集块建筑外叶墙用钢‑砌块组合梁的制作方法

本发明涉及土木工程中建筑结构领域，具体涉及一种集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁。

背景技术：

在我国建筑行业的能源消耗量超过我国全部能源消耗量的30％以上，建筑节能是我国实现资源可持续发展的一个重要环节，对实施能源和资源节约战略起到关键作用。外墙保温性、隔热性、气密性是影响建筑节能的重要因素，因外墙造成的能源消耗占建筑总能源消耗的比例很大。作为一种新型保温墙体，夹心复合墙体是在内、外叶墙中夹以某种高效保温材料，再用防锈钢筋或拉结件将内、外叶墙拉结成一体。夹心墙不仅能满足墙体保温隔热的要求，也因外叶墙对保温层的保护作用，使得保温层具有良好的耐久性，根本解决了外墙外保温技术无法解决的耐久性问题。外墙装饰在墙体艺术中扮演着重要角色，它代表着一个建筑物的风格与形象，一个建筑群的装饰风格则代表一座城市的形象。因此，为使外墙装饰具有地域性特色和环境美化功能，寻求合理而安全的夹心墙外叶墙形式是建筑行业的一个重要问题。外叶墙可采用装饰砌块或劈裂砌块砌筑，这类砌块装饰效果不逊于天然石材，而其造价较天然石材低一半以上，可在外叶墙中大力推广应用。传统的砌体夹心墙支撑在连续的悬挑结构上，不仅带来了墙面热桥面积较大的问题，还因悬挑结构的存在引起了墙面砌体饰面不连续的问题，因此，夹心墙的应用与发展将受到严重制约。

技术实现要素：

本发明为了解决现有支承外叶墙或挂在悬挑构件的外叶墙本身并不承重、外叶墙将自重传递给悬挑构件、墙面热桥面积较大和墙体饰面不连续的问题，提出一种集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁。

本发明集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁分为小跨度钢-砌块组合梁和大跨度钢-砌块组合梁；

所述小跨度钢-砌块组合梁由砌块、承托角钢和角钢加劲钢筋构成；

所述承托角钢的水平肢设置于小跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块的下方，承托角钢的竖直肢设置于小跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块与悬挑构件之间或承托角钢的竖直肢设置于小跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块与保温材料之间，砌块设置于承托角钢的水平肢上表面，承托角钢的水平肢上表面设置有垂直于水平肢上表面的多组加劲钢筋，多组加劲钢筋沿承托角钢长度方向设置，并且每组加劲钢筋设置于相邻砌块的竖向灰缝中；

所述大跨度钢-砌块组合梁由砌块、承托角钢、角钢加劲钢筋和空间钢筋网构成；

所述承托角钢的水平肢设置于大跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块的下方，承托角钢的竖直肢设置于大跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块与悬挑构件之间或承托角钢的竖直肢设置于大跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块与保温材料之间，砌块设置于承托角钢的水平肢上表面，承托角钢的水平肢上表面设置有垂直于水平肢上表面的多组加劲钢筋，多组加劲钢筋沿承托角钢长度方向设置，并且每组加劲钢筋设置于相邻砌块的竖向灰缝中；

所述空间钢筋网由两条平行等长的纵向钢筋、两条纵向钢筋之间垂直于纵向钢筋的多条横向钢筋和多对竖向钢筋构成，竖向钢筋垂直于纵向钢筋和横向钢筋所在平面；每对竖向钢筋中其中一条竖向钢筋一端与横向钢筋一端焊接，另一端为自由端；另一条竖向钢筋一端与横向钢筋中部焊接，另一端为自由端；相邻的横向钢筋上与横向钢筋一端焊接的竖向钢筋错位设置，相邻的横向钢筋上设置的竖向钢筋的自由端的朝向相反；所述纵向钢筋设置于大跨度钢-砌块组合梁中上下相邻的两个砌块的水平灰缝内，竖向钢筋设置于大跨度钢-砌块组合梁中左右相邻的两个砌块的竖向灰缝内，大跨度钢-砌块组合梁中上下相邻的两个空间钢筋网的竖向钢筋的自由端错位搭接设置；最底层砌块中竖向灰缝中的竖向钢筋与角钢加劲钢筋错位设置；

所述每组加劲钢筋中包含两根并列的钢筋，相邻组加劲钢筋的间距为400mm；所述角钢水平肢长度为100mm，角钢竖直肢的长度不大于160mm；所述砌块强度等级不低于MU7.5，砌筑砂浆强度等级不低于Mb7.5；所述砌块的尺寸为390×190×90mm或190×190×90mm；所述加劲钢筋的高度小于砌块的高度；所述空间钢筋网的钢筋直径为4～6mm；所述横向钢筋间隔为200mm；所述横向钢筋与纵向钢筋焊接连接；加劲钢筋和承托角钢焊接连接。

所述小跨度钢-砌块组合梁的制备方法按以下步骤进行：

一、裁切钢筋得到加劲钢筋并与承托角钢焊接，备用；

二、在承托角钢下设置临时支撑，支撑间距不大于0.8m；

三、在承托角钢水平肢上表面相邻的两组加劲钢筋之间砌筑底皮砌块，然后在底皮砌块上依次砌筑至设计高度即完成小跨度钢-砌块组合梁的制备。

所述大跨度钢-砌块组合梁的制备方法按以下步骤进行：

一、裁切钢筋得到加劲钢筋并与承托角钢焊接，裁切钢筋得到竖向钢筋、横向钢筋和纵向钢筋，焊接得到空间钢筋网，备用；

二、在承托角钢下设置临时支撑，支撑间距不大于0.8m；

三、在承托角钢水平肢上表面相邻的两组加劲钢筋之间砌筑底皮砌块，在底皮砌块上设置空间钢筋网，然后在空间钢筋网上砌筑第二皮砌块，最后依次设置空间钢筋网并砌筑，直至设计高度即完成大跨度钢-砌块组合梁制备；其中现场砌筑的组合梁，需养护至设计强度后才能进行组合梁上部外叶墙体的施工。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明小跨度钢-砌块组合梁或大跨度钢-砌块组合梁中承托角钢水平肢上设置的角钢加劲钢筋使砌块与角钢水平肢的界面剪应力均匀并能有效的传递，确保砌块与角钢协同工作；在小跨度钢-砌块组合梁或大跨度钢-砌块组合梁施工阶段承托角钢对砌块具有承托作用，在组合梁使用阶段承托角钢与砌块协同工作；

2、传统砌体夹心墙外叶墙支撑或挂在悬挑构件上的外叶墙本身并不承重，而将自重传递给悬挑构件，本发明提出集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁中大小跨度钢-砌块组合梁不仅充当外叶墙的一部分，还能承担钢-砌块组合梁的自重及组合梁上外叶墙体的自重，实现了外叶墙体的独立承重功能，改变了既有外叶墙支撑或悬挂在悬挑结构上的受力模式，为外叶墙的设计、施工提供了一种新的受力模式，这种受力模式安全可靠，受力合理，具有较高的稳定性，施工方便；

3、本发明集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁可以现场砌筑，也可以工厂预制；

4、本发明集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁上部砌块可以为普通砌块或者具有装饰功能的砌块，下部角钢也可采用其它形式的型钢，空间钢筋网也可采用其它具有加筋功能的材料及形式。

5、本发明空间钢筋网中的竖向钢筋在竖向灰缝中错位布置，每层钢筋网的就位都需要将水平钢筋网下部的竖向钢筋插入到下皮砌块的竖向灰缝中，这样不影响砌筑质量；

6、由本发明组合梁形成的外叶墙，建筑立面只含有砌块表面，而不会出现悬挑结构或支撑机构表面，外叶墙体用装饰砌块或劈裂砌块，其装饰功能及连续的外墙饰面可全面提升外墙的装饰装修功能；

7、本发明根据施工方便程度，可综合考虑钢-砌块组合梁支撑的间距(即梁的跨度)，以及是否在砌块灰缝中嵌入钢筋网；

8、由本发明组合梁不存在裸露于室外的支撑结构，极大地减小了外墙面的热桥面积，进一步提高了夹心墙的保温效果。

附图说明：

图1为本发明集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁中小跨度钢-砌块组合梁结构示意图；

图2为本发明集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁中大跨度钢-砌块组合梁结构示意图；

图3为本发明集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁中承托角钢2结构示意图；

图4为本发明集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁中空间钢筋网结构示意图；

图5为本发明由四皮砌块构成的集块建筑外叶墙支承用大跨度钢-砌块组合梁结构示意图。

具体实施方式：

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。

具体实施方式一：结合图1～5说明本实施方式，本实施方式一种集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁，该集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁分为小跨度钢-砌块组合梁和大跨度钢-砌块组合梁；

所述小跨度钢-砌块组合梁由砌块1、承托角钢2和角钢加劲钢筋3构成；

所述承托角钢2的水平肢设置于小跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块的下方，承托角钢2的竖直肢设置于小跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块与悬挑构件之间或承托角钢的竖直肢设置于小跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块与保温材料之间，砌块1设置于承托角钢2的水平肢上表面，承托角钢2的水平肢上表面设置有垂直于水平肢上表面的多组加劲钢筋3，多组加劲钢筋3沿承托角钢2长度方向设置，并且每组加劲钢筋3设置于相邻砌块1的竖向灰缝中；

所述大跨度钢-砌块组合梁由砌块1、承托角钢2、角钢加劲钢筋3和空间钢筋网构成；

所述承托角钢2的水平肢设置于大跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块的下方，承托角钢2的竖直肢设置于大跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块与悬挑构件之间或承托角钢2的竖直肢设置于大跨度钢-砌块组合梁中最底层砌块与保温材料之间，砌块1设置于承托角钢2的水平肢上表面，承托角钢2的水平肢上表面设置有垂直于水平肢上表面的多组加劲钢筋3，多组加劲钢筋3沿承托角钢2长度方向设置，并且每组加劲钢筋3设置于相邻砌块的竖向灰缝中；

所述空间钢筋网由两条平行等长的纵向钢筋7、两条纵向钢筋7之间垂直于纵向钢筋7的多条横向钢筋6和多对竖向钢筋5构成，竖向钢筋5垂直于纵向钢筋7和横向钢筋6所在平面；每对竖向钢筋5中其中一条竖向钢筋5一端与横向钢筋6一端焊接，另一端为自由端；另一条竖向钢筋5一端与横向钢筋6中部焊接，另一端为自由端；相邻的横向钢筋6上与横向钢筋6一端焊接的竖向钢筋5错位设置，相邻的横向钢筋6上设置的竖向钢筋5的自由端的朝向相反；所述纵向钢筋7设置于大跨度钢-砌块组合梁中上下相邻的两个砌块1的水平灰缝内，竖向钢筋5设置于大跨度钢-砌块组合梁中左右相邻的两个砌块1的竖向灰缝内，大跨度钢-砌块组合梁中上下相邻的两个空间钢筋网的竖向钢筋5的自由端错位搭接设置；最底层砌块中竖向灰缝中的竖向钢筋5与角钢加劲钢筋3错位设置；所述横向钢筋6与纵向钢筋7焊接连接；加劲钢筋3和承托角钢2焊接连接。

本实施方式具备以下有益效果：

1、本实施方式小跨度钢-砌块组合梁或大跨度钢-砌块组合梁中承托角钢水平肢上设置的角钢加劲钢筋使砌块与角钢水平肢的界面剪应力均匀并能有效的传递，确保砌块与角钢协同工作；在小跨度钢-砌块组合梁或大跨度钢-砌块组合梁施工阶段承托角钢对砌块具有承托作用，在组合梁使用阶段承托角钢与砌块协同工作；

2、传统砌体夹心墙外叶墙支撑或挂在悬挑构件上的外叶墙本身并不承重，而将自重传递给悬挑构件，本实施方式提出集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁中大小跨度钢-砌块组合梁不仅充当外叶墙的一部分，还能承担钢-砌块组合梁的自重及组合梁上外叶墙体的自重，实现了外叶墙体的独立承重功能，改变了既有外叶墙支撑或悬挂在悬挑结构上的受力模式，为外叶墙的设计、施工提供了一种新的受力模式，这种受力模式安全可靠，受力合理，具有较高的稳定性，施工方便；

3、本实施方式集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁可以现场砌筑，也可以工厂预制；

4、本实施方式集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁上部砌块可以为普通砌块或者具有装饰功能的砌块，下部角钢也可采用其它形式的型钢，空间钢筋网也可采用其它具有加筋功能的材料及形式。

5、本实施方式空间钢筋网中的竖向钢筋在竖向灰缝中错位布置，每层钢筋网的就位都需要将水平钢筋网下部的竖向钢筋插入到下皮砌块的竖向灰缝中，这样不影响砌筑质量；

6、由本实施方式组合梁形成的外叶墙，建筑立面只含有砌块表面，而不会出现悬挑结构或支撑机构表面，外叶墙体用装饰砌块或劈裂砌块，其装饰功能及连续的外墙饰面可全面提升外墙的装饰装修功能；

7、本实施方式根据施工方便程度，可综合考虑钢-砌块组合梁支撑的间距(即梁的跨度)，以及是否在砌块灰缝中嵌入钢筋网；

8、由本实施方式组合梁不存在裸露于室外的支撑结构，极大地减小了外墙面的热桥面积，进一步提高了夹心墙的保温效果。

具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述每组加劲钢筋3中包含两根并列的钢筋，相邻组加劲钢筋3的间距为400mm。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述角钢水平肢长度为100mm，角钢竖直肢的长度不大于160mm。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述砌块1强度等级不低于MU7.5，砌筑砂浆强度等级不低于Mb7.5。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述砌块1的尺寸为390×190×90mm或190×190×90mm。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述加劲钢筋3的高度小于砌块1的高度。其他步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述空间钢筋网的钢筋直径为4～6mm。其他步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述横向钢筋6间隔为200mm。其他步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：结合图2～5说明本实施方式，本实施方式小跨度钢-砌块组合梁的制备方法按以下步骤进行：

一、裁切钢筋得到加劲钢筋3并与承托角钢2焊接，备用；

二、在承托角钢2下设置临时支撑，支撑间距不大于0.8m；

三、在承托角钢2水平肢上表面相邻的两组加劲钢筋3之间砌筑底皮砌块，然后在底皮砌块上依次砌筑至设计高度即完成小跨度钢-砌块组合梁的制备。

本实施方式具备以下有益效果：

1、本实施方式小跨度钢-砌块组合梁或大跨度钢-砌块组合梁中承托角钢水平肢上设置的角钢加劲钢筋使砌块与角钢水平肢的界面剪应力均匀并能有效的传递，确保砌块与角钢协同工作；在小跨度钢-砌块组合梁或大跨度钢-砌块组合梁施工阶段承托角钢对砌块具有承托作用，在组合梁使用阶段承托角钢与砌块协同工作；

2、传统砌体夹心墙外叶墙支撑或挂在悬挑构件上的外叶墙本身并不承重，而将自重传递给悬挑构件，本实施方式提出集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁中大小跨度钢-砌块组合梁不仅充当外叶墙的一部分，还能承担钢-砌块组合梁的自重及组合梁上外叶墙体的自重，实现了外叶墙体的独立承重功能，改变了既有外叶墙支撑或悬挂在悬挑结构上的受力模式，为外叶墙的设计、施工提供了一种新的受力模式，这种受力模式安全可靠，受力合理，具有较高的稳定性，施工方便；

3、本实施方式集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁可以现场砌筑，也可以工厂预制；

4、本实施方式集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁上部砌块可以为普通砌块或者具有装饰功能的砌块，下部角钢也可采用其它形式的型钢，空间钢筋网也可采用其它具有加筋功能的材料及形式。

5、本实施方式空间钢筋网中的竖向钢筋在竖向灰缝中错位布置，每层钢筋网的就位都需要将水平钢筋网下部的竖向钢筋插入到下皮砌块的竖向灰缝中，这样不影响砌筑质量；

6、由本实施方式组合梁形成的外叶墙，建筑立面只含有砌块表面，而不会出现悬挑结构或支撑机构表面，外叶墙体用装饰砌块或劈裂砌块，其装饰功能及连续的外墙饰面可全面提升外墙的装饰装修功能；

7、本实施方式根据施工方便程度，可综合考虑钢-砌块组合梁支撑的间距(即梁的跨度)，以及是否在砌块灰缝中嵌入钢筋网；

8、由本实施方式组合梁不存在裸露于室外的支撑结构，极大地减小了外墙面的热桥面积，进一步提高了夹心墙的保温效果。

具体实施方式十：结合图2～5说明本实施方式，本实施方式大跨度钢-砌块组合梁的制备方法按以下步骤进行：

一、裁切钢筋得到加劲钢筋3并与承托角钢2焊接，裁切钢筋得到竖向钢筋5、横向钢筋6和纵向钢筋7，焊接得到空间钢筋网，备用；

二、在承托角钢2下设置临时支撑，支撑间距不大于0.8m；

三、在承托角钢2水平肢上表面相邻的两组加劲钢筋3之间砌筑底皮砌块，在底皮砌块上设置空间钢筋网，然后在空间钢筋网上砌筑第二皮砌块，最后依次设置空间钢筋网并砌筑，直至设计高度即完成大跨度钢-砌块组合梁制备。

本实施方式具备以下有益效果：

1、本实施方式小跨度钢-砌块组合梁或大跨度钢-砌块组合梁中承托角钢水平肢上设置的角钢加劲钢筋使砌块与角钢水平肢的界面剪应力均匀并能有效的传递，确保砌块与角钢协同工作；在小跨度钢-砌块组合梁或大跨度钢-砌块组合梁施工阶段承托角钢对砌块具有承托作用，在组合梁使用阶段承托角钢与砌块协同工作；

2、传统砌体夹心墙外叶墙支撑或挂在悬挑构件上的外叶墙本身并不承重，而将自重传递给悬挑构件，本实施方式提出集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁中大小跨度钢-砌块组合梁不仅充当外叶墙的一部分，还能承担钢-砌块组合梁的自重及组合梁上外叶墙体的自重，实现了外叶墙体的独立承重功能，改变了既有外叶墙支撑或悬挂在悬挑结构上的受力模式，为外叶墙的设计、施工提供了一种新的受力模式，这种受力模式安全可靠，受力合理，具有较高的稳定性，施工方便；

3、本实施方式集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁可以现场砌筑，也可以工厂预制；

4、本实施方式集块建筑外叶墙用钢-砌块组合梁上部砌块可以为普通砌块或者具有装饰功能的砌块，下部角钢也可采用其它形式的型钢，空间钢筋网也可采用其它具有加筋功能的材料及形式。

5、本实施方式空间钢筋网中的竖向钢筋在竖向灰缝中错位布置，每层钢筋网的就位都需要将水平钢筋网下部的竖向钢筋插入到下皮砌块的竖向灰缝中，这样不影响砌筑质量；

6、由本实施方式组合梁形成的外叶墙，建筑立面只含有砌块表面，而不会出现悬挑结构或支撑机构表面，外叶墙体用装饰砌块或劈裂砌块，其装饰功能及连续的外墙饰面可全面提升外墙的装饰装修功能；

7、本实施方式根据施工方便程度，可综合考虑钢-砌块组合梁支撑的间距(即梁的跨度)，以及是否在砌块灰缝中嵌入钢筋网；

8、由本实施方式组合梁不存在裸露于室外的支撑结构，极大地减小了外墙面的热桥面积，进一步提高了夹心墙的保温效果。