多孔竖肋空心建筑砌块结构设计

　　日常做装配式建筑配套构件建模时，这类带竖向肋条的多孔空心砌块是砌体结构里非常常见的部品，很多刚接触土建建模的工程师容易把它和普通多孔砖搞混，实际上两者的受力逻辑、安装边界、应用场景都有明显区别。先从实际应用场景说起，这类砌块主要用在多层民用建筑的填充墙、低层建筑的承重墙体，还有部分厂区围护结构的砌体施工里，相比实心砌块，它的空心结构能直接降低墙体自重，减少建筑基础的荷载负担，同时竖向贯通的孔洞还能在施工时穿设管线、灌注芯柱，提升墙体整体的抗剪性能，不少抗震设防烈度6到7度的区域，做砖混结构的承重墙时，都会优先选用这类带竖向加强肋的砌块。

　　从设计思路上拆解这个构件的结构，外侧的竖向凸肋不是随便加的装饰结构，首先是为了提升砌块砌筑时的砂浆结合力，传统光面空心砌块砌筑时，砂浆和砌块侧面的接触面积有限，抗剪强度不足，容易在水平地震力或者墙体沉降时出现灰缝开裂，竖向肋条相当于在砌块侧面增加了多道嵌合槽，砂浆凝固后会和肋条形成咬合结构，大幅提升灰缝的抗剪承载力。其次这些竖向肋也能提升砌块自身的竖向抗压承载力，空心砌块的受力薄弱点在孔壁的竖向失稳，外侧加设通长的竖向肋，相当于给每一段孔壁都加了加强筋，在同等材料用量下，竖向抗压强度能提升15%到20%，这个参数是经过大量材性试验验证的，建模时肋条的尺寸不能随意改动，肋宽过小起不到加强作用，肋宽过大又会增加材料用量，失去空心砌块的减重优势。

　　再看内部的孔洞排布，图里的砌块采用的是多排错位圆孔设计，这种排布方式有两个核心作用，第一是阻断热桥，相比单排大孔的砌块，多排错位的孔洞能延长热量在墙体内部的传递路径，提升墙体的保温隔热性能，在夏热冬冷地区做外墙围护时，不用额外做太厚的保温层就能满足节能要求；第二是分散受力，单排大孔的砌块在承受竖向荷载时，孔壁的应力集中非常明显，容易在孔的上下边缘出现压溃破坏，多排小圆孔的排布能让竖向荷载更均匀地传递到下部砌块，避免局部应力集中导致的构件破坏。建模时要注意孔洞的拔模斜度，实际生产这类砌块都是采用混凝土或者粉煤灰压制，模具需要有脱模斜度，一般斜度控制在1:100左右，不能做直孔，否则脱模时会刮坏孔壁，影响成品率。

　　关于外形尺寸和安装边界，这类砌块的模数是严格贴合建筑砌体模数的，常规的长度方向要符合砖模数的要求，避免砌筑时出现过多砍砖，竖向高度一般和普通砌块匹配，砌筑时的灰缝厚度控制在8到12mm，水平灰缝和竖向灰缝的饱满度都要满足施工规范要求。安装时要注意，砌块的孔洞方向必须和墙体受力方向保持一致，也就是竖向贯通，绝对不能横置砌筑，否则孔洞的受力方向改变，会大幅降低墙体的抗压承载力，很容易出现墙体开裂甚至坍塌的风险。另外在墙体转角处、丁字交接处，需要利用砌块的孔洞灌注混凝土芯柱，芯柱内要配置竖向钢筋，和上下结构的圈梁连接，形成整体的受力框架，提升墙体的整体性。

　　很多工程师建模时容易忽略砌块端部的槽口结构，图里的砌块端部有对应的凹凸槽，砌筑时相邻砌块的槽口可以互相嵌合，不用额外打锚固件就能提升墙体的整体性，减少墙体在温度变形下出现的竖向裂缝。还有外侧的肋条高度，一般突出砌块基体2到3mm，这个尺寸刚好能让砌筑时的砂浆挤入肋条间隙，不会因为肋条过高导致灰缝厚度超标，也不会因为肋条过矮起不到咬合作用。在做施工模拟时，还要考虑砌块的运输堆放要求，这类空心砌块的堆叠高度不能超过1.5米，否则底部的砌块会被压裂，施工时的砌筑高度每天不能超过1.8米，避免砂浆未凝固时墙体失稳倾斜。

　　从材料适配的角度，这类砌块可以采用普通混凝土、粉煤灰混凝土、煤矸石混凝土等多种材料生产，不同材料的砌块收缩率有区别，建模时如果要做施工阶段的变形模拟，需要对应调整材料的线膨胀系数和收缩率参数，避免模拟结果和实际施工情况出现偏差。另外在做管线综合排布时，要提前和水电专业对接，确定管线的走向和位置，尽量利用砌块的原有孔洞穿设管线，避免后期在已经砌筑好的墙体上开槽打洞，破坏砌块的结构受力，影响墙体的整体强度。如果确实需要在墙体上预留洞口，要在洞口周边设置补强钢筋，利用砌块的孔洞灌注混凝土做加强框，避免洞口周边出现应力集中导致的裂缝。