专利名称：干砌法抗震抗拉抗破坏砌块的制作方法
技术领域：
本发明干砌法抗震抗拉抗破坏砌块属于建筑材料墙体砌块制造技术领域。
背景技术：
与此有关的背景技术是长方体、近长方体砖和长方体、近长方体砌块制造技术。长方体、近长方体砖和长方体、近长方体砌块所构成的堆体几何稳定性差，在外力作用下易发生错层位移，故需用砂浆粘结砌法，其缺点主要有犯了长方体几何稳定性差的错误，所砌筑的墙体在外力作用下易条带状、块状错位，造成砖体或砌块连续性断裂，抗震抗裂抗破坏性能差，由此使建筑物整体性差，易出现水平裂缝、竖向裂缝、阶梯形裂缝等，有的在砂浆层敷设钢筋、钢丝网以增强抗震拉力，增加了生产成本但效果并不理想；在抗震、抗底土沉陷方面对地基的依赖度高，即使是低层建筑也必须构筑地基，在地基构筑方面需投入大量时间、建材和劳动力成本；必需使用砂浆粘结砌法，而砖体或砌块缺乏自体联结，砖体或砌块与砂浆之间物理性质相异，整体关系松散，砖体或砌块之间非刚性接触，而是隔有砂浆，破坏了墙体的整体性，致使需要防范的问题多，如砖体或砌块与砂浆的热胀冷缩率(热膨胀系数)不同，使砖体或砌块与砂浆之间出现空隙，墙体整体刚性韧性降低；甚至在施工过程中发生墙体倒塌事故，使施工人员高空坠落或被压埋，造成施工人员伤亡，存在极大的安全生产隐患；至于每年在世界范围内因地震、洪水、飓风、武装冲突等原因造成的房屋倒塌，更是夺去了人类数以千亿计的财产和无数人的生命；需消耗大量砂浆、占用大量与砂浆相关的建筑机械、车辆、设备、工具，无端增加了生产成本；建筑物拆除后砖体或砌块上粘附的砂浆难于清理，砖体或砌块重复使用不易，不利于环保(例如其中传统的粘土烧结砖，每年不可再生性地毁掉城乡十几万亩土地、农田，使本已稀缺的土地资源更加紧张)；涉及施工技术问题复杂，砖体或砌块浇水湿润度、砂浆质量、墙体垂直性的保持等问题对施工人员技术要求高；挂浆过程使每平方米墙体劳动量增加900％，极大增加劳动力成本、且严重阻碍工程进度；砂浆对施工场地和建筑物所造成的清洁问题还需耗费劳动力进行处理，并经常堵塞排烟、排水等管道，给生产、生活带来不便甚至造成消防隐患。
三、本发明任务本发明的任务是提供一种砌体所构成的堆体几何稳定性优越、砌体间具自体联结、整体关系紧密、墙体与建筑的整体性好、抗震抗裂抗破坏性能好、对地基依赖性不高(在地土地质状况允许的情况下，不超过三层的房屋甚至可不打地基)、不用砂浆、便于循环使用、对施工人员技术要求很低、施工过程清洁、安全生产系数高、极大节约劳动力成本、缩短工程周期、能有效抵御地震、洪水、飓风、爆炸的建筑墙体砌块。
四、本发明的主要内容本发明干砌法抗震抗拉抗破坏砌块，所采用的是三角形几何稳定性良好的原理。其单体是一个三角形、四边形或六边形的板状体或多面体(以下以主要以四边形板状体为例)，具一定厚度，有两个表面(该两个表面分别构成墙体两个表面的一部分)，板状体的部分边缘带有凸棱(严格说应该是一个外凸板，因其必须有一定长度和宽度)，另外部分边缘带有凹槽(如图一、图二、图三)，凸棱的表面可起台阶(如图四)或带凹凸条纹(如图五)，以抗阻砌块之间沿接触边缘切线可能发生的错位位移导致墙体裂缝。凹槽的空间形状与凸棱的形状一致，以便和其它相同形状的本发明单体相互镶嵌联结(如图六)。一件本发明单体的凸棱部位可以打孔，和另一件本发明单体凹槽槽壁所打孔相对应，孔中可安装螺丝螺母或楔入经防腐防蛀处理的木质插榫，以增加抗拉力(如图七)。采用三角形设计时，砌块应分为两种设计，一种是三角形的两边为凸棱、一边为凹槽，另一种是三角形的两边为凹槽、一边为凸棱(如图八)，必须将两种设计砌块逐行交替使用，其实质是将四边形砌块沿两条对角线其中一条切割成两块，再在切割部位上分别设置出凸棱和凹槽(因其不符合经济原则，若非建筑物特殊要求，不建议采用三角形设计)；采用四边形设计时，砌块也可有两种设计，一种是相邻两边为凸棱、另相邻两边为凹槽的四边形砌块，砌筑时所有砌块可同向排列(如图六，这是本发明在多数情况下最经济便利的模式，故本说明书也主要依据此设计进行论述。)，另一种是相对两边为凸棱、另相对两边为凹槽的四边形砌块，砌筑时需每四块顺时针或逆时针按“田”字形排列，其实质是将前一种四边形砌块沿两条中线切割成四块，再在切割部位上分别设置出凸棱和凹槽。(因其不符合经济原则，且在砌块四顶角会合处内部会产生一个四边形空间，降低砌块抗压能力，不建议采用。)六边形砌块及其凸棱和凹槽的设计，实际只是将四边形砌块其中两个相对角切去，再在切割部位设置凸棱和凹槽(如图九)，只是四边形砌块的一个变种，在此不再详述。在实际运用中，本发明单体并非只能一棱一槽，而是可以多个单体重叠固定形成多棱多槽结构的砌块，或整体冲压、倒模制造出多棱多槽结构的本发明单体(如图十)。本发明单体既可制成厚立方体，单层砌筑成墙，也可以制成小于墙的厚度二份之一的板状体，双层砌筑成墙、在两层之间的空隙内填充隔热材料，减少日光、气候等外界因素对室温的影响。砌块的每边可以是直线，也可以呈弧突或弧凹，其中弧突或弧凹弧度一致，凸棱和凹槽也随之呈弧突或弧凹；或是呈阶梯状，凸棱和凹槽也随之呈阶梯状或呈其他变化样式，凸棱和凹槽也随之变化，皆类推(如图十一)。需要说明的是，本发明单体并不限于完整使用，可根据墙体边缘形状的需要切割砌筑，比方说与地基接触的部位，均用四边形砌块的上半部分砌筑，而割下的下半部分，则留作墙顶的砌筑。使用本发明砌块所砌筑的墙体，具有三角形构造的几何稳定性，本发明砌块之间无其它物质相隔，为刚性接触，且砌块间具强力自体联结，在外力作用下不易发生错层位移，不会出现裂缝，故不需用砂浆粘结砌筑，且具长方体、近长方体砖和长方体、近长方体砌块砌筑墙体所没有的高度抗震抗裂抗破坏物理特性。即使是顶梁超负荷承重，墙体也不会出现竖向裂缝(如图十二)，即使是地基沉陷，也不会出现水平状裂缝、阶梯形裂缝(如图十三)。使用本发明砌块所砌筑的墙体能有效抵御强台风等水平方向压力的破坏(如图十四)、也能有效抵御地震横波、纵波的破坏(如图十五)，使用本发明砌块所砌筑的墙体即使是在近底部位置部分受损的情况下，仍能保持整墙的稳定性，在建筑物底部遭遇诸如爆炸等外力破坏的情况下，对使用长方体、近长方体砖和长方体、近长方体砌块所砌筑的建筑物而言，建筑物的自重会成为致命因素，足以摧毁其自身，但对于使用本发明砌块所砌筑的建筑物，建筑物的自重只会使建筑物近底部位置(未受损的)部分砌块结合得更为紧密，使建筑物得到有效支撑(如图十六)。需要指出的是，本发明专利只涉及砌块的几何形状设计，不涉及砌块原材料选择问题，可因应不同建筑物的实际需要，用成型后具有一定抗剪、抗压强度的任何物质、材料做成。
五、本发明的意义本发明可有效克服长方体、近长方体砖或砌块的前述缺点，能砌筑出有效抵御地震、洪水、飓风、爆炸的建筑，解决了长期以来困扰世界建筑学界的关于砌体最优几何结构的悬而未决的难题，对震区、沿海强台风常年登陆地区的人们的安居乐业具有重要意义；可简单而迅速地组装成建筑物，预制件可适用于任何房屋、建筑，使人们自建住房的难度大大降低；科技含量低，简单的技术即可生产、加工，可迅速推广，在商业领域具有广泛的发展前景；可轻松、迅速地在野外搭建抗震、抗爆、抗强风、抗大型食肉动物侵袭的临建物或硬质帐篷，在工业、军事、旅游、极地探险等领域具有广泛的发展前途；砌块从旧建筑物迅速拆除后可立即全部投入新建筑的砌筑或重新投入流通销售渠道，大幅降低拆迁旧建筑、兴建新建筑的成本；可大幅减少用于砌块的原材料消耗和砂浆原材料消耗，减少环境污染；可用任何适于加工砌块的物质、材料做成，节能、节地，符合环保原则，具有积极的环境保护意义！下面结合附图
和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图一是本发明单体的基本设计样式示意图。
图二是本发明单体基本设计样式横截面示意图。
图三是本发明基本设计样式单体的块面关系示意图。
图四是本发明带台阶状凸棱设计示意图。
图五是本发明带条纹状凸棱设计示意图。
图六是本发明单体砌筑联结关系示意图。
图七是本发明打孔设计示意图。
图八是本发明的三角形设计示意图。
图九是本发明的六边形设计与四边形设计对比示意图。
图十是本发明多棱多槽砌块设计示意图。
图十一是本发明砌块边缘形状变化样式示意图。
图十二是使用本发明砌块所砌墙对超负荷承重顶梁压力分解负荷及抗竖向裂缝示意图。
图十三是使用本发明砌块所砌墙对房屋地基部分沉陷情况下抗水平状裂缝、阶梯形裂缝示意图。
图十四是使用本发明砌块所砌墙抗强风、抗水平方向压力示意图。
图十五是使用本发明砌块所砌墙抗地震横波、纵波破坏示意图。
图一所表现的是本发明单体的基本设计样式，看上去就象是三块原本重叠在一起的菱形板、居中一块被沿着锐角对角线方向向外拉出一部分而形成两条凸棱、另一边沿着同一方向缩进、与上下两块自然形成与凸棱规格一致的凹槽。其中1)为构成墙体表面一部分的砌块表面，2)为凸棱，3)为凹槽。
图二所表现的是本发明单体基本设计样式横截面，可看出，凸棱的高度、宽度与凹槽的深度、宽度相一致。
图三所表现的是本发明基本设计样式单体的块面关系，该单体可以是一个整体、块面关系只是抽象的存在。
图四所表现的是本发明带台阶状凸棱设计，一个单体的台阶状凸棱恰好可以严密的嵌插入另一个单体的台阶状凹槽，而其自身同样带有同形状的凹槽，台阶构造可有效阻抗居于上方的单体砌块顺着居于下方的单体砌块的斜边下滑。
图五所表现的是本发明带条纹状凸棱设计，其作用与本发明带台阶状凸棱设计的作用同理。
图六所表现的是本发明单体砌筑时的基本联结关系，其中单体A)、B)定位后，单体C)顺着箭头方向嵌入砌筑。
图七所表现的是本发明打孔设计，一件本发明单体的凸棱部位打孔孔位和另一件本发明单体凹槽槽壁孔位相对应，凸棱嵌入凹槽后各相对孔各别相通，可在孔中安装螺丝螺母或插入经防腐防蛀处理的木质插榫，增加砌块间的抗拉力。
图八所表现的是本发明三角形设计，必须有图示的两种样式，逐列交替砌筑，其实是四边形设计的一个变种。
图九所表现的是本发明六边形设计与四边形设计的区别，可看出六边形设计只是四边形设计的另一个变种。
图十所表现的是本发明的多棱多槽设计砌块，其抗震抗拉抗破坏的安全系数更高，可用于有特殊安全需要的建筑物的砌筑。
图十一所表现的是本发明砌块边缘形状变化样式，可有多种变化，不一一列举纹样，其相同特征是砌块凸棱与凹槽、或砌块凸棱棱基部与槽口部可全部或部分相吻合。
图十二所表现的是使用本发明砌块所砌墙对超负荷承重顶梁的压力能有效地分解负荷及防止墙体产生竖向裂缝。普通的长方体、近长方体砖和长方体、近长方体砌块所砌墙体极易在承重梁的压力下发育竖向裂缝，原因是位于承重梁下方垂直列的砖或砌块在长期受到超负荷压力的情况下会从上到下渐次断裂、该垂直列下沉、与墙体其余部分错位，使墙体自梁底向下发育两条竖向裂缝，最后彻底破坏墙体。而使用本发明砌块所砌墙，如图所示，承重梁1)的重力被A1至A9列、A1至I9列及该两列下方的大范围砌块所共同支撑，承重梁的1)压力被有效分解，同理，承重梁的2)的压力也被有效分解，墙体支撑承重梁的能力大大增强。至于A列的下沉趋势，由于A1至A8列砌块与B2至B9列砌块之间有台阶阻抗，而B列与C列之间、C列与D列之间……均有台阶阻抗，故A列不会相对于其左方一列错位下沉，不会在A列与其左方一列间发育裂缝，同理，A1至I9列砌块与B1至I8列砌块之间也不会错位发育裂缝，余类推。
图十三所表现的是使用本发明砌块所砌墙在房屋地基部分沉陷情况下防止墙体出现水平状裂缝、阶梯形裂缝的情形。使用砂浆粘结法砌筑的墙体，由于砂浆与砖、砌块物理性质相异，易脱离粘结，在房屋地基部分沉陷情况下，由于砖、砌块自身的重量，会使沉陷部位接近地基的部分砖、砌块与其上部的砖、砌块渐次脱离粘结，使墙体出现水平状裂缝、阶梯形裂缝，破坏墙体。如图所示，虚线表示地基下沉的方向，A1、B1、C1、D1、E1方向和位置是砂浆粘结法砌筑的墙易出现水平状裂缝、阶梯形裂缝的地方，而使用本发明砌块所砌筑的墙，由于砌块之间有台阶阻抗，又可有孔内螺丝或木榫相联结，放不会下况产生裂缝。
图十四所表现的是使用本发明砌块所砌墙抗强风、抗水平方向压力的力学分析。在墙体遭遇如图中箭头所示的强台风等水平外力的推、拉破坏作用下，对于普通的长方体、近长方体砖或砌块所砌筑的墙体，相当于图中A1、B1、C1列位置的砖或砌块在压力下，极易脱离与相当于A2、B2、C2列的位置的砖或砌块的粘结，并沿箭头方向作相对于A2、B2、C2列的位置的砖或砌块的运动，其它砖或砌块同理也会发生同样的变化，使整墙发生如图中虚线所示的由长方形向平行四边形转变的形变，致使房屋坍塌。而对于使用本发明砌块所砌筑的墙，在墙体遭遇如图中箭头所示的强台风等水平外力的推、拉破坏作用下，如图所示A1与B2有纵向台阶形凸棱和凹槽的联结，B1与C 2也有纵向台阶形凸棱和凹槽的联结，故A1、B1、C1列不易沿箭头所示方向发生相对于A2、B2、C2列的错位位移，其它砌块同理也不会发生这样的变化，使整墙不会发生如图中虚线所示的由长方形向平行四边形转变的形变，使房屋牢固不致坍塌。
图十五所表现的是使用本发明砌块所砌墙抗地震横波、纵波破坏的力学分析，在墙体遭遇地震横波袭击的情况下，其抗破坏原理与图十四表现同，在此不再重复；而在墙体遭遇地震纵波袭击的情况下，整墙作剧烈的上下震动，对于用砂浆粘接的墙体而言，此种震动会撕裂砖或砌块之间的粘结，彻底摧毁墙体，而对于使用本发明砌块所砌筑的墙，即使联结砌块之间小孔的螺丝或木质插榫被破坏，只要震幅并不大得足以使砌块之间的凸棱和凹槽成组分离，则所有砌块在遭遇地震纵波袭击后在重力作用下均会自动回到原来的位置，使整墙基本回复原状，使房屋牢固不致坍塌。
以下实施例详细说明了本发明。
实施例1工厂厂房抗震抗拉抗破坏墙体用钢筋混凝土建造工厂厂房地基和墙柱，在地基和墙柱上、与即将砌筑的墙体接触的部位均开有深度一致的深槽，槽的宽度与墙体厚度一致。用成型后具有强抗剪、抗压能力的环保材料用机械冲压的生产方式做成如图四所示的、厚度小于墙体的二分之一本发明砌块，定位打孔后即成为如图八所示的本发明砌块，将其中若干块沿连接两个钝角对顶角的对角线截为两半，取带有凹槽的半块，凹槽向上分内外两列并行置于地基的深槽中，砌筑接触地基的墙体部分，砌块的底角在深槽中均紧密相碰在一起，然后取其它砌块，凸棱向下插入接触地基的砌块所形成的两列“V”字形槽中，依序向上砌筑，构成墙体的内外两层。砌筑与墙柱接触的部分时，则将其中若干块沿连接两个锐角对顶角的对角线截为两半，一半全部用于砌筑与一边墙柱接触的部分，另一半则全部用于砌筑与另一边墙柱接触的部分。砌筑到墙体顶部时，则将原来从接触地基的砌块上截下的另一半凸棱向下插入近墙体顶部砌块构成的两列“V”字形槽中，即形成了内外两层边缘完整的墙体，最后再在各砌块之间的联结孔内楔入经防腐防蛀处理的木质插榫。在内外两层墙体所形成的空间内填充防潮、隔热材料，即砌筑成功抗震、抗拉、抗破坏、防潮、隔热的工厂厂房墙体。
实施例2硬质帐篷用三块1毫米厚、每边长20厘米、其中两个对顶角为60度、两个对顶角为120度的四边形铝片，层叠在一起，将中间一块沿连接两个60度对顶角的对角线方向向一边拉出2厘米后，将三块铝片用强力胶固定，即成为如图一所示的本发明砌块，中间一块铝片拉出的部分即形成凸棱，缩进的部分即形成凹槽，如法制作200块。将其中40块沿连接两个120度对顶角的对角线截为两半，取带有凹槽的半块，凹槽向上插入硬质帐篷接触地面的四个底边。四个底边可用长2米、上方带3毫米宽、2厘米深槽的铝质线材作框。用长1.8米、夹角为120度角、两侧带3毫米宽、2厘米深槽的铝质角线作硬质帐篷四棱。将其余156块凸棱向下依序嵌插入底边和四棱之间即可形成硬质帐篷的四个表面，最后将剩余的4块在凹槽部位用长20厘米、夹角为120度角、两侧带3毫米宽、2厘米深槽的铝质角线固定成漏斗形、将该漏斗形尖角向上、凸棱向下嵌插入硬质帐篷四个表面顶部，即可砌筑成底边长2米、高1.414米、壁厚3毫米、全封闭的可有效抗强风、抗雪崩、抗大型食肉动物侵袭的四边金字塔形的铝质帐篷。至于帐篷的入口，可考虑在其中一个表面下部在未砌筑铝片前预先放置一个每边长1米、两腰带3毫米宽、2厘米深槽的正三角形铝框，在正三角形铝框和两棱之间依序嵌插砌块，即可在该帐篷表面下部形成一个底边长1米、高约0.87米的正三角形入口。多余的15块铝片刚好可以砌筑成铝质帐篷的入口挡板，可在人进入帐篷后用金属栓扣等固定在入口铝框上。铝质帐篷的空气保鲜问题，可通过在部分铝片上开孔加以解决。
权利要求
1.本发明干砌法抗震抗拉抗破坏砌块，其特征是其单体是一个三角形、四边形或六边形的板状体或多面体，具一定厚度，有两个表面，板状体的部分边缘带有凸棱，另外部分边缘带有凹槽，凹槽的空间形状与凸棱的形状一致，以便和其它相同形状的本发明单体相互镶嵌联结。
2.根据权利要求1所述的干砌法抗震抗拉抗破坏砌块，其特征是凸棱的表面可起台阶或带凹凸条纹。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的干砌法抗震抗拉抗破坏砌块，其特征是一件本发明单体的凸棱部位可以打孔，孔位和另一件本发明单体凹槽槽壁所打孔位相对应，孔中可安装螺丝螺母或楔入经防腐防蛀处理的木质插榫。
4.根据权利要求1、权利要求2和权利要求3所述的干砌法抗震抗拉抗破坏砌块，其特征是砌块具有多层棱、槽结构。
5.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3和权利要求4所述的干砌法抗震抗拉抗破坏砌块，其特征是砌块的每边可以呈弧突或弧凹，其中弧突或弧凹弧度一致，凸棱和凹槽也随之呈弧突或弧凹，或呈阶梯状，凸棱和凹槽也随之呈阶梯状，或呈其他花样变化，凸棱和凹槽也作同样变化。
全文摘要
本发明干砌法抗震抗拉抗破坏砌块，可有效克服长方体、近长方体砖或砌块的缺点，不需砂浆砌筑，能有效抵御地震、洪水、飓风等外力破坏，解决了长期以来困扰世界建筑学界的关于砌体最优几何结构的悬而未决的难题；可简单而迅速地组装成建筑物，预制件可适用于任何建筑物；科技含量低，简单的技术即可生产、加工，在商业领域具有广泛的发展前景；可轻松、迅速地在野外搭建抗震、抗爆、抗强风、抗大型食肉动物侵袭的临建物或硬质帐篷，在工业、军事、旅游、极地探险等领域具有广泛的发展前途；从旧建筑物拆除的砌块可立即全部投入新建筑的砌筑或重新投入流通销售渠道，大幅降低拆迁旧建筑、兴建新建筑的成本；可用任何适于加工砌块的物质、材料做成，具有积极的环境保护意义！
文档编号E04C1/00GK1540116SQ200310103770
公开日2004年10月27日 申请日期2003年10月28日 优先权日2003年10月28日
发明者徐飞勇 申请人:徐飞勇