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1、一种新型的自保温砌体结构的开发、 应用与产业化 崔玉华吴秀英 陕西X - , _ l k 技术研究院 【提要】本文是在收集大量相关资料、进行国、内外行业企业技术交流以及对欧洲普遍使用 的新型保温墙体材料及其砌体结构研究基础上完成的，通过对新型保温墙体材料及其模数设计、以 农村自建2 层住宅为例，对多层砌体建筑的主要构造节点进行了初步设计并对抗震性能进行了分析， 提出了一种新型的自保温砌体结构体系。 【关键词】烧结保温砌块 自保温墙体模数协调抗震性能 一、前言 在我国砌块”通常被特指为以水泥作为胶凝材料。添加各种砂石、粉煤灰及各种工业废料，经 压制和蒸养而成的空心块体材料，与烧结砖的最大区别就在
2、于“免烧”。与欧洲广泛使用的烧结保温 砌块相比，其热工性能相差极大，对我国这样一个砌体建筑大国来说，要实现建筑节能与绿色环保， 显然不是一种最好的材料。 2 0 0 7 年陕西工业技术研究院针对建筑节能6 5 全面实施的实际需求，组织赴西欧五国对烧结制 品的生产和应用进行考察，访问了德国埃森砖瓦研究所，详细了解了德国砖瓦、砌块产品的国家标 准和应用标准，还参观了世界上最大的制砖企业集团一奥地利W i e n e r b e r g e rZ i e g e l i n d u s t r i eG m b H ( 维 也纳山制砖工业集团) 的两个现代化的砌块生产工厂。以德国、奥地利、法国、意大
3、利等西欧发达 国家对烧结保温砌块的研究、开发和应用的历史和经验，使用单一砌体材料建设多层民用住宅，不 但可以达到国家目前建筑节能6 5 的热工要求，也可以满足我国抗震设防的要求，并可以实现材料、 部件的工业化生产和住宅产业化模式。对我国城市、城镇及广大农村自建房提供标准化建材和多样 化的设计风格，对不同地域建筑风格、文化传承起到推动和促进作用。 本文研究的自保温砌体结构是，基于高孔洞率、低导热系数的烧结保温砌块所具有的极佳热工 性能，和科学合理的一体化构造柱、芯柱、水平圈梁、水平增强带等建筑结构体系所保证的力学性 能共同构成的，集节能、结构一体化，免除外保温工艺，实现6 5 的节能标准。 该结
4、构使用的产品是，使用欧洲先进的设备及工艺生产的大尺寸、高孔洞率、高强度页岩烧结 砌块。产品具有体大、孔排数多、肋薄、强度高、尺寸一致性好等特点，l 、- 2 m m 的水平灰缝大大 降低了墙体的传热系数。灌注构造柱、芯柱的多孔外壁，去除了传统砌体结构内外通透芯柱的冷( 热) 桥效应。当产品的导热系数为0 1 2 W l m K 时，所砌墙体( 内壁1 5 m m 石膏+ 2 4 0 m m 砖墙+ 外壁2 0 m m 保温砂浆) 的传热系数仅为0 4 3 8W m 2 K ，在不使用外墙外保温的情况下，就能达到我国北方地区 建筑节能6 5 的要求( 西安市居住建筑节能设计标准中规定三层以下外墙
5、的传热系数限值为0 5 0 2 6 0 W 2 K ) ，是我国实现建筑节能要求的理想材料。经过瞅洲二十多年的实践证明，页岩烧结砌块是 公认的绿色建材，使用这种产品建造的房屋具有舒适、环保、节能、生态的特点，是绿色建筑。 二、烧结保温砌块概述 欧洲烧结保温砌块的丈量应用起始于上f 纪6 0 年代，近十几年柬，随着国际能源价格的不断 攀升，建筑节能标准也不断提高，已形成完整的产品体系和标准。建筑结构体系趋于完善针对窗、 粱、柱、楼板、屋盖等建筑节点的专用砖混凝土构件也实现丁标准化生产。 目I2 4 0 r t m l 主砖、E 砖目2 各种功能m 块 & 1 P O R O T O N - P
6、l a l l z i e g e l - T1 2 1 1 认_ E 代码密度等级导热系数1 D V m 豳许用麻力【M N m 。】 成* 墙月砌块m 格中目标砖1单* i$ 砖* 体砌体承载用量 强度等嗷 量 ( k g J 能力k N m f 蟪，m 1 u 取值条什卦壁2 c m 越砂浆k 03 1 t W m K 】；内肇15 c mf i 敏i 膏，L - 0 7 0 W m 嘲 瞅洲烧结保温砌块产品和结构体系与我国建筑结构体系可以实现玉健对接。 我国自颁布了建筑模数协调标准以后，材料的研发和生产都需要以该标准为基础，来制定 产品的基本几何参敷。君前欧洲砌块产品分为两大类，一种为
7、双面磨平系列用专门的铺浆器铺浆， 水平灰缝1 3 一；另一种为普通型，手工铺浆厚度为1 0 r t m l 。 磨平砌块几何尺寸： ( 水平灰缝3 r a m ，垂直缝为子母槽镶嵌2 m m 间隙，特殊需要时灌浆) 墙体厚度( m m )2 4 0 、2 5 0 、3 0 0 、3 6 5 、4 0 0 、4 2 5 、4 5 0 、4 9 8 ： 主砖长度( n u n ) 2 4 8 、3 0 8 、3 7 3 、4 2 5 、4 9 8 ； 配砖长度( m m ) 1 2 4 、1 5 4 、1 8 6 ； 高度( I l u l l ) 7 1 、1 2 3 、1 8 6 、2 4 9
8、 。 功能砌块：圈梁模板砖、楼板砖、预制过梁砖，长度均为2 5 0 m m 。 结构砌块：芯柱、拐角、窗口长度、高度、宽度( 墙体厚度) 附合主砌块尺寸系列。 内隔墙砌块：长度( m m ) 2 4 8 、4 9 8 ：宽度8 0 、1 0 0 、1 2 0 、1 5 0 、1 7 5 、2 0 0 、2 4 0 。 我国的标准砖尺寸为：2 4 0 x 1 1 5 x 5 3 ；烧结砌块为：3 9 0 、2 9 0 、2 9 0 、9 0 ( 水平、垂直灰缝均为 l O m m ) ，与欧洲砌块标准尺寸的关系如图3 所示。 磨平砌块系列 2 一 址UU 2 Iz 耳日1 8 0 rf 00 l
9、 |I l 图3 欧洲烧结砌块尺寸与我国标砖尺寸的关系 根据欧洲烧结砌块的热工性能如表1 。和我国的建筑节能标准，外墙体厚度选用2 4 0 、2 5 0 、3 0 0 、 3 6 5 ，基本可以满足不同地区节能6 5 的要求。为方便砌筑施工，控制砌块单块重量，主砖长度尺 寸拟选用2 4 8 m m 、3 0 8 m m 、3 7 3 m m 为宜；拐角砌块为满足芯柱尺寸需要，拟选用3 7 3 m m 、4 3 0 m m ： 墙内构造柱砌块长度与主砌块相同，以方便排砖错缝。另外，根据三个主砌块尺寸设置三个配砖， 长度分别为1 2 3 m m 、1 5 4 m m 、1 8 6 m m 。所有砌
10、块高度为2 4 9 m m ，同时均可设高度为半模( 1 2 3 r a m ) 的产品，在生产中模具相同仅切割长度不同。非承重内隔墙砌块限于篇幅，本文不作祥细介绍。 可以看出，将欧洲产品标准按我国建筑模数协调要求稍作改进，即可符合我国建筑模数要求， 形成完整的系列标准，实现无缝对接。 三、用于住宅建筑的节点构造 砌块产品要实现在住宅建设中的规模应用，首先要解决设计问题，即建筑节点构造的标准化设 计。在参考德国、法国和意大利主要企业产品标准和结构标准的基础上，以农村自建2 层住宅为例， 对多层砌体建筑的主要构造节点进行了初步设计，希望与更多的同行交流探讨。 l 、构造柱结构 构造柱分布如图4
11、所示。所有墙体拐角、丁字墙、门窗洞口和长度超过3 6 米的内、外墙体均 设置构造柱。外墙厚度3 0 0 r a m ，芯柱1 7 0 m m x l 7 0 m m ：内墙承重厚度2 4 0 m m ，芯柱1 4 0 m m x l 4 0 m m 。 当外墙厚度为3 6 5 m m ，芯柱尺寸为1 6 5 m m x l 9 5 m m ，或1 8 5 m m 1 8 5 m m ，根据强度计算确定。构造 柱由功能砌块直接砌模，孔内浇注钢筋混凝土。 2 6 2 目4 椅造柱置 表2 构镕柱参觳表 镕4 ( 一1 女m # r 唧1芯柱R 寸( r a m ) 培 佑 S 柱 砌 块 拐 自
12、砌 块 图5 构造柱嘲筑女洁 2 、砖一混疆土琢制门、亩过关 门宙过梁采用砖混凝土预制构件( 以F 简称砖混预制过粱) ，用于门洞及窗口L 方的支撑， 这种砖混预制过粱还可以和保温隔热材料组成复台结构，以提高门窗洞口的保温隔热性能。砖 掘预制过粱可根据其承载能力分为扁平过粱和立式过梁。 A 扁平过集 扁平砖一混预制过粱形状比较细长，不是完全依靠其自身承重，在它的上方还需要用圈粱模板 砖瑚筑现浇混凝土承重构造带，形成复台过粱。根据我围常用墙体厚度，扁半过梁的宽度尺寸系列 可以定为：1 1 5 r a m 、1 4 5 m m 、1 7 5 h i m ，儿何形状如图6 所示。 门丽而_ 厂I 。
13、矿1T 而亓丁f 而 蝉羔趔：I 避羔掣U 堂羔剖 L ，! 二一L 二! 二_ 1L ，j 二二一 围6 扁平砖- * 预制过禁 用于不同厚度的墙体时，可咀使用多根组合，如图7 所示 鬯眶塑 目7T 目厚度墙体的m 台过粱 过粱上的承载圈幕模板厦施工方法。过梁上方的现浇混凝土承重构造带的模板是烧结模板砌 块，形状和尺寸如阁8 。该现浇承重构造带两端与构造桂相连见陶9 。当r j 窗洞口与纵承重墙体 丁字形接头芯柑的距离超过15 m 时设置洞口加强柱。 围8 现浇凝承t 构造带的模板参数 施工方法扁平过梁用l O m m 水泥砂浆固定，两端措接长度不小于1 2 5 m m ，当洞1 5 净宽度
14、超过 m 时，下而加支撑柱。支撑柱问足巨不大于1 m 。在r 血的砌砖或浇注的混凝土硬化后拆除。 目9n 窗口粱与自* # 连镕 B 立式过集 立式预制过粱高度与砌块尺寸一致，具有较高的承载能力，施工中不需要支撑，可以与保温隔 热材料结合使州。当中f r O ；帅装1 4 0 1 5 0 皿保温隔热材料( 泡沫聚苯己烯) 时，墙体的传热系数町返 到U 02 5 w m K 。施工时两端搭接长度为1 2 5 2 5 0 m m 。 圃 呵圃? 长艟( 1 I l r n j 目1 0 立粱组台方女R * 表3 立式H 桀的睁$ 数据”1 自喵规格( r r 矾 过* 度( m )# # * 洞口
15、净宽( )M 。( k N m ) ：叽单根过槊最 承被，M u ：弯矩 3 、楼板结构 烧结楼板砖+ 砖一混凝土预制托粱、配面筋现浇混凝土组合而成的密肋楼盖结构最大跨距可选 8 米。在收缩变形上太大低于现浇混凝土楼盖，施丁简单，不使用人量铡模板，自重轻，静态乐载 能力商，抗震性能好，便于J 二业化生产和质量控制。根据D I N4 1 6 0 标准提供预制好的楼板粱、特 殊的楼板砖，可用丁多层住宅和农村白建房的楼板结构。 裹4 砖m 制粱技* 觳据。J # 目足巨6 2 5 m m 楼板厚度( m m2 7 02 9 0 桨* 度( m I l l 】 砖规格耐M n K 0J I S T O
16、 P l 5 0 6 2 5M 1 A K 0J I S T 自O P l 蚰6 2 5 * 凝标目 l b 陇厚度c m m ) 措接K 度( m m ) 般十用 f m “ 】0 0 7 4( ) 0 9 4 砖月口( 壤m ) 33 9 3 8 9 捃砖“辅1 _ 日3 3 3 x 7 0 h ( 1 7 52 9 0 130J g d , n 单梨最人跨m ( m ) 557 575 8 2 * - E 黼w a # 】H 四、烧结保温砌块砌体结构的抗震性能 在提到峨洲建筑的时候，很多业内人士总耍提m 抗震设防的问题，酱遍认为魄洲建筑不考虑抗 震问题，因此小能在我国推广应用。但事实井非如此，德国建筑物的抗震标准D I N 4 1 4 9 ：在2 0 0 5 年 4JJ 进行了最新修订，并于2
