CN101298796A - 自承式预加工构件、自承式预加工混凝土结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种自承式预加工构件、自承式预加工混凝土结构及其施工方法，自承式预加工构件是由在预先组装的钢筋骨架与支撑部件连接而成的具有靠自身材料承载荷载的稳定结构。在工地加工场或者工厂预先制作自承式预加工构件，在施工现场支模，将自承式预加工构件吊装至结构设计位置就位、拼装并连接，对钢筋骨架裸露处补充安装模板；在模板内浇注混凝土，然后进行养护。解决了高层或超高层建筑混凝土施工高空作业量多、现场施工难度大、质量不稳定、效率低、安全事故多发的技术问题。

Description

自承式预加工构件、自承式预加工混凝土结构及其施工方法

(一)技术领域

本发明涉及一种建筑构件、混凝土建筑结构及其施工方法，特别是一种多层、高层或超高层混凝土结构的施工方法。

(二)背景技术

目前，城市中的建筑物越来越向高层和超高层方向发展，建筑工人的劳动强度也随之增加，高空作业的安全隐患越来越突出。施工的楼层越高，风力就越大；风离地面越高，风力越强。比如在2米的行人高度有2级风，风速只有3m/s，而站在150米高的楼顶上风力就达到5级，风速达到8.57m/s。如果说行人高度刮起5级风，那么在150米高处反映的风速就是26.55m/s，相当于10级狂风。这样的高空风力，如何能保证高层建筑安全施工作业并保证施工质量，成了设计者们关注的问题。在建筑施工中，现浇混凝土施工方法已成为多、高层建筑施工的主流方法，传统的混凝土结构的施工要先在施工现场支模，由模板承受施工临时荷载，模板内要由工人在施工现场绑扎钢筋。然后，用泵送管道将流动性混凝土泵送至现场高空，进行混凝土浇注，最后，在混凝土养护后实施现场拆模。这一系列步骤均需在施工现场完成，建筑工人因此成为安全风险最高的职业之一，一年四季都必须冒着酷暑严寒、风吹日晒在高空现场作业，遇到工期紧张、气候恶劣的情况，钢筋就更不容易精确定位，混凝土保护层过厚或过薄均不能保证施工质量，而且，高空坠落等伤亡事故时有发生，这种传统的施工方法一直存在施工难度大、工伤事故多、质量不稳定、效率低、工期长、造价高等诸多问题。

为了实现建筑工厂化生产，另一类现行的施工方法是预制构件施工方法，在建筑构件工厂中预制建筑墙板或盒子构件，然后将它们运输到施工工地，用吊车将预制构件从地面提升至高空就位。混凝土建筑构件的自重巨大，运输、吊装、就位均十分困难，而且抗震性能差，因此，这类施工方法已逐渐淡出了人们的视线。

鉴于传统施工方法均存在缺陷，建筑业在不断探索新的施工模式。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种自承式预加工构件、自承式预加工混凝土结构及其施工方法，要解决混凝土建筑施工高空作业量多、现场施工难度大、质量不稳定、效率低、安全事故多发的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自承式预加工构件，其特征在于：它是由预先组装的钢筋骨架与支撑部件连接而成的具有靠自身材料承载荷载的稳定结构，上述钢筋骨架中的纵筋至少有四根。

上述钢筋骨架是钢筋、型钢、预应力钢筋或上述任意两种或三种的结合，上述钢筋骨架的纵筋沿长向间隔连接有箍筋，上述钢筋骨架在对墙段由纵筋、水平筋和拉接筋组成。

上述支撑部件是斜杆、钢骨或板中的一种或一种以上的组合，其中斜杆、钢骨为钢筋、型钢或焊接钢构件；板为木板、竹板、玻璃钢板、塑料板、钢板、复合材料板、混凝土板、压型钢板，或者上述两种板或两种以上板的组合，板可兼作模板。钢筋骨架的纵筋与支撑部件之间可设有垫块。

上述钢筋骨架与支撑部件的连接是焊接、钢丝绑扎连接、套筒连接、连接件连接或者上述连接的组合，连接件是钢筋、钢丝、型钢、或者上述的组合。支撑部件在钢筋骨架面的内侧、外侧、或平面上。

一种自承式预加工混凝土结构，其特征在于：混凝土结构中至少有一个构件由上述的自承式预加工构件和混凝土组成。

一种自承式预加工混凝土结构的施工方法，其特征在于：应用上述的自承式预加工构件，其步骤如下：

步骤1，预制做：把钢筋等材料预先加工自承式预加工构件；

步骤2，支模：在混凝土结构的施工现场支模；

步骤3，就位：把自承式预加工构件吊装至结构设计位置就位；

步骤4，拼装并连接：将自承式预加工构件与已经安装好的自承式预加工构件或者现场安装的钢筋、钢骨拼装连接为一个整体；

步骤5，补模；在钢筋骨架裸露处补充安装模板；

步骤6，浇注混凝土并养护：在模板内浇注混凝土并进行混凝土养护；

步骤7，拆模：拆除模板。

上述步骤4中，自承式预加工构件、钢筋、钢骨相互之间的连接是焊接、搭接、套筒连接、或者上述连接的组合。

上述步骤4中，套筒连接的套筒是加长套筒，加长套筒整体为直筒形，中间段为加长直筒，两端为直筒形端口，其中加长直筒为空心管，或省略加长直筒，钢筋直接穿入两端的端口与端口固定连接。

其中的模板为木模板、竹模板、玻璃钢模板、塑料模板、钢模板、复合材料模板、预制混凝土模板、压型钢板，或者上述两种模板或两种以上模板的组合。

上述步骤6能够分两步实施：

步骤6-1，第一次浇注混凝土至模板下半部，养护后拆模板；

步骤6-2，支模板，绑钢筋，第二次浇注混凝土至模板顶部，养护后拆模板。

在步骤1～7任意一步与传统的钢筋混凝土施工方法、钢结构施工方法、预应力施工方法中的一种或者多种组合施工。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

1.低风险，本发明的施工方法使大量的高空施工作业转化地面作业，大量原来高空作业的建筑工人们转向工作条件好的地面或构件厂操作，不仅劳动强度大大减轻，也大大减少了施工事故，降低了施工的安全风险。

2.高质量，自承式预加工混凝土结构为地面预加工作业或者工厂作业，类似钢结构加工，作业环境好，精度高，施工质量易于控制，质量比传统工法高。

3.高速度，本发明的施工方法将混凝土结构的大量工作转为预加工，提高了工业化、机械化施工程度，地面预制可以与现场施工交叉作业，缩短了高空作业时间，提高了施工进度。自承式预加工混凝土结构具有自承重的特点，即能够承受部分或者全部施工荷载，可以增大现场支撑的间距，减少施工支撑的数量。

4.低造价，本发明的自承式预加工混凝土结构和施工方法因增加了地面预制操作、减少了支撑、提高了工程施工速度，节省了大量的人力、物力、财力，有效降低了现场的施工风险，当然能够节省工程造价。

本发明是一种施工阶段能够自承式预加工的混凝土结构及其施工方法，特别适用于高层、超高层或者钢骨混凝土建筑，充分利用该结构施工阶段的自承和预加工的优点，能够提高施工的安全性，能够缩短工期，降低造价，即可以单独使用，也可以结合其他方式组合使用。

(四)附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1是自承式预加工构件的实施例一示意图。

图2是图1中1-1剖面的结构示意图。

图3是自承式预加工构件的实施例二示意图。

图4是图3中1-1剖面的结构示意图。

图5是自承式预加工构件实施例三示意图。

图6是图5中1-1剖面的结构示意图。

图7是图5中1-1剖面的结构示意图。

图8是图5中1-1剖面自承式预加工构件的实施例四示意图。

图9是自承式预加工构件的实施例五示意图。

图10是图9中1-1剖面的结构示意图。

图11是自承式预加工构件的实施例六示意图。

图12是图11中1-1剖面的结构示意图。

图13是自承式预加工构件的实施例七示意图。

图14是图11中1-1剖面的结构示意图。

图15是自承式预加工构件的实施例八示意图。

图16是图15中1-1剖面的结构示意图。

图17是图15中1-1剖面的结构示意图。

图18是图15中1-1剖面自承式预加工构件的实施例九示意图。

图19是自承式预加工构件的实施例十示意图。

图20是图17中1-1剖面的结构示意图。

图21是图17中1-1剖面的结构示意图。

图22是自承式预加工构件的实施例十一示意图。

图23是图19中1-1剖面的结构示意图。

图24是自承式预加工构件的实施例十二示意图。

图25是图21中1-1剖面的结构示意图。

图26是剪力墙钢筋网架的结构示意图。

图27是本发明施工方法步骤1的示意图。

图28是本发明施工方法步骤1的示意图。

图29是本发明施工方法步骤1的示意图。

图30是本发明施工方法步骤1的示意图。

图31是本发明施工方法步骤2的示意图。

图32是本发明施工方法步骤3的示意图。

图33是本发明施工方法步骤3的示意图。

图34是本发明施工方法步骤3的示意图。

图35是本发明施工方法步骤4的示意图。

图36是本发明施工方法步骤5的示意图。

图37是本发明施工方法步骤6的示意图。

图38是本发明施工方法步骤7的示意图。

图39是本发明施工方法步骤6-1的示意图。

图40是本发明施工方法步骤6-1的示意图。

图41是本发明施工方法步骤6-2的示意图。

图42是本发明施工方法步骤6-2的示意图。

图43是本发明施工方法步骤6-2的示意图。

附图标记：1-箍筋、2-纵筋、3-斜杆、4-钢骨、5-梁模板、6-梁侧模板、7-混凝土梁底模、8-木梁侧模、9-混凝土侧模、10-柱混凝土模板、11-柱混凝土侧模、12-柱木侧模、13-柱混凝土侧模，14-柱模板，15-拉接筋，16-自承式预加工构件、17-自承式预加工柱构件、18-自承式预加工梁节点构件、19-钢筋连接件、20-补模后的梁模板、21-补模后的柱模板、22-浇筑拆模后的混凝土、23-第一次浇筑的混凝土，24-板钢筋、25-第二次浇筑的混凝土、29-端口、30-空心管、31-钢筋、32-梁木模、33-柱木模、34-垫块。

(五)具体实施方式

实施例参见图1-图25，这种自承式预加工构件，其特征在于：它是由预先组装的钢筋骨架与支撑部件连接而成的具有靠自身材料承载荷载的稳定结构，上述三维钢筋骨架中的纵筋至少有四根。

参见图1-图26上述三维钢筋骨架是钢筋、型钢、预应力钢筋或上述任意两种或三种的结合，上述钢筋网架的纵筋沿长向间隔连接有箍筋，上述钢筋网架在对墙段由纵筋、水平筋和拉接筋组成。有预应力钢筋的有张拉预应力钢筋的步骤。

上述支撑部件是斜杆、钢骨或模板中的一种或一种以上的组合，其中斜杆、钢骨为钢筋、型钢或焊接钢构件；板为木模板、竹模板、玻璃钢模板、塑料模板、钢模板、复合模板、混凝土模板、压型钢板，或者上述两种模板或两种以上模板的组合，钢筋骨架的纵筋2与支撑部件之间可设有垫块34。上述混凝土模板中的混凝土对梁只浇注在三维钢骨架的底面和侧面，对柱浇注在三维钢骨架的侧面，预浇注的混凝土钢骨架固结为一起，形成一种半围合或者围合、留有浇注口、内部有空腔的半成品结构构件，该结构构件的其余空腔留着在该结构构件吊装就位后现场浇注密实。

上述钢筋骨架与支撑部件的连接是焊接、钢丝绑扎连接、套筒连接、紧固件连接或者上述连接的组合。

自承式预加工构件实施例一参见图1、图2，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为斜杆3。

自承式预加工构件实施例二参见图3、图4，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为钢骨4。

自承式预加工构件实施例三参见图5、图6，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为板，板兼作模板，可作为梁构件。

自承式预加工构件实施例四参见图5、图7，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为板，板兼作模板，为混凝土模板和其他类型模板的组合，底模不需拆模。该实施例可作为梁构件。混凝土模板底面和侧面围合、顶面开口留做混凝土浇注口。

自承式预加工构件实施例四.a参见图5、图8，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为板，板兼作模板，模板为混凝土模板，不需拆模。该实施例可作为梁构件。混凝土模板底面和侧面围合、顶面开口留做混凝土浇注口。

自承式预加工构件实施例五参见图9、图10，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为斜杆和板，板兼作模板，模板为混凝土模板和其他类型模板的组合，可作为梁构件。

自承式预加工构件实施例六参见图11、图12，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为斜杆和板。可作为梁构件。

自承式预加工构件实施例七参见图13、图14，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为钢骨，可作为梁构件。

自承式预加工构件实施例八参见图15、图16，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为板，可作为柱、墙、支撑构件。

自承式预加工构件实施例九参见图15、图17，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为板，板兼作模板，为混凝土模板和其他类型模板的组合，可作为柱、墙、支撑构件。

自承式预加工构件实施例十参见图15、图18，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为板，板兼作模板，为混凝土模板，可作为柱、墙、支撑构件。

自承式预加工构件实施例十一参见图19、图20，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为斜杆和板，可作为柱、墙、支撑构件。

自承式预加工构件实施例十一.a参见图19、图21，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为斜杆和板，板兼作模板，为混凝土模板和其他类型模板的组合，可作为柱、墙、支撑构件。

自承式预加工构件实施例十一.b参见图22、图23，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为斜杆和板，可作为柱、墙、支撑构件。

自承式预加工构件实施例十二参见图24、图25，钢筋骨架为钢筋网架，支撑为钢骨和板，可作为柱、墙、支撑构件。

这种自承式预加工混凝土结构的施工方法，其特征在于：应用上述的自承式预加工构件，其步骤如下：

步骤1，参见图1-图30，加工自承式预加工构件。

步骤2，参见图31，在混凝土结构的施工现场支模。步骤2与步骤1可同时或者交叉作业。

步骤3，参见图32-34，将自承式预加工构件吊装至设计位置就位。

步骤4，参见图35将不同自承式预加工构件拼装连接。

上述步骤4中，钢筋固定连接是焊接、钢丝绑扎连接、套筒连接、紧固件连接或者上述连接的组合。

上述步骤4中，套筒连接的套筒是加长套筒，加长套筒整体为直筒形，中间段为加长直筒，两端为直筒形端口，其中加长直筒为空心管，或省略加长直筒，钢筋直接穿入两端的端口与端口固定连接。

步骤5，参见图36，在钢筋骨架对接处和钢筋骨架裸露处补充安装模板。

上述步骤5中的模板为木模板、竹模板、玻璃钢模板、塑料模板、钢模板、复合模板、预制混凝土模板，或者上述两种模板或两种以上模板的组合。

步骤6，参见图37，浇注混凝土，然后进行混凝土养护。

步骤6也可以分两步实施：

步骤6-1，参见图39、图40，第一次浇注混凝土至模板下半部，养护后拆模板。

步骤6-2，参见图41-43，支模板，绑钢筋，第二次浇注混凝土至模板顶部，养护后拆模板。

步骤7，参见图38，在混凝土养护后，拆除模板，制成自承式预加工混凝土梁、自承式预加工混凝土柱、自承式预加工混凝土支撑或自承式预加工混凝土墙。当支撑为模板时，不拆模板。

上述自承式预加工混凝土结构的施工方法，可省略步骤2、步骤5、步骤7中的一步或者多步步骤。

在步骤1～7任意一步与传统的钢筋混凝土施工方法、钢结构施工方法、预应力施工方法中的一种或者多种组合施工。

Claims (10)

1.一种自承式预加工构件，其特征在于：它是由预先组装的钢筋骨架与支撑部件连接而成的具有靠自身材料承载荷载的稳定结构，上述钢筋骨架中的纵筋至少有四根。

2.根据权利要求1所述的自承式预加工构件，其特征在于：上述钢筋骨架是钢筋、型钢、预应力钢筋或上述任意两种或三种的结合，上述钢筋骨架的纵筋沿长向间隔连接有箍筋，上述钢筋骨架在对墙段由纵筋、水平筋和拉接筋组成。

3.根据权利要求1或2所述的自承式预加工构件，其特征在于：上述支撑部件是斜杆、钢骨或板中的一种或一种以上的组合，其中斜杆、钢骨为钢筋、型钢或焊接钢构件；板为木板、竹板、玻璃钢板、塑料板、钢板、复合材料板、混凝土板、压型钢板，或者上述两种板或两种以上板的组合，板可兼作模板，上述钢筋骨架的纵筋与支撑部件之间设有垫块。

4.根据权利要求3所述的自承式预加工构件，其特征在于：上述钢筋骨架与支撑部件的连接是焊接、钢丝绑扎连接、套筒连接、连接件连接或者上述连接的组合，连接件是钢筋、钢丝、型钢、焊接钢构件或者上述的组合。支撑部件在钢筋骨架面的内、外、或平面上。

5.一种自承式预加工混凝土结构，其特征在于：混凝土结构中至少有一个构件由权利1-4任意一项所述的自承式预加工构件和混凝土组成。

6.一种自承式预加工混凝土结构的施工方法，其特征在于：应用权利要求1-4任意一项所述的自承式预加工构件，其步骤如下：

步骤1，预制做：把钢筋等材料预先加工自承式预加工构件；

步骤2，支模：在混凝土结构的施工现场支模；

步骤3，就位：把自承式预加工构件吊装至结构设计位置就位；

步骤4，拼装并连接：将自承式预加工构件与已经安装好的自承式预加工构件或者现场安装的钢筋、钢骨拼装连接为一个整体；

步骤5，补模；在钢筋骨架裸露处补充安装模板；

步骤6，浇注混凝土并养护：在模板内浇注混凝土并进行混凝土养护；

步骤7，拆模：拆除模板。

7.根据权利要求6所述自承式预加工混凝土结构的施工方法，其特征在于：上述步骤4中，自承式预加工构件、钢筋、钢骨相互之间的连接是焊接、搭接、套筒连接、或者上述连接的组合。

8.根据权利要求6所述自承式预加工混凝土结构的施工方法，其特征在于：其中的模板为木模板、竹模板、玻璃钢模板、塑料模板、钢模板、复合材料模板、预制混凝土模板、压型钢板，或者上述两种模板或两种以上模板的组合。

9.根据权利要求6所述自承式预加工混凝土结构的施工方法，其特征在于：上述步骤6分两步实施：

步骤6-1，第一次浇注混凝土至模板下半部，养护后拆模板；

步骤6-2，支模板，绑钢筋，第二次浇注混凝土至模板顶部，养护后拆模板。

10.根据权利要求6所述自承式预加工混凝土结构的施工方法，其特征在于：在步骤1～7任意一步与传统的钢筋混凝土施工方法、钢结构施工方法、预应力施工方法中的一种或者多种组合施工。

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