提要：本文概要地綜述了砼砌塊作為粘土磚的主要替代材料，在節(jié)土節(jié)能和環(huán)境保護(hù)方面的重大社會(huì)效益；砌塊的建筑及裝飾功能；砌塊結(jié)構(gòu)的體系的分類、應(yīng)用范圍，國(guó)內(nèi)外砌塊結(jié)構(gòu)，特別是配筋砌塊結(jié)構(gòu)的發(fā)展和成就；砌塊建筑的優(yōu)越性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；我國(guó)在發(fā)展砌塊建筑配套材料、配套應(yīng)用技術(shù)和配筋砌塊結(jié)構(gòu)體系系列標(biāo)準(zhǔn)的研究編制情況；砌塊生產(chǎn)和配套產(chǎn)品的砌塊產(chǎn)業(yè)鏈等，本文對(duì)我國(guó)砌塊建筑的健康發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：砌塊 配筋砌體 砌塊配套材料 砌塊配套標(biāo)準(zhǔn)
1 國(guó)內(nèi)外砌塊應(yīng)用概況
混凝土砌塊屬于非燒結(jié)性的塊材。它是由膠凝材料、骨料按一定比例經(jīng)機(jī)械成型、養(yǎng)護(hù)而成的塊材。在材料組成上有以砂石作骨料的混凝土承重空心砌塊；以浮石、火山渣、天然煤矸石為骨料的輕骨料混土砌塊、保溫砌塊、裝飾砌塊、鋪路混凝土砌塊等。如以砌塊的尺寸劃分則有小型混凝土空心砌塊，小型空心砌塊又按厚度劃分為190mm和290mm兩大系列。而每種系列又包括標(biāo)準(zhǔn)砌塊、輔助砌塊等多種形式，由此而組砌成各種各樣的建筑物?？梢姲哑鰤K叫作一種類似“魔方”的建筑材料或“萬(wàn)能型”的建筑材料并不過(guò)分。因?yàn)樗鼮榻ㄖ熖峁┝私ㄖO(shè)計(jì)所需的最廣泛的可能性和選擇。砌塊結(jié)構(gòu)是在磚結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，由混凝土取代粘土，它既保留了傳統(tǒng)材料磚結(jié)構(gòu)取材廣泛、施工方便、造價(jià)低廉的特點(diǎn)，又具有強(qiáng)度高延性好的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特性，它是唯一融砌體和混凝土性能于一體的一種新型材料。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐，特別是美國(guó)的實(shí)踐已經(jīng)證明，砌塊已成為一種最具競(jìng)爭(zhēng)力的建筑材料之一。
混凝土被發(fā)明和應(yīng)用之后，為拓寬傳統(tǒng)建筑材料(燒結(jié)粘土磚)的應(yīng)用范圍研制出了混凝土空心砌塊。自1897年美國(guó)建成第一幢砌塊建筑以來(lái)，砌塊結(jié)構(gòu)已經(jīng)歷了近百年的發(fā)展，至今已成為一個(gè)獲得廣泛應(yīng)用、獨(dú)具特色的完整的結(jié)構(gòu)體系——配筋混凝土砌塊結(jié)構(gòu)體系。配筋混凝土砌塊結(jié)構(gòu)體系也是始創(chuàng)于美國(guó)。美國(guó)在 1933年加里福尼亞長(zhǎng)灘大地震無(wú)筋砌體嚴(yán)重震害，之后推出了配筋混凝土砌塊(配筋砌體)結(jié)構(gòu)體系，建造了大量的多層和高層配筋砌體建筑，如1952年建成的26棟6—13層的美退伍軍人醫(yī)院，1966年在圣地亞哥建成的8層海納雷旅館(位于9度區(qū))和洛杉磯19層公寓等。這些建筑大部分經(jīng)歷了強(qiáng)烈地震的考驗(yàn)。配筋砌塊建筑表現(xiàn)了良好抗震性能。1990年5月在內(nèi)華達(dá)州拉斯維加斯(7度區(qū))建成了4棟28層配筋砌塊旅館。美國(guó)又是配筋砌塊應(yīng)用最廣泛的國(guó)家，從60年代至今，已建立了完善的配筋砌體結(jié)構(gòu)系列標(biāo)準(zhǔn)，配筋砌體已成為與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有類似性能和應(yīng)用范圍的結(jié)構(gòu)體系。
以中國(guó)為秘書處的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織砌體結(jié)構(gòu)委員會(huì)配筋砌體分委員會(huì)承擔(dān)了《配筋砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的起草工作。在總結(jié)美國(guó)、歐共體、中國(guó)和其它國(guó)家配筋砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的基礎(chǔ)上完成了該標(biāo)準(zhǔn)的起草，為這種結(jié)構(gòu)體系在世界范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用提供了條件。
我國(guó)混凝土砌塊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用雖然也有30多年的歷史，但由于國(guó)情和經(jīng)濟(jì)政策等方面的原因，應(yīng)用水平較低(僅限于多層)，應(yīng)用范圍較窄，各地發(fā)展不平衡，砌塊的應(yīng)用數(shù)量，在整個(gè)墻體材料總量中所占的比例不足10%。從國(guó)外砌塊的發(fā)展和我國(guó)近來(lái)墻改方向看，砌塊作為粘土磚的首選替代材料已成定局，人們對(duì)砌塊和砌塊建筑的質(zhì)量、功能和效益等方面將提出更高的要求。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1996年全國(guó)砌塊總產(chǎn)量約為2500萬(wàn)m3，各類砌塊建筑約5000萬(wàn)m2，近十年混凝土砌塊與砌塊建筑的年遞增都在20%左右，尤以大中城市推廣迅速，以上海推廣砌塊建筑為例，1994年約50萬(wàn)m2，1995年約100萬(wàn)m2，1996年約150萬(wàn)m2。到1999年一季度累計(jì)完成砌塊建筑450萬(wàn)m2。這些砌塊建筑大多是中低層的，至于高層的配筋砌體建筑，也已進(jìn)行了一些試點(diǎn)工程，如80年代廣西建科院就設(shè)計(jì)和建成10~11層砌塊房屋，1997年建成的盤錦市國(guó)稅局15層住宅樓，1998年建成的上海18層配筋砌塊住宅。目前作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ3-88重大修訂內(nèi)容——配筋砌體部分的試點(diǎn)建筑還有北京首鋼的18層砌塊住宅、遼寧撫順5棟16層砌塊住宅等。各地已興建或正興建現(xiàn)代化的砌塊生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)從數(shù)量和規(guī)模上都是空前的，僅以東北地區(qū)初步統(tǒng)計(jì)，這個(gè)幾年前很少用砼砌塊的廣大地區(qū)光引進(jìn)的國(guó)外現(xiàn)代化砌塊生產(chǎn)線就達(dá)10條之多，年生產(chǎn)能力可達(dá)50~80萬(wàn) m3。以大慶為例，大慶油田從1976年引進(jìn)美國(guó)砌塊生產(chǎn)線起到1999年底，砌塊產(chǎn)量和砌塊建筑逐年大幅度巨增。如1997年的4棟砌塊住宅、1998 年44棟砌塊住宅、1999年的88棟砌塊住宅及2000年計(jì)劃的100多棟住宅，連續(xù)幾年累計(jì)上百萬(wàn)m2。遼河油田幾年來(lái)建造了20多萬(wàn)m2的砌塊建筑。特別是大慶油田等骨干砌塊企業(yè)從起初以承重砌塊為主，到現(xiàn)在的多功能裝飾砌塊的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。而利用國(guó)產(chǎn)砌塊成型機(jī)的中少規(guī)模砌塊廠近1~2年呈更強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，這為我國(guó)大面積推廣高質(zhì)量砌塊建筑創(chuàng)造了條件。
但是和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)砌塊結(jié)構(gòu)的發(fā)展尚處在初級(jí)階段，尚有許多工作要做，如擴(kuò)大砌塊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，增加砌塊的品種和功能，完善和建立砌塊建筑結(jié)構(gòu)的配套技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)等。
2 砌塊結(jié)構(gòu)體系
根據(jù)配筋方式和受力情況，砌塊結(jié)構(gòu)分為以下兩種：約束配筋砌塊結(jié)構(gòu)和均勻配筋砌塊結(jié)構(gòu)。
2.1 約束配筋砌塊結(jié)構(gòu)
系指僅在砌塊墻體的局部配置構(gòu)造鋼筋，如墻體的轉(zhuǎn)角、丁字接頭、十字接頭和墻體較大洞口邊緣設(shè)置豎向鋼筋，并在這些部位設(shè)置一定的拉接網(wǎng)片。構(gòu)造鋼筋顧名思義，僅為構(gòu)造需要，無(wú)明確的配筋率要求，但規(guī)范規(guī)定這些部分的豎向鋼筋宜為φ12，構(gòu)造鋼筋的主要作用是作為芯柱將建筑物的砌塊墻體變?yōu)榧s束砌體構(gòu)件，達(dá)到在水平地震作用下有足夠的延性和變形能力，在大震作用下裂而不倒。約束砌體僅用于多層砌塊結(jié)構(gòu)，我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和混凝土小型空心砌塊建筑技術(shù)規(guī)程規(guī)定，一般情況下，在6、7、8度分別允許層數(shù)為7、6、5層，當(dāng)采取加強(qiáng)構(gòu)造措施后，可在原允許層數(shù)增加一層，即允許層數(shù)為8、7、6層。統(tǒng)計(jì)表明，多層住宅房屋是居住建筑中數(shù)量最大的，約占80%～90%，而多層砌塊結(jié)構(gòu)只需中等強(qiáng)度等級(jí)的材料：≤MU10 190厚砌塊，≤M10砂漿和C20注芯混凝土，墻體的平均注芯率≤25%。這類砌塊完全可采用國(guó)產(chǎn)機(jī)械生產(chǎn)，其造價(jià)和多層粘土磚房相比具有一定的綜合優(yōu)勢(shì)。
2.2 均勻配筋砌塊結(jié)構(gòu)
即通常說(shuō)的配筋砌塊，這種砌體和鋼筋混土剪力墻一樣，對(duì)水平和豎向配筋有最小含鋼率要求，而且在受力模式上也類同于混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，它是利用配筋剪力墻承受結(jié)構(gòu)的豎向和水平作用，是結(jié)構(gòu)的承重和抗側(cè)力構(gòu)件。配筋砌體的注芯率一般大于50%。由于砌體的強(qiáng)度高，延性好，和鋼筋混凝土剪力墻性能十分類似，可用于大開間和高層建筑結(jié)構(gòu)。如美國(guó)抗震規(guī)范規(guī)定，配筋砌體的適用范圍同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。我國(guó)的研究和計(jì)算表明，用配筋砌塊砌體，可建造一定高度的既經(jīng)濟(jì)又安全的建筑結(jié)構(gòu)。
對(duì)于配筋砌體結(jié)構(gòu)，由于荷載大和抗震要求，其墻體材料要比多層砌塊結(jié)構(gòu)需要較高的等級(jí)，即高強(qiáng)材料：MU10～MU20或更高，190～290厚的混凝土砌塊，M10～25砂漿，和C20～35注芯混凝土，并宜按等強(qiáng)的原則，選取砌體的組成材料。
配筋砌體需要的高強(qiáng)材料，特別是高強(qiáng)混凝土砌塊，則需要高質(zhì)量高性能的砌塊成型機(jī)械，據(jù)調(diào)查目前國(guó)產(chǎn)機(jī)的能力尚難生產(chǎn)高強(qiáng)砌塊，為此我國(guó)一些大中城市已引進(jìn)或正在引進(jìn)國(guó)外砌塊成型機(jī)械，這些成型機(jī)性能好，成型壓力大，生產(chǎn)的砌塊質(zhì)量好，可滿足各種強(qiáng)度等級(jí)的要求。生產(chǎn)高強(qiáng)砌塊需要比較高檔的原材料和較多的水泥，砌塊造價(jià)比中強(qiáng)砌塊要高一些，據(jù)遼河油田的價(jià)格，MU10，每塊2.5元，高強(qiáng)度砌塊每塊3.2元。
3 砌塊結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性
3.1 多層砌塊建筑——對(duì)比對(duì)象為粘土磚
粘土磚相比，砌塊建筑的最大優(yōu)勢(shì)在于其生產(chǎn)不毀壞耕地和能耗較低，符合國(guó)家技術(shù)發(fā)展政策。這是砌塊結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的根本前提。
3.1.1 生產(chǎn)不用土，能耗低
粘土磚采用優(yōu)質(zhì)粘土燒結(jié)而成，經(jīng)計(jì)算每萬(wàn)塊粘土磚需取土毀田0.0007～0.01畝，每塊小磚僅燒結(jié)需900kcal，混凝土砌塊包括水泥、成型和蒸氣養(yǎng)護(hù)的總耗能，折合成標(biāo)準(zhǔn)磚為429kcal，其能耗不足粘土磚的一半。
如以沈陽(yáng)為例，現(xiàn)有粘土磚廠322個(gè)，年產(chǎn)約20億塊粘土磚，每年僅燒磚能耗約30萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，毀田1480畝。如由砌塊取代粘土磚，每年可省15萬(wàn)噸標(biāo)煤，省田1480畝。據(jù)資料，北京市1996年生產(chǎn)粘土磚62億塊，全國(guó)有上千億塊粘土磚，年毀田達(dá)10萬(wàn)余畝。
3.1.2 自重輕、有利于地基處理和抗震
混凝土砌塊標(biāo)準(zhǔn)塊尺寸為390×190×190，空心率46%，重18kg，相當(dāng)9.6塊標(biāo)準(zhǔn)磚，砌塊墻體自重比240和370粘土磚墻分別減輕30%和50%，不僅減輕了基礎(chǔ)的負(fù)載，易于地基處理，減少了施工中的材料運(yùn)輸量，也增大了結(jié)構(gòu)的地震可靠度。
3.1.3 施工速度快
由于砌筑1m2的小砌塊墻需標(biāo)準(zhǔn)塊12.5塊，而1m2240厚磚墻需用128塊磚，工人砌筑同面積的小砌塊墻時(shí)彎腰取塊掛灰的次數(shù)將可減少90%，不僅降低了砌筑的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可提高砌筑速度30%～100%。
3.1.4 節(jié)省砂漿
小型砌塊的砌筑工作量小，砂漿用量也少。每平方米190厚小型砌塊墻的砂漿用量，僅為粘土磚的20%～30%，即可節(jié)省砌筑砂漿70%以上。另外由于小型砌塊外型比粘土磚做得更規(guī)整，外型尺寸誤差更小，墻面抹灰可減薄或作成清水墻，簡(jiǎn)化了抹面工序，使墻面抹灰厚度也較粘磚墻減少25%以上，也使墻的重量有所減輕。
3.1.5 增加使用面積
小型砌塊，對(duì)多層及中高層房屋均可采用190厚墻，在同等建筑面積條件下，可增加有效使用面積3%～5%。
3.1.6 關(guān)于多層砌塊建筑實(shí)例經(jīng)濟(jì)分析
如何客觀和較為確切地評(píng)價(jià)砌塊建筑的造價(jià)，是一項(xiàng)比較復(fù)雜和帶有很強(qiáng)政策性的問題，現(xiàn)只能選擇已有砌塊建筑進(jìn)行分析?？偟恼f(shuō)來(lái)，因地域、氣候的差異較大，造價(jià)差異會(huì)有一定出入。下面列出一些砌塊工程的造價(jià)分析數(shù)據(jù)。
3.1.6.1 山東建科院6層砌塊試點(diǎn)住宅，建筑面積3560 m2，所有承重圍護(hù)墻為190厚混凝土小砌塊，與相同平面的磚混結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，其結(jié)論是：砌塊房屋比磚混房屋增加使用面積4%，節(jié)省造價(jià)50312元，相當(dāng)磚混建筑工程直接費(fèi)的4.5%，每平方米建筑面積節(jié)省14元。
3.1.6.2 上海真南小區(qū)6層砌塊住宅的經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果是：因砌塊較輕基礎(chǔ)費(fèi)用每平方米建筑造價(jià)下降6.86元，墻體砌筑費(fèi)下降19.11%，節(jié)省水泥36.04%，減少建筑面積0.8%，增加使用面積221.76m2，為粘土磚使用面積的105.85%，每平米建筑造價(jià)可降低20.85元，下降幅度為3.55%。
3.1.6.3 遼寧省本溪8～10層混凝土小砌塊住宅，建于1988年，約計(jì)12萬(wàn)m2，外墻采用290.3排孔煤矸石混凝土小砌塊，內(nèi)墻采用190普通混凝土砌塊。該砌塊住宅與相同層數(shù)的框架結(jié)構(gòu)相比，每平方米造價(jià)低60元，施工速度快一倍，與磚混結(jié)構(gòu)相比每個(gè)雙室房增加使用面積3 m2，施工速度快50%。
3.1.6.4 盤錦市興隆臺(tái)開發(fā)區(qū)4層辦公樓 ，建筑面積3008 m2，原為磚混(內(nèi)墻240，外墻370)后改為混凝土小砌塊墻，內(nèi)外墻均為190厚混凝土砌塊，外墻另加120加氣混凝土外保溫層，該工程總結(jié)的結(jié)論是：砌塊建筑造價(jià)較磚混結(jié)構(gòu)略高，約為12元/ m2，砌塊結(jié)構(gòu)較磚混結(jié)構(gòu)增加使用面積51.44 m2，相當(dāng)總建筑面積的102.5%，結(jié)構(gòu)自重減輕較多，對(duì)軟土地基處理很有利，施工速度提高1.3倍。
3.1.6.5 大慶油田96-1型北入口單元6層混凝土小砌塊節(jié)能住宅，原為磚混結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)住宅，后由中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)改為砌塊節(jié)能住宅，作為試點(diǎn)工程，單體建筑面積4287.84m2，共建4棟計(jì)17151.36m2，按節(jié)能50%考慮，外墻采用190混凝土砌塊，80厚聚苯和90厚混凝土飾面砌塊夾芯墻，內(nèi)承重均為190厚砌塊，據(jù)該工程的概算指標(biāo)，較磚混節(jié)能型住宅增加使用面積4.4%，造價(jià)高出39.5元/ m2。
根據(jù)上述的幾個(gè)砌塊房屋的經(jīng)濟(jì)分析可知，砌塊結(jié)構(gòu)房屋的經(jīng)濟(jì)與否主要取決粘土磚與混凝土砌塊的價(jià)差，而這個(gè)價(jià)差是因地域不同而不同。當(dāng)粘土磚與砌塊的價(jià)差小，即粘土磚的價(jià)格較高時(shí)，如上海等大城市，其工程造價(jià)分析的結(jié)論是砌塊建筑比磚混結(jié)構(gòu)便宜，當(dāng)粘土磚與砌塊的差價(jià)較大，即粘土磚價(jià)格較低，或低得多時(shí)，其工程造價(jià)分析的結(jié)論必然是砌塊建筑高于磚混建筑。
3.2 高層配筋砌塊建筑——對(duì)比對(duì)象為鋼筋混凝土
我國(guó)的試點(diǎn)工程和國(guó)外資料綜合分析表明，配筋砌體結(jié)構(gòu)，比同樣規(guī)?；炷两Y(jié)構(gòu)，可降低工程造價(jià)10%～20%，三材用量(鋼材、水泥、木材)減少30% ～50%，施工周期縮短1/4以上。另外配筋砌體還具有明顯的環(huán)境效益等。為什么配筋砌塊結(jié)構(gòu)有如此顯著的經(jīng)濟(jì)效益呢?
3.2.1 配筋砌體實(shí)際上是預(yù)制裝配整體式剪力墻混凝土結(jié)構(gòu)，空心混凝土砌塊用砂漿砌筑，按要求設(shè)置水平和豎向鋼筋，用注芯混凝土將其粘結(jié)成整體，墻體的施工不需模板和大型吊裝機(jī)具，施工程序少。
3.2.2 配筋砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造含鋼率較鋼筋混凝土低得多，約為鋼筋混凝土剪力墻的50%。而一般剪力墻結(jié)構(gòu)多為構(gòu)造配筋，僅這一項(xiàng)就可節(jié)省近50%的鋼筋用量。
這是因?yàn)殇摻罨炷良袅Φ淖钚『撀?，除延性要求外，主要考慮在塑性狀態(tài)澆注，為限制在水化過(guò)程中產(chǎn)生顯著收縮的需要；而當(dāng)砌體施工時(shí)，作為主要部分的砌體塊體，尺寸穩(wěn)定，僅在砌體中加入了塑性的砂漿和注芯混凝土，因此砌體墻可收縮的材料要比混凝土墻少得多，配筋砌體結(jié)構(gòu)的最小配筋率同樣考慮了結(jié)構(gòu)延性要求。
3.2.3 配筋砌體中存在著許多豎向灰縫，類似在鋼筋混凝土剪力墻中設(shè)置數(shù)條豎向縫，增加了結(jié)構(gòu)的變形和耗能能力，因而是一種又剛又柔的良好抗震建筑材料。
中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院，在對(duì)配筋砌體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，于1996年初為遼寧省盤錦市國(guó)稅局設(shè)計(jì)了一棟15層配筋混凝土砌塊住宅試點(diǎn)工程。該工程地處Ⅲ類場(chǎng)地土，7度設(shè)防，基礎(chǔ)為復(fù)打沉管灌注樁構(gòu)造底板基礎(chǔ)，無(wú)地下室，標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積為500m2，總建筑面積為7000 m2，房屋層高3m，建筑物總高46m，墻體除電梯井部分墻體采用C20混凝土外，其余承重墻均用190厚配筋砌塊，墻體材料強(qiáng)度等級(jí)從下至上依次為： 1～2層為全注芯混凝土砌體，采用MU20砌塊，M20砂漿，C30注芯混凝土；3～8層為部分注混凝土砌體，采用MU15砌塊，M15砂漿，C25注芯混凝土；9～15層為部分注混凝土砌體，采用MU10砌塊，M10砂漿，C20注芯混凝土，墻體的水平和垂直方向的配筋率均為0.1%，房屋的樓屋蓋均為 C20混凝土。由于本工程和混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)不同之處僅為墻體，故在技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析時(shí)專門就墻體進(jìn)行了比較，其結(jié)果是：墻體用鋼量9.50kg/ m2，相當(dāng)混凝土剪力墻用鋼量的53%，墻體用鋼量節(jié)省100噸，折合每平方米建筑面積14.28kg，土建造價(jià)降低18%，節(jié)約110萬(wàn)元，施工周期快，平均每層5天，砌筑比粘土磚快1倍，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
綜合國(guó)內(nèi)配筋砌塊試點(diǎn)工程造價(jià)分析也表明，配筋砌塊剪力墻比砼框架剪力墻結(jié)構(gòu)有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。配筋砌塊試點(diǎn)工程與砼框架力墻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)比較表：
試點(diǎn)材料及費(fèi)用 廣西11層試點(diǎn)建筑 遼寧省盤錦15層試點(diǎn)建筑 上海18層試點(diǎn)建筑
鋼材節(jié)省 38% 28% 42%
造價(jià)節(jié)省 18% 25% 7.4%
4 其它類型砌塊
4.1承重裝飾砌塊
在砌塊應(yīng)用水平很高的西方國(guó)家，特別是美國(guó)，砌塊不僅作為主要承重結(jié)構(gòu)材料建造各種工業(yè)和民用建筑(包括多層和高層)，而且已成為承重和裝飾建筑制品的龐大的建筑材料產(chǎn)業(yè)。
砌塊的形狀和規(guī)格，完全取決于建筑設(shè)計(jì)要求，當(dāng)考慮砌塊的裝飾功能時(shí)，砌塊的規(guī)格可以多種多樣，可達(dá)數(shù)百種。
承重砌塊的基本規(guī)格，分為190和290厚兩大系，目前我國(guó)主要用190厚系列，它包括標(biāo)準(zhǔn)塊(390×190×190)，輔助塊(290×190×190，190×190×190)，過(guò)梁或圈梁塊 (390×190×190，290×190×190，190×190×190)，系梁塊(390×190×190，290×190×190，190× 190×190)；一般圍護(hù)或非承重隔墻塊為90厚系列，包括主塊(390×190×190)，輔助塊(290×190×190，190×190× 190)，過(guò)梁塊(390×190×190，290×190×190，190×190×190)，以及轉(zhuǎn)角塊等。而作為裝飾混凝土砌塊，其規(guī)格不僅要滿足組砌的要求，還必須在外形色彩上滿足建筑設(shè)計(jì)美學(xué)的要求，因此裝飾砌塊的種類繁多，包括劈離砌塊、凸凹砌塊、琢毛砌塊、雕塑砌塊、釉面砌塊、磨面砌塊、紋面砌塊、花格砌塊、仿裝飾石材混凝土，以及多彩鋪地砌塊等等。
采用各種砌塊設(shè)計(jì)的砌塊建筑不僅材料質(zhì)感強(qiáng)，表現(xiàn)力豐富，多姿多態(tài)獨(dú)具魅力，造價(jià)也不高。以房屋外墻而言，當(dāng)采用劈裂塊、凸凹?jí)K，或某些表面加工的砌塊時(shí)，其造價(jià)也低于貼釉面磚或馬賽克的墻面，而同水洗石、涂料、彈涂等墻面的造價(jià)不相上下。由于各種砌塊飾面墻的耐久性好，不起殼，不剝落，不變色，維修費(fèi)用也可大大減少。采用鋪地砌塊鋪設(shè)地面、路面，與整澆混凝土一次造價(jià)大體相當(dāng)或略高，但藝術(shù)效益好。
我國(guó)在學(xué)習(xí)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)和結(jié)合我國(guó)國(guó)情的情況下，已制定出我國(guó)裝飾砌塊國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《裝飾混凝土砌塊》JC/T641-96，這為我國(guó)裝飾砌塊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
4.2 輕骨料砌塊
輕骨料混凝土是指其密度≤1900kg/m3的混凝土。生產(chǎn)輕骨料混凝土砌塊，是砌塊向輕質(zhì)(大空心率)、節(jié)能、利廢的又一發(fā)展途徑。據(jù)目前應(yīng)用情況，其骨料有人造的，如粘土陶粒，天然的，如火山渣、浮石、煤矸石等，以及利用工業(yè)廢料，如粉煤灰、爐渣、礦渣等。結(jié)合城市的具體情況，可生產(chǎn)粉煤灰爐渣混凝土砌塊，粉煤灰陶?；炷疗鰤K和煤矸石混凝土砌塊等。根據(jù)國(guó)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)，用粉煤灰爐渣生產(chǎn)大空心率(可達(dá)60%)輕質(zhì)混凝土砌塊，粉煤灰爐渣摻量可達(dá)60%左右，塊體容重為900kg/ m3，強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)MU5.0以上。通過(guò)孔型合理設(shè)計(jì)，能達(dá)到370～490厚粘土磚的保溫效果。節(jié)能效果比重混凝土砌塊和粘土磚優(yōu)越得多。用粉煤灰陶粒生產(chǎn)中輕和超輕陶粒混凝土空心砌塊，塊體容重為400～799kg/ m3,重量?jī)H為粘土磚的30～40%，抗壓強(qiáng)度可達(dá)2.5～7.5MPa，可作多層房屋承重保溫墻體和各種建筑的非承重保溫墻及隔墻。黑龍江省研制的無(wú)砂頁(yè)巖陶粒混凝土空心砌塊，已用于黑龍江省科協(xié)服務(wù)樓工程，砌塊容重700kg/ m3，抗壓強(qiáng)度為3.5MPa，300厚空心陶粒混凝土砌塊墻保溫效果優(yōu)于490厚粘土磚墻?？梢姴捎幂p骨料混凝土砌塊確實(shí)具有輕質(zhì)、利廢、節(jié)能的綜合優(yōu)勢(shì)，是墻體中應(yīng)大力發(fā)展的新品種。
4.3 砌塊節(jié)能墻體
除加氣混凝土砌塊能實(shí)現(xiàn)用單一材料在三北地區(qū)達(dá)到節(jié)能規(guī)范的節(jié)能指標(biāo)要求外，其它材料的輕骨料混凝土砌塊，很難實(shí)現(xiàn)單一材料墻體達(dá)到較高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能墻體的要求。據(jù)國(guó)內(nèi)外實(shí)踐，砌塊節(jié)能墻體的最佳方式是砌塊夾芯墻，其作法是外墻內(nèi)葉墻為190砌塊，外葉墻為90厚飾面塊，內(nèi)外葉墻間按熱工要求設(shè)置高效保溫層，內(nèi)外葉墻用防腐金屬拉結(jié)件連接。這種構(gòu)造充分發(fā)揮了砌塊承重、裝飾功能和保溫材料的保溫隔熱功能。不作夾芯墻，可在外墻面上作各種保溫層，這和粘土磚外保溫的作法相同。中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院，利用自己研制的配套材料和技術(shù)，為大油田設(shè)計(jì)的6層砌塊節(jié)能住宅，其墻體作法為夾芯墻，按節(jié)能50%考慮，保溫層為80mm厚聚苯板，夾芯墻采用了新型拉接構(gòu)造，最大限度地減少了熱橋。該工程施工速度快，節(jié)能效果好。
5 發(fā)展砌塊建筑應(yīng)具備的條件
5.1 建立完善的砌塊產(chǎn)業(yè)鏈
砌塊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)形成自己一個(gè)特有的產(chǎn)業(yè)鏈。這是因?yàn)閴K型、建筑功能和受力要求，需要適合自身特點(diǎn)的專用材料和配套技術(shù)。
5.1.1 擴(kuò)建廠建設(shè)
關(guān)于砌塊廠建設(shè)可采取以下幾種途徑：
5.1.1.1 擴(kuò)建現(xiàn)有砌塊廠，使其規(guī)模達(dá)到中等產(chǎn)量(4萬(wàn)m3/年)，一般只需新建同等規(guī)模砌塊廠所需投資的1/4，是一條多快好省的辦法。中等規(guī)模砌塊廠的成型機(jī)為國(guó)產(chǎn)機(jī)，完全能生產(chǎn)中等強(qiáng)度等級(jí)的混凝土砌塊(≤MU10)，而這種砌塊應(yīng)用量最大。
5.1.1.2 利用現(xiàn)有的粘土磚廠改造為中等規(guī)模混凝土砌塊廠，投資少，一般僅需100～200萬(wàn)元，購(gòu)買砌塊機(jī)利用原來(lái)的廠房和場(chǎng)地，就可達(dá)到年產(chǎn)3.5～4.5萬(wàn)m3，這比較符合我國(guó)一些城市的實(shí)際情況。
5.1.1.3 新建一批大中型生產(chǎn)砌塊的骨干企業(yè)。除目前各地已建的和引進(jìn)的一些砌塊生產(chǎn)廠外，要根據(jù)砌塊建筑發(fā)展需要，新建一批不同規(guī)模的砌塊生產(chǎn)廠，表1列舉幾種不同規(guī)模的生產(chǎn)線裝備及投資概況。
表1 不同規(guī)模砌塊生產(chǎn)線裝備及投資 主要廠名及型號(hào) 揚(yáng)州機(jī)械廠
HQC-3 揚(yáng)州機(jī)械廠
HQC-5 南韓·德山
TANJIA-95 美國(guó)哥倫比亞
1600型
小時(shí)產(chǎn)量(塊/時(shí)) 1080 1200 800 1560
年產(chǎn)量(m3/年) 3.5萬(wàn) 4.5萬(wàn) 4.0萬(wàn) 8.0萬(wàn)
需要用地面積(公頃) 2.0 2.3 2.0 2.6
生產(chǎn)線總裝機(jī)電容量(千瓦) 140 155 178 229
基建投資(萬(wàn)元)
其中：生產(chǎn)線設(shè)備 500
150 600
180 770
340 2520
2020
建廠總投資(萬(wàn)元) 700-800 800-900 1000-1200 3500-4000
產(chǎn)品適用范圍 各種強(qiáng)度
等級(jí)砌塊 普通承重
非承重砌塊 粉煤灰砌塊 高強(qiáng)度砌塊
5.1.2 砌塊建筑專用材料
我國(guó)砌塊應(yīng)用的實(shí)踐已經(jīng)證明，大孔隙率薄壁大體積的砌塊仍然采用普通粘土磚砌體使用的砌筑砂漿和注芯材料是不合適的，它粘結(jié)性差，強(qiáng)度低，收縮大，使砌塊砌體強(qiáng)度低，整體性差、抗震能力弱，這無(wú)疑限制了砌塊建筑的發(fā)展。為此需研制砌塊建筑配套的專用材料，即專用砂漿和注芯混凝土。
所謂砌塊專用砂漿，系指粘結(jié)性高、流動(dòng)性低、和易性保水性強(qiáng)、強(qiáng)度增長(zhǎng)快的砂漿，這種砂漿一般需加外加劑，在國(guó)外有專門生產(chǎn)這種砂漿的配料，像水泥那樣成袋供應(yīng)，現(xiàn)場(chǎng)再與其它原料拌成需要的專用砂漿。
所謂專用注芯混凝土，系指高流動(dòng)性、低收縮和高強(qiáng)度的砌塊注芯混凝土，這三種特性才能保證澆注密實(shí)與砌塊內(nèi)壁粘結(jié)好，不產(chǎn)生收縮裂縫和與砌塊匹配的芯柱混凝土強(qiáng)度，才能保證將砌塊、鋼筋粘結(jié)成整體，成為高強(qiáng)度高延性的配筋砌體結(jié)構(gòu)。和專用砂漿相比，注芯混凝土可稱得上是砌塊結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。它的組成包括多種外加劑，其生產(chǎn)是在工廠加工配制，用袋裝供應(yīng)配料現(xiàn)場(chǎng)攪拌，或由工廠供應(yīng)拌成的商品注芯混凝土。
5.1.3 鋼筋與防腐材料
根據(jù)建筑節(jié)能的要求和砌塊建筑的特點(diǎn)，空腔墻中的連接網(wǎng)片或連接件，均需要防腐保護(hù)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家多采用不銹鋼或鍍鋅處理的鋼筋，前者太昂貴，后者易腐蝕，耐久性差，因此需要造價(jià)低、防腐能力高、污染小的砌塊用鋼筋的防腐劑或涂料 。這也是與砌塊配套的必要材料。
5.1.4 砌塊建筑的施工機(jī)具
砌塊建筑的施工機(jī)具主要包括砌塊鋪砂漿器、小直徑混凝土振搗棒、小型注芯混凝土輸送泵、小型鋼筋焊機(jī)及注芯砌體混凝土檢測(cè)儀等。
混凝土砌塊鋪灰器，是保證鋪筑砂漿質(zhì)量減少砂漿掉落的必備工具，目前均為施工單位自己制作，但效果較差，宜進(jìn)行定型后批量生產(chǎn)。
小直徑振搗棒，是指振搗棒直徑≤φ30(美國(guó)的注芯混凝土振搗棒直徑為φ25)，國(guó)內(nèi)這種直徑的振搗棒很少，且質(zhì)量低，需研制質(zhì)量高、耐久性好的小直徑注芯混凝土振搗棒，以解決砌塊空腔內(nèi)狹窄空間混凝土的振搗問題。
目前國(guó)內(nèi)的混凝土泵均為大中型的，機(jī)身笨重操作不靈活，作為配筋砌塊結(jié)構(gòu)的注芯混凝土量不大，應(yīng)采用小型高效能的混凝土輸送泵，以加快澆注速度，保證注芯混凝土的質(zhì)量，這種小型泵的成本不會(huì)很高，其工程造價(jià)可能比手工注芯便宜。
研制混凝土砌塊豎向鋼筋焊接機(jī)。目前的鋼筋焊接機(jī)械均不能勝任這種在小孔洞空間的焊接任務(wù)。需進(jìn)一步組織力量研制和生產(chǎn)。
注芯砌體混凝土的密實(shí)度的檢測(cè)，一般可通過(guò)設(shè)在下部的操作孔，但因在墻體內(nèi)有時(shí)需要設(shè)置各種管線，開關(guān)盒等影響了注芯混凝土均勻性，有必要借助儀器檢測(cè)注芯混凝土的內(nèi)部質(zhì)量，這種儀器，也有待開發(fā)研制或在現(xiàn)有混凝土檢測(cè)儀表基礎(chǔ)上改進(jìn)?？梢姡谄鰤K大量應(yīng)用的情況下生產(chǎn)砌塊配套材料和機(jī)具是必不可少的，它和砌塊生產(chǎn)形成了一種產(chǎn)業(yè)鏈，為砌塊建筑發(fā)展發(fā)揮重要的作用。
5.2 科研與標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)先行
如前所述，砌塊工業(yè)是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，砌塊及配套材料的生產(chǎn)和應(yīng)用是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，配筋砌塊結(jié)構(gòu)體系在我國(guó)是一項(xiàng)新生事物，它的推廣應(yīng)用需要國(guó)家主管部門發(fā)揮導(dǎo)向作用，出臺(tái)有關(guān)鼓勵(lì)高強(qiáng)節(jié)能墻體材料的優(yōu)惠政策，并撥出適量的科研費(fèi)用，以解決一些關(guān)鍵技術(shù)、材料和設(shè)備，將其發(fā)展應(yīng)用納入國(guó)家的技術(shù)發(fā)展政策。
實(shí)踐證明，科研和標(biāo)準(zhǔn)是砌塊結(jié)構(gòu)體系發(fā)展的根本，沒有這些條件就無(wú)從談起它的推廣和應(yīng)用。但是這種系統(tǒng)工程所包括的研究?jī)?nèi)容和相應(yīng)的規(guī)范系統(tǒng)也是相當(dāng)繁復(fù)的。我國(guó)盡管已有多層混凝土小型空心砌塊建筑設(shè)計(jì)規(guī)程的基礎(chǔ)，但距配筋砌塊結(jié)構(gòu)體系的要求還有相當(dāng)距離。為此必須開展高強(qiáng)材料(如高強(qiáng)砌塊及塊型)、高性能砂漿和注芯混凝土的基本材料研究，配筋砌體基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究，配筋砌塊結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能研究，配筋砌塊房屋動(dòng)力性能研究等，并在研究的基礎(chǔ)上編制出有關(guān)砌塊結(jié)構(gòu)的材料標(biāo)準(zhǔn)，配筋砌塊建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范，還必須編制配筋砌塊建筑設(shè)計(jì)計(jì)算及繪圖軟件，以及配筋砌塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造圖集等。
中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院作為中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)砌體結(jié)構(gòu)委員會(huì)掛靠單位，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》管理組和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織砌體結(jié)構(gòu)委員會(huì)配筋砌體分委員會(huì)秘書處，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《配筋砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的主編單位，具備許多有利條件，于1992年向國(guó)家建設(shè)部和遼寧省主管部門申請(qǐng)立項(xiàng)開展配筋砌體結(jié)構(gòu)體系標(biāo)準(zhǔn)編制工作，利用全國(guó)砌體結(jié)構(gòu)委員會(huì)的人材和資源優(yōu)勢(shì)，會(huì)同幾個(gè)主要合作單位，如哈爾濱建筑大學(xué)、沈陽(yáng)建工學(xué)院、遼寧省建科院、清華大學(xué)、湖南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等。在極有限的政府研究資金情況下，采用新的研究思路，在充分研究國(guó)外發(fā)展配筋砌體結(jié)構(gòu)體系經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，特別是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，必須采用消化、吸收和少量試驗(yàn)證基礎(chǔ)上引進(jìn)的方針，經(jīng)歷近7 年的艱辛研究，截止1998年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ3-88修訂起，已基本完成了該體系系列標(biāo)準(zhǔn)所必須的配套材料和技術(shù)、砌體基本材性、結(jié)構(gòu)性能(含抗震性能)的大量試驗(yàn)驗(yàn)證工作和典型試點(diǎn)工程實(shí)踐。這些研究成果已被納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中。在整個(gè)研究過(guò)程中，作為該體系的牽頭單位——中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院投入了大量的人力、物力和財(cái)力(計(jì)近100萬(wàn)元)，才使該項(xiàng)目堅(jiān)持至今，我們認(rèn)為這是作為一個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)研究院應(yīng)作的貢獻(xiàn)。
在混凝土砌塊，特別是配筋砌塊中高層結(jié)構(gòu)即將大量推廣應(yīng)用的時(shí)刻，國(guó)家各級(jí)建設(shè)行政主管部門要加大科技投入，選擇一些骨干科研設(shè)計(jì)單位，結(jié)合城市的砌塊建筑發(fā)展規(guī)劃，進(jìn)行各相關(guān)技術(shù)(包括軟件和硬件)的開發(fā)，并形成專業(yè)化技術(shù)產(chǎn)業(yè)，不斷總結(jié)、完善使砌塊建筑的應(yīng)用水平不斷提高。
參考文獻(xiàn) ：
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1994
〔3〕Structural Euro codes 1.6
〔4〕97’全國(guó)砌塊建筑設(shè)計(jì)施工技術(shù)研討會(huì)論文集 中國(guó)建筑砌塊協(xié)會(huì) 1997年4月
①苑振芳 男 1939年出生，教授級(jí)高級(jí)工程師
②劉 斌 男 1968年出生，工程師。
