗震强度力学验算时，规范规定：设计烈度7度，需考虑水平方向的地震荷载，可在建筑物两个主轴方向分别进行验算。当设计烈度为8度、9度时，悬臂结构、长跨结构及烟囱等高柔构筑物，应验算竖向地震荷载的作用，并应按水平地震荷载与竖向地震荷载同时作用于结构上的最不利的情况下进行验算。并规定在进行建筑抗震设计时，考虑场地和地基对抗震设防有利的位置，选择有效的抗震结构方案和建筑体形，保证结构的整体性和联结牵延性，注意减轻建筑体的自重，提高施工质量等措施来进行设防。当前，在房屋结构抗震设计工作中，大多采用诸如框架结构、框架～剪力墙结构、剪力墙（筒体）结构等抗震性能好的结构方案，但工程造价高，很多工程仍需用砖混结构。多层砖房则增设层间

圈梁和抗震构造柱的方法来实现抗震设防的。然而，这些结构方案及抗震设防措施，在工程造价方面都是偏高，消耗的建筑三材数量也大，也未能体现减轻建筑体的自重。国家建设部颁标准《混凝土空心小型砌块建筑设计与施工规程（JGJ14-82）》（以下简称“规程82”）中所述小型砌块，是墙体建材改革成果，具有很多优点。但实践证明，沿水平通缝的抗拉、抗剪强度较低，对抗震防裂性能较差，规程中采用配筋塡芯柱的构造措施来实施抗震防裂设防问题。“小异型空心砌块在房屋结构抗震中的应用”的发明专利（申请号：86106736申请日：86.10.21.）是在《规程82》的基础上通过扬弃，改革创新，推出一组能互相咬槎锁联的小异型空心砌块，大大提高了其砌体的抗拉、抗剪强度和其整体性及联结的牵延性，能夠自成结构体系，满足了抗震防裂的要求，经抗震性能技术鉴定，在不加任何构造措施的情况下五层楼房卽可抗御9度地震。当设计烈度提高或建筑层数增多时，仍可在砌体内配筋塡洞。唯不足之处为在砌体中难以配置水平通长钢筋和需另配门窗

过梁，砌块仅在长向进行锁扣，其短向仍有位移的可能等，故仍需继续完善与刷新，使效果更佳。

本发明的目的是提供一组具有四个面能互相联锁且在其砌体中能配置水平通长钢筋的砼异形空心建筑砌块。

发明是这样实现的：在《规程82》的基础上，将主规格砌块的外形尺寸改为420×200（毫米）（长×宽），左右两头做成2厘米凸凹燕尾形的榫槽，其上下面除左端头2厘米凸燕尾榫外的40厘米中两端从10厘米处直凹入3厘米（可留1～2度收錐度以利于脱模），中间部份自然形成200×30（毫米）的凹槽，平面卽形成“凹”字状的凸榫，在其中央又设一2×3厘米的凹槽，给它代号为“A型砌块”，其中设两个方形园角孔洞，具体尺寸见图1。将A型砌块有燕尾形凹槽连同上面的一只凸榫同时向左或右扭转90度角后调正到位，调整中肋又成为“L”拐角左拐或右拐的专用砌块，给它代号为“B型砌块”，具体尺寸见图2。将A型砌块的上下面凸榫长度缩短5厘米两端头形成小凸榫，在中肋处再设一燕尾形凹槽（

前后任何一边设置）和在其上设一只大的凸榫，调整中肋为双中肋，砌块中间有一大孔洞，两边各有一小孔洞，又成另一用于“丁”、“十”形联结节点的专用砌块，给它代号为“C型砌块”，具体尺寸见图3。将《规程82》中的辅助砌块（长290块）的外形尺寸（长×宽）改为320×200（毫米），凸燕尾榫的一头同A型砌块相应的一头一样，凹燕尾形槽的那头同C型砌块相应的一头一样，两端头形成一凸一凹的燕尾形榫槽和上下面一大一小的凸榫，中部的凹槽长仍为15厘米，中肋可调整设于中间使两个孔洞一样大，亦可留设于原位两孔洞一大一小，是配合C型砌块使用和于建筑轴线中部作调节长度使用，给它代号为“D型砌块”，具体尺寸见图4。将A型砌块两块合并，並将一块的凸凹燕尾形榫槽去掉拉直，调整十字中肋，又成为另一种专用于附墙壁柱的扣合错缝砌块，给它代号为“E型砌块”，十字中肋将砌块中部分成四个孔洞，具体尺寸见图5。将A型砌块从中肋中点切开，调整切开处的壁厚为3厘米，又成为另一型砌块，给它代号为“ 1/2 A型砌块”，具体尺寸见图6。将《规程82》中的90×190（毫米）实心辅助块的外形尺寸改为100×200（毫米）或120×200（毫米）（长×宽），一端头上下面自5厘米处直凹入3厘米，另一端头作成凸2厘米或凹2厘米的燕尾形榫或槽（竖向），又形成另一种异形块，给它代号为“F型砌块”，具体尺寸见图7。 1/2 A型砌块和F型砌块为墙端头或门窗边墙的补缺， 1/2 A型砌块还用于附墙壁柱的配合块。利用图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所述的砌块所组砌的墙砌体，卽能块块上下左右四个面互相联锁扣合，形成结构严密的墙砌体。

异形空心砌块可称之为墙体建材，亦可称之为砼予制构件，它主要以砼为原料进行生产，由于砼的可塑性，给各种造型带来方便。本发明只需在原生产小型空心砌块的设备上按照本砌块各型的凹入尺寸重作模具，卽能进行本砌块的生产。本砌块的生产外形尺寸要求准确，其误差正为O负为3毫米为合格品。因之，不论手工生产或者机械生产都应有相应的工艺实施来保障其质量标准。

从砖石结构教科书中知，影响（降低）砖石砌体强度的重要因素之一是灰浆（灰缝）。本砌块有较高的高度和具有四个面能严密联锁扣合的特性，因此砌筑时仅需少量高强度灰浆进行粘结或弥补外形的误差，当表面很规整时甚至干砌也是可以的。这就为充分利用材料（构件）内在力和降低成本提高工效创造了条件。每只凸出槎榫的中央均予留有2×3厘米的槽是准备配置水平通长钢筋而设置，当需要配筋，竖向沿砌块的孔洞布设，水平向沿予留槽布设，然后塡灌砼。当无需配筋，在砌筑时也可用灰浆（搀些玻璃丝更好）塡平，也能起稍锁作用。水、电管路可以沿砌体孔洞内及予留槽内进行敷设，甚为方便。

在建筑设计中仍然按照我国《建筑统一模数制》以100毫米为“基本模数”，因此本砌块在各种情况下的平面摆布及组砌，都能适合各种开间（进深）的尺寸数值。对门窗型号规格的选用，可以采用标准定型图，亦可另行设计，但应注意非100毫米进位的规格不适用，並应设置于适宜的位置。力学验算仍遵循国家《工业与民用建筑抗震设计规范（TJ11-78）》执行。在建筑施工方面仍参照《规程82》执行，不同点是各专用砌块专用于相应的节点，D型砌块兼作长度调节块， 1/2 A和F型砌块用于墙端及门窗洞边的补缺块，其余全用A型砌块砌筑，各型砌块不能相互串用。施工技术非常简单，明了易懂，没有任何特殊要求，容易实施。

本发明技术具有很好的技术经济效益和很高社会实用价值。

发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7是根据本发明提出的榫槽联锁异形空心砌块各种型号的正立面、平面和透视图。根据各种型号各具体尺寸制作模具，以砼（亦可以用粉煤灰、碳化剂等工艺）为原料，进行本砌块的生产。本砌块要求外形尺寸准确，允许误差正为0负为3毫米，表面平整度高为合格品。因此，首先在加工模具时要精心细作，保障模具外形尺寸准确;砼的水灰比和骨料级配应从严掌握，无坍落度;应用机械或半机械抽模，不能用手工搖打来抽模;养生用的垫板（可用塑料制成）要符合标准以及场地要平整，从各方面措施来保障本砌块生产的质量标准。其余有关质量标准仍应参照《规程82》执行。

图8是外墙“L”拐角的组砌方法，用A型砌块砌墙，拐角处用B型砌块分左转、右转，交替上升。图9是墙的“丁”形联结节点的组砌方法，用C型砌块先逢中砌置于纵、横轴线交点处，三面均接A型砌块，再上一皮用A型砌块扣合中间，用D型砌块扣合两侧，重复交替上升。图10是墙的“十”形联结节点的组砌方法，用C型砌块逢轴线交点中砌放，用D型砌块逢中横砌两侧与C型砌块垂直，则形成十字状，之后每皮扭转90度角交叉旋转上升。图11是附墙壁柱的组砌方法，先用E型砌块按壁柱轴线砌放，墙的一边仍接A型砌块，上一皮用A型砌块错缝砌墙，用 1/2 A型砌块砌凸出壁柱（榫槽头居中），重复交替上升。墙砌体的中部全用A型砌块砌筑，只有在不符合长度尺寸时，用D型砌块进行调节。房屋墙砌体的各种联结节点，通常就有上述四种形式。设计异形砌块通常遇到的最大困难，也就是上述联结节点如何处理的问题。有了上述四种组砌方法，卽能使异形砌块砌体自成结构体系。从图8至图11中可以看出，利用榫槽联锁原理使异形砌块在四个面能严密锁扣，形成牢固的整体，大大提高了墙砌体的抗拉抗剪强度，实现工程抗震（耐震）的设防目的。从

与砼结构教科书中知，砼的抗拉抗剪强度为其受压强度立方根的一半，按此计算，每一只凸榫能承受二百多公斤拉、剪应力，是一种能够承担水平拉、剪应力较大的墙。由于异形砌块具有四个面榫槽严密联锁的特性（功能），使其砌体不易离散，卽使无灰浆进行粘结（卽干砌），对其拉剪强度的影响也不大。这为降低工程成本，快速施工等创造了有利条件。从几幅附图中还可看出在墙砌体中有一道予留的通槽，可在槽内布放水平钢筋。门窗顶上可在槽内布放水平钢筋，再在孔洞内用竖筋钩紧扎好，如图12那样，再用砼塡灌孔洞，无需另配门窗过梁，如果是现浇 楼板，竖立筋直插板内，与板随同浇灌更好。若有必要（依据工程力学验算说明有必要）时，沿砌块的上下水平予留槽内布放水平通长钢筋，扎好竖立筋，再将该皮（也可两皮或多皮）用砼塡灌形成“圈梁”。或在附墙壁柱（或各个联结节点）的孔洞内布筋砼塡洞与楼板下的

梁（或“圈梁”）配合，能形成“模拟框架”。或在砌体的孔洞内布放竖筋在予留槽内布放水平筋，如图13那样，然后用砼塡灌其孔洞，形成“模拟剪力墙”。利用上述措施，可将本砌块拓宽应用于更多（高）层建筑工程中。

砌筑前由施工技术员进行排块工作，根据建筑平面图在其基础 圈梁（多层房屋为避免其基础的不均匀下沉宜应设置圈梁。当墙砌体设计有竖向配筋时，在圈梁的相应位置予埋带钩钢筋头。）表面上用墨斗弹划出墙体中、边线，标出门窗洞位置，先排放各节点的专用砌块，再排放其它块。例如建筑平面图上横轴线①与各纵轴线相交于①A、①B、①C三点，①A为“L”拐角至①B为“丁”形联结节点的中线距离为2700毫米，B块于①A点横放（顺A轴线），C块于①B点顺放（横B轴线），这时B块占去长度100、C块占去长度200共300毫米称之“起步尺寸”（其中凸榫与凹槽长相抵），计算中间的块数为：（2700-300）÷400＝6A块。到第二皮时B块变为顺放（横A轴线），而C块上变为A块横放（顺B轴线），起步尺寸为400毫米，（2700-400）÷400＝5A块+1D块。从①B点到①C“L”拐角的中线距离为4500毫米，用B块于①C点顺放（横C轴线），其起步尺寸为500毫米，（4500-500）÷400＝10A块，其上皮因①C处B块变为横放（顺C轴线），起步尺寸为200毫米，（4500-200）÷400＝10A块+lD块。……其余均按此原理进行排块。在“丁”形节点亦可先以A块排块。亦可以在现场排块之前先在建筑平面图上标排好。经排块核对无误后卽可开始砌筑，此时，连普工都会砌筑。砌完一皮或二皮后，用100号砼塡灌没有留有钢筋头的孔洞5厘米厚，以加强第一条灰缝线的抗剪强度。

寒冷地区要求墙砌体保温性能高时，可在外墙的砌块改用双排孔洞，A型砌块如图14、B型砌块如图15、D型砌块如图16。还可于孔洞内涂刷（或塡充）保温材料等办法解决。

门窗的固定，可在补缺块中予埋木砖，钉子固定;亦可安好门窗框后电钻钻眼，稍钉固定。水、电管路亦可沿孔洞内或予留槽内敷设，但检修时不方便。

本榫槽联锁异形空心砌块更适用于急需房、营房或使用一定时间后需折迁的临时用房。此时，在坚实的地基上采用本砌块进行干砌，在最底和最顶的砌块水平予留槽中以及四大角的孔洞内（若房屋较长的在中间适当孔洞内）用通长铁拉杆加固。盖上屋盖，安好门窗，整理地坪，表糊（或粉刷）室内，卽可使用。不需要时，卸下门窗，掀除屋盖，松开加固铁拉杆，从上而下折下本砌块，全部运走异地待用，甚为方便。

本榫槽联锁异形空心砌块仍可应用于方形烟囱、挡土墙、围墙及保坎等条方形构筑物的砌体中。

从报刊杂志上的一些统计资料披露：全国近7年内，实心粘土砖以每年平均大于263亿块的速度迅猛发展着，1988年产量已突破4千亿块。生产这些砖每年耗能已超过5千万吨标准煤，取土毁田达7万亩。照此下去，人类赖以生存的田土将逐年被毁掉。因此，大力发展新型墙体材料，具有重大意义。

综上所述，本发明技术在地震设防地区应用，能夠抗震防震;在非地震设防地区应用，亦可防裂，具有很好的技术经济效益和很高的社会实用价值。随着社会发展的需求，房屋是经常在修建的。且本发明技术简要明了易懂，容易实施，很适宜在广大城乡推广应用。

Claims (3)

1、一组榫槽联锁异形空心砌块，各块体上下左右四个面具有能互相联锁的榫槽，其特征在于：

A、A型砌块，左端竖向凸榫与其上下水平向“凹”形凸榫连体並互相垂直，右端竖向凹槽与其上下水平向“凹”形凸榫连体並互相垂直，中部上下形成凹槽，左右竖向榫槽限制其前后位移，上下水平向榫槽限制其左右位移。上下凸榫中间有予留槽。

B、根据A型砌块，将其右端上面的凸榫连同竖向凹槽向左或向右调转90度角就位，调整中肋，右壁齐边，成立B型砌块。

C、根据A型砌块，将其上下榫长缩短5厘米，另于原中肋位置靠一边，上面设一只象原右边的“凹”形凸榫连同其竖向凹槽，调整为双中肋，成立C型砌块。

D、根据A型砌块，缩短四分之一，将右端上下榫长缩短齐内右壁，调整或不调整中肋，成立D型砌块。

E、根据A型砌块，将两块合并，取消其中一块两端竖向榫槽並右壁齐边，调整合并处中肋，成立E型砌块。

F、 1/2 A型砌块是将A型砌块从中肋中间切开，调整切开处的壁厚而成。F型砌块为实心，仅单端有竖向凸(凹)榫(槽)与其上下水平向小(凹形)凸榫连体並互相垂直而成，仅用于补缺。

G、需要时，A、B、D型砌块可改用双排孔的形式。此时上下水平向凸榫在其中肋位置两侧设予留槽。

2、根据权利要求1，本组砌块的主要砌筑方法其特征在于：

A、在砌体中以A型砌块错缝榫槽联锁进行砌筑，当长度不适合时，用D型砌块进行调节。

B、“L”拐角的组砌，用B型砌块分左转、右转，交替上升。

C、“丁”形联结节点的组物，用C型砌块逢中线砌于交点处三面接A型砌块，上一皮用A型砌块扣合中间，两边用D型砌块拼接，重复交替上升。

D、“十”形联结节点的组砌，用C型砌块逢中砌放于交点中，用D型砌块横砌于C块中部的两侧，则形成十字状，之后每上升一皮调转90度角旋转上升。

E、附墙壁柱的组砌，用E型砌块按壁柱位置砌放，墙的一边接A型砌块，上一皮墙的一边仍用A型砌块错缝砌筑，用 1/2 A型砌块砌筑凸出壁柱（榫槽头居中），重复交替上升。

3、本榫槽联锁异形空心砌块主要是以砼为原料，经振压（或挤压）成型，自然或蒸气养生后待用。亦可以粉煤灰、白页岩、碳化……等其它工艺进行成型、生产。

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