砌块及采用该砌块的密肋复合墙板的制作方法

本申请涉及建筑领域，尤其涉及一种砌块及采用该砌块的密肋复合墙板。

背景技术：

耗能减震控制是一种合理有效的抗震途径，近年来，在一些地震高发国家取得了较快地发展。特别是近二十年来发展的结构控制方法，将人们的实践经验上升到理论的高度。减振技术主要包括基础隔震、质量调谐和阻尼耗能等被动控制方法，其中尤以阻尼耗能种类较多且各有特色。但研究开发的耗能装置和阻尼器造价高，施工难度大，实际应用并不广泛。

结构的抗震能力依赖于组成结构的各部分的耗能能力，在抗震体系中，消耗地震输入能量的各部分称为抗震防线。一个良好的抗震结构体系应尽量设置多道防线，当某部分结构出现破坏，降低或丧失抗震能力，其余部分能继续抵抗地震作用。现有技术中公开了一种“具有三道抗震防线的新型密肋复合墙结构体系”的结构形式，其中填充砌块作为其结构抗震的第一道防线，当地震来临时，砌块首先破坏，由于受到框格的约束，砌块的裂缝被控制在一定的范围之内，在水平荷载作用下，一个方向荷载产生的裂缝在反向加载时趋于闭合，并且能够继续有效地承受荷载。此过程中，砌块相当于一个耗能装置，在反复的加载过程中消耗了地震能量。

但是，填充砌块在发挥耗能抗震作用时存在一些不足之处，由于普通填充砌块是典型的脆性材料，在较低的侧向荷载水平下砌块就开裂，随着荷载的反复作用，砌块只是形成一道较大的剪切斜裂缝，随着剪切斜裂缝的扩展，砌块的耗能能力随之消失，砌块的破坏并不充分。

技术实现要素：

本申请提供了一种砌块，能够大大提高对地震能量的消耗能力。

本申请的另一目的是提供一种采用该砌块的密肋复合墙板，能够大大提高对地震能量的消耗能力。

本申请第一方面所提供的一种砌块，所述砌块为立方体构型，包括两个相对设置的主平面以及多个水平槽，

所述主平面沿所述砌块的长度以及宽度方向延展，两个所述主平面之间的间距为所述砌块的厚度，多个所述水平槽均开设在其中一个所述主平面上，且向另一个所述主平面延伸，多个所述水平槽沿着所述主平面的两条对角线均匀排布。

优选地，所述水平槽的深度为所述砌块厚度的30～70％。

优选地，每条所述对角线上的所述水平槽均呈阶梯状分布，且位于中部的一个所述水平槽为两条对角线共有。

优选地，所述砌块长度为500mm～800mm，长度减宽度的差值在200mm之内，厚度为150mm～250mm。

优选地，每条所述对角线上均有5个所述水平槽，所述水平槽深度为80mm～100mm，长度为100mm，宽度为24mm。

优选地，每条所述对角线上均有9个水平槽，所述水平槽深度为80mm～100mm，长度为80mm，宽度为20mm。

优选地，所述水平槽中填充有弹性材料。

优选地，所述砌块为加气混凝土砌块、EPS轻骨料混凝土砌块或植物纤维水泥基块材砌块。

本申请的另一方面提供了一种密肋复合墙板，包括肋梁、肋柱、上述的砌块以及不带槽的普通砌块，

所述肋梁以及肋柱均为多根，多根所述肋梁平行等距设置，多根所述肋柱也平行等距设置，且与多根所述肋梁垂直交错设置形成多个砌块填充格，其中，至少一个所述砌块填充格中填充所述砌块，其余所述砌块填充格中均填充所述普通砌块。

优选地，所述砌块填充格共9个，呈三横三纵排布，其中，位于四角处的所述砌块填充格中填充所述砌块。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的密肋复合墙板由于在砌块的一个主平面上沿着每条对角线均匀开设了多个水平槽，可以很好的控制裂缝的开展，使裂缝开展的更加均匀，大大提高结构对地震能量消耗能力。

本申请的密肋复合墙板具有如下优点：

(1)在弹性工作阶段，与不带开槽砌块的密肋复合墙相比，其初始刚度降低不超过2.6％，能够保证正常使用荷载下的结构的变形要求。

(2)由于预设的缝槽起到引导裂缝走向的作用，普通的墙面发生破坏时剪切斜裂缝迅速扩展的现象不会出现，而是在每个带有水平槽砌块中则形成阶梯状裂缝。

(3)在较高的应力下，砌块的塑性区域将分散于各个水平槽周围，而不会像没开槽之前那样集中于主斜裂缝周围区域。与不开槽的密肋复合墙相比，极限承载力最多降低3.9％，而极限侧移增加35％～80％，塑形系数可达1.1～2.9，这表明，由于开槽引起的构件承载能力的降低很小，而其带来的塑形变形能力有非常显著的增长。

(4)开设水平槽后的砌块开裂后易形成阶梯状裂缝，在地震往复荷载作用下这种阶梯状裂缝处的剪摩擦作用将消耗大量地震能量，其效果相当于给结构增加了一个摩擦阻尼器。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的一种实施例的砌块的主视结构示意图；

图2为本图1中的砌块的B-B剖面结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的另一种实施例的砌块的主视结构示意图；

图4为图3中的砌块的A-A剖面结构示意图；

图5为本申请实施例中框格单元的结构图示意图；

图6为本申请实施例所提供的密肋复合墙板的结构示意图；

图7-1为DBT3的弹性阶段的裂缝图；

图7-2为DBT3的开裂阶段的裂缝图；

图7-3为DBT3的极限状态下的裂缝图；

图8-1为SBJKC模型的位移分析图；

图8-2为SBJKC模型的裂缝开展图；

图8-3为SBJKC模型的塑性应变图。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图中标记示意为：

1-砌块；

2-水平槽；

3-肋梁；

4-肋柱；

5-砌块填充格；

6-普通砌块。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的砌块以及密肋复合墙板的放置状态为参照。

如图1至图4所示，本申请实施例的砌块1为立方体构型，包括两个主平面(主平面指面积较大的两个面)和位于两个主平面之间的四个侧面，主平面沿砌块1的长度以及宽度方向延展，两个主平面之间的间距为砌块1的厚度。在砌块1的一个主平面上沿着每条对角线均匀开设多个水平槽2，这些水平槽2均沿着砌块1的厚度方向延伸。

本实施例中的砌块1通过设置水平槽2的方式能够引导裂缝开展已达到更好耗能的目的。

本实施例中，水平槽2的深度最好保持在砌块厚度的30～70％范围内，以使砌块1具有更好的地震能量消耗能力。

其中，每条对角线上的水平槽2优选呈阶梯状分布，并且位于主平面正中部的一个水平槽2为两条对角线的共有部分。这种结构能够更好的控制裂缝的开展，使裂缝开展的更加均匀，形成阶梯状裂缝，这种阶梯状裂缝处的剪切摩擦作用将大大提高结构对地震能量消耗能力。

一般情况下，砌块1长度为500mm～800mm，长度减宽度的差值保持在200mm之内，厚度为150mm～250mm。而在砌块1上开设的水平槽2数量越密集，则耗能效果越好，但随着水平槽2数量的增加，砌块1自身的结构强度也在快速下降，因此不能够盲目的增加水平槽2的数量。在本实施例中提供了两种比较优异的排布方式。

第一种：如图1及图2所示，每条对角线上有5个水平槽2。此时，水平槽2的深度为80mm～100mm，长度为100mm，宽度为24mm。

第二种：如图3及图4所示，每条对角线上有13个水平槽2，此时，水平槽2深度为80mm～100mm，由于水平槽2的数量较第一种方式更多，因此水平槽2的长度以及宽度均可以相应减小，长度为80mm，宽度为20mm。

经过实验验证，这两种排布方式均能够在砌块1的初始刚度、开裂荷载以及极限荷载损耗不大的前提下大幅提高对地震能量的消耗能力。

砌块1可以采用加气混凝土砌块、EPS轻骨料混凝土砌块或植物纤维水泥基块材砌块等砌块种类，以适应不同工程要求。

在本实施例中，为了进一步提升效果，还可以在水平槽2中填充弹性材料，例如橡胶，这样相当于在水平槽2中加入了摩擦阻尼器，因而能够达到更好的耗能效果。

本实施例还提供了一种密肋复合墙板，包括多根肋梁3和多根肋柱4，多根肋梁3平行等距设置，多根肋柱4也平行等距设置，并且肋梁3与肋柱4之间垂直交错设置形成多个砌块填充格5，在砌块填充格5的内部填充上述实施例所提供的砌块1以及本领域目前较为常见的不带槽的普通砌块6。

在较为优选的方案中，如图6所示，密肋复合墙板中的砌块填充格5数量为九个，且呈三横三纵排布，其中，位于四角处的砌块填充格5中填充砌块1，而其余砌块填充格5则均采用普通砌块6填充。

下面通过实验对本实施例所提供的砌块1以及密肋复合墙板进行效果分析。

技术分析：

(1)砌块1的框格单元数值模拟分析

如图5所示，框格单元，包括两根肋梁3和两根肋柱4围成的一个砌块填充格5，在砌块填充格5中填充砌块1，框格单元为一个砌块1和周围肋梁3、肋柱4形成的单元，属于密肋复合墙板的基本组成部分。采用有限元软件模拟了未设置水平槽2的普通砌块6构成的普通框格单元以及沿主平面对角线开水平槽2的砌块1构成的开槽框格单元，以找出最优的开槽布置方式。其中，开槽分为两种类型，分别为水平槽2为非通槽以及通槽两种方式，又根据槽宽度的不同分别分为三种。编号如下：对角线设非通槽编号为DBT1、DBT2、DBT3，对角线设通缝则编号为DT1、DT2、DT3。

表1

表1中定义的塑性指数是指极限位移的增大值与极限荷载降低值的比值。

从表1中可以看出，开槽框格单元的初始刚度和极限荷载都有不同程度的降低，而极限位移都有不同程度的提高。

DBT1、DBT2、DBT3开槽宽度依次为10mm、15mm、20mm，DT1、DT2、DT3开槽宽度也依次为10mm、15mm、20mm。分别对比每一组内的1,2,3系列模型，可以发现随着槽的宽度的增加，相应的极限位移也随着增大，极限荷载和初始刚度随之降低。这是由于开槽宽度的不同对框格单元的损伤程度不同，开槽越大，损伤越大，结构的刚度降低越大，导致极限荷载降低越大。

而分别对比不同模型可以发现，非通槽与通槽框格单元相比，极限荷载与初始刚度的降低程度较低，且极限位移基本接近。塑性指数代表了极限位移增大对极限荷载的牺牲程度，能够较好的反应框格单元的塑性性能储备。

通过计算结果可以看出，对角线开槽以及非通槽的开槽方式相比其他模型来说，塑性指数较大，都能够达到0.12以上，而在这两种开槽方式中，DBT3模型的塑性指数最大，为0.163，附图7-1至7-3展示了DBT3的弹性阶段(图7-1)、开裂阶段(图7-2)以及极限状态(7-3)下的裂缝图，故此种开槽方式对塑性的提高最为经济合理。以上分析表明，砌块1采用对角线开非通槽的方式可以显著提高构件的变形能力、塑性性能储备，从而使结构有更好的耗能能力。

(2)设置有砌块1的密肋复合墙板数值模拟分析

设置有砌块1的密肋复合墙板有限元分析主要研究开槽砌块在标准密肋复合墙板中的优化布置，即砌块1如何在标准墙板上布置可以达到最好的耗能效果。为此选用八种开槽方式进行对比分析。按砌块1的不同布置位置，分别取以下计算模型：普通砌块模型(BKC)、十字形排布模型(SZKC)、对角线三块排布模型(DJSKC)、中间水平三块排布模型(SPSKC)、中间竖直三块排布模型(SZSKC)、四边角排布模型(SBJKC)、对角线五块排布模型(DJWKC)、全部为砌块1的模型(QKC)。

表2

由表2中的数值可以看出：受到一定竖向荷载作用的墙板在水平荷载作用下，在极限荷载降低不多的情况下极限位移能够得到较大的提高。在所有计算模型中，除了SPSKC模型由于开槽不合理导致竖线刚度降低过多导致左框柱底部产生较大的变形以外，其他模型都能提供较好的竖向刚度。在塑形指数较好的几组模型中，可以发现四边角排布(SBJKC)模型是其中最佳的排布方式，主要表现在以下几个方面：首先，SBJKC模型的塑性指数是所有模型中最大的，达到了2.9693。图8-1至8-3分别为SBJKC模型的位移分析图(图8-1)、裂缝开展图(图8-2)以及塑性应变图(图8-3)，通过分析裂缝开展图可以发现，SBJKC模型在裂缝开展方面，在开设水平槽2的位置产生了多而密的裂缝，整体的裂缝展开都比较均匀，而SBJKC模型优势体现在，当荷载达到极限荷载时，此模型的框柱相比其他模型的框柱仅产生初级和二级裂缝，三级裂缝极少，而框梁上裂缝也特别少，这就说明，这种排布方式可以更好地保护主体结构在外荷载作用时的安全。以上分析表明，当在密肋复合墙板的四边角设置前述砌块1时，墙板的初始刚度、开裂荷载以及极限荷载损耗不大，而变形能力和极限侧移大大增加，当结构受到地震荷载时，能够很好地吸收地震能量。

综上，根据大量的数值模拟及对比分析，使用本发明的砌块及采用该砌块的密肋复合墙板，由开设水平槽2所引起的结构初始刚度及极限承载力的损失并不明显，而另一方面，砌块1能够克服普通砌块脆性性能明显的缺点。在遭受水平荷载，尤其是往复水平荷载是，砌块1及密肋复合墙板能够很好地控制裂缝充分开展，使裂缝更加均匀，并形成阶梯状裂缝，这种阶梯状裂缝处的剪切摩擦作用将大大提高结构对地震能量消耗能力。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。