CN103671440B - 一种空中多点垂直钢筋连接节点及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空中多点垂直钢筋连接节点，该钢筋连接节点的原料为45号圆钢，所述圆钢的重量百分比化学成分为：C：0.38-0.43%，Cr：0.8-1.1%，Mn：0.75-1.0%，Mo：0.15-0.25%，Si：0.15-0.3%，S：<0.035%，P：<0.035%，N：<0.035%，余量为Fe；本发明还公开了一种空中多点垂直钢筋连接节点的施工方法；本发明所设计的一种空中多点垂直钢筋连接节点及其施工方法简单实用，施工简单，且能够大大提高钢筋连接节点的强度、韧性与抗张力。

Description

一种空中多点垂直钢筋连接节点及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种空中多点垂直钢筋连接节点及其施工方法。

背景技术

目前，国内外的房屋建造过程中，一种建筑整体式装配式构件正在广泛应用，其依靠省时、省工、省成本的优势得到了迅猛发展，在国内，一些大型的装配式构件的厂方依靠引进了澳大利亚、美国及欧洲的节点及施工技术，成功地应用到装配式房屋建造中来，如澳大利亚装配式构件的节点采用预留孔洞—钢筋预埋—焊接—高强度封闭砂浆技术来满足房屋上层与下层的柱节点的抗震要求。

由于我国的国情及特殊的地质与地震带条件的限制，引进的节点技术往往不能满足我国混凝土结构规范的要求，表现在节点所用的高强度砂浆成本过高、施工焊接质量参差不齐，考虑到地震条件往往钢筋的配筋量增大等等现象；如美国装配式构件的节点采用预埋无粘接预应力钢筋，最后张拉完成，由于预应力钢筋的脆性断裂造成柱子的突然倾倒产生重大的安全事故。

我国混凝土结构规范对无粘接预应力钢筋的使用作出了限制使用的要求；如欧洲装配式构件的节点采用预埋钢筋—机械连接或焊接—封闭砂浆处理，但存在我国的钢筋的伸直性能不能满足预制构件的预埋的要求，往往在房屋整体装配时出现上层钢筋与下层钢筋不能在同一点对接连接，无法做到房屋结构的安全与抗震性，也限制了该技术的大量的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种简单实用，施工简单，且能够大大提高钢筋连接节点的强度、韧性与抗张力的空中多点垂直钢筋连接节点及其施工方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种空中多点垂直钢筋连接节点，该钢筋连接节点的原料为45号圆钢，圆钢的重量百分比化学成分为：C：0.38-0.43％，Cr：0.8-1.1％，Mn：0.75-1.0％，Mo：0.15-0.25％，Si：0.15-0.3％，S：<0.035％，P：<0.035％，N：<0.035％，余量为Fe；

空中多点垂直钢筋连接节点的制作工艺具体为：

步骤(1)：将上述原料送入加热炉加热到1160-1180℃，并拉拔为所需尺寸的钢棒；

步骤(2)：将步骤(1)中加热后的钢棒经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到610-630℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11-13秒钟淬火，然后经过回火加热炉加热到600-660℃回火，并进行校直处理后，再通过第二冷却工艺冷却到常温；

步骤(3)：将步骤(2)中的冷却至室温的钢棒送入加热炉内加热到810-910℃，并将加热好的钢棒以每秒1-3℃的冷却速度在惰性气体中冷却到室温；

步骤(4)：按照所需长度60-150mm平行剪切一段上述钢棒，加热该段钢棒到850-950℃，在加热的同时，采用带有82-84度角的梯形螺纹齿形模具在大功率的冲压机上将该段钢棒的其中一端面冲压成垂直于该端面且带有82-84度梯形内螺纹的凹槽结构，内螺纹圈的直径为16-32mm，凹槽深度为1.2-3.0mm，凹槽的直径为4.0-9.0mm；

将该段钢棒的另一端面采用钻孔机和套丝机加工成带有内螺纹机械连接丝扣且垂直于该端面的凹槽结构，该带有内螺纹丝扣的凹槽直径为16-32mm；深度25-50mm，内螺纹丝扣中相邻两齿的齿距为2.5-3.0mm，两个端面上的凹槽均位于该段钢棒两个端面上的中心位置，且两个凹槽通径的中心线位于同一直线上，从而得到节点半成品；

步骤(5)：对上述节点半成品依次对其进行水冷淬火与空冷淬火，并包装入库，其中，水冷的时间t按照经验公式按t＝H*D计算，其中，低合金钢系数H 为0.8-1.6s/mm，D为预应力钢棒锻坯的直径，D的单位为mm，t为淬火水冷 时间，t的单位为秒，空冷淬火的时间为水冷却时间的1/2。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述的空中多点垂直钢筋连接节点，45号圆钢的重量百分比化学成分为C：0.38％，Cr：1.1％，Mn：0.75％，Mo：0.25％，Si：0.21％，S：0.025％，P：0.03％，N：0.025％，余量为Fe。

前述的空中多点垂直钢筋连接节点，45号圆钢的重量百分比化学成分为C：0.43％，Cr：0.9％，Mn：0.85％，Mo：0.2％，Si：0.3％，S：0.013％，P：0.015％，N：0.012％，余量为Fe。

本发明还设计了一种空中多点垂直钢筋连接节点的施工方法，具体处理如下：

在施工前，将预埋钢筋的对接端外表面加工成螺纹机械连接丝扣结构，且螺纹机械连接丝扣与连接节点一端凹槽内的内螺纹机械连接丝扣相匹配，在装配时：

首先，将预埋钢筋的对接端与所述连接节点的该端凹槽对齐，通过螺纹机械连接丝扣机密配合，确保连接节点与预埋钢筋角度平齐；

然后，选取所需长度的带有82-84度角的梯形螺纹的精轧螺纹钢沿着垂直于该连接节点另一端面凹槽的方向压入该凹槽内，确保精轧螺纹钢与预埋钢筋的通径中心线位于同一直线上；

在预埋钢筋与连接节点相互配合的结合部位置套设加强套，并采用外环套涂方式涂满工程胶从而实现加强套、预埋钢筋和连接节点之间的固定，在精轧螺纹钢与连接节点相互配合的结合部位置同样套设加强套，并采用外环套涂方式涂满工程胶从而实现加强套、精轧螺纹钢和连接节点之间的固定。

本发明的有益效果是：

本发明以45号钢为坯料，可提高钢的韧性、弹性、耐磨性及抗击性能，并使钢质紧密，并且钢中的钒非常稳定，不易被盐酸、硫酸所分解，加入钒后的钢淬透性好，可使连接节点整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减少变形和开裂；

本发明中加入了镍元素，可以提高刚的强度和韧性，提高钢的淬透性，可以改变钢的一些物理性能，并且提高钢的抗腐蚀能力，从而可以提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，钉扎位错，产生屈服平台，使得需要外界提供较大的应力才能开动位错；

本发明回火后采用水冷与空冷结合，依次为：水冷-空冷，这样，通过回火后的冷却控制，可以使碳化物进一步充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量在30％左右，可以进一步使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，巩固了前面冶炼后热处理工艺产生的技术效果；

本发明所设计的空中多点垂直钢筋连接节点及其施工方法形式简单实用，施工简单，可解决空中多点对接问题，连接节点内的精轧螺纹钢属于高强钢筋，其强度大于预埋钢筋的强度，在抗震结构中发挥节点的抗拉与抗剪应力，满足抗震结构的要求，带有精轧螺纹齿外形的梯形螺纹模具冲压在热态条件下进行，可保持钢棒体的韧性，加强叉口的强度和抗张力；

本发明中采用加强套套住连接节点两端的开口处，可确保连接节点在受拉与受剪状态下开口处的强度，确保节点套的可靠性，采用工程胶涂满精轧螺纹钢与加强套，防止精轧螺纹钢和加强套滑出。

附图说明

图1为本发明所设计的空中多点垂直钢筋连接节点及其施工时的结构剖视示意图；

图2为本发明所设计的空中多点垂直钢筋连接节点内螺纹丝扣端面的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明；

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一种空中多点垂直钢筋连接节点，该钢筋连接节点的原料为45号圆钢，圆钢的重量百分比化学成分为C：0.38％，Cr：1.1％，Mn：0.75％，Mo：0.25％，Si：0.21％，S：0.025％，P：0.03％，N：0.025％，余量为Fe；

空中多点垂直钢筋连接节点的制作工艺具体为：

步骤(1)：将上述原料送入加热炉加热到1160℃，并拉拔为所需尺寸的钢棒；

步骤(2)：将步骤(1)中加热后的钢棒经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到610℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11-13秒钟淬火，然后经过回火加热炉加热到600℃回火，并进行校直处理后，再通过第二冷却工艺冷却到常温；

步骤(3)：将步骤(2)中的冷却至室温的钢棒送入加热炉内加热到810℃，并将加热好的钢棒以每秒1-3℃的冷却速度在惰性气体中冷却到室温；

步骤(4)：按照所需长度60mm平行剪切一段上述钢棒，加热该段钢棒到850℃，在加热的同时，采用带有82-84度角的梯形螺纹齿形模具在大功率的冲压机上将该段钢棒的其中一端面冲压成垂直于该端面且带有82-84度梯形内螺纹的凹槽结构，内螺纹圈的直径为16mm，凹槽深度为1.2mm，凹槽的直径为4.0mm；

如图2所示，将该段钢棒的另一端面采用钻孔机和套丝机加工成带有内螺纹机械连接丝扣且垂直于该端面的凹槽结构，该带有内螺纹丝扣的凹槽直径为16mm；深度25mm，内螺纹丝扣中相邻两齿的齿距为2.5mm，两个端面上的凹槽均位于该段钢棒两个端面上的中心位置，且两个凹槽通径的中心线位于同一直线上，从而得到节点半成品；

步骤(5)：对上述节点半成品依次对其进行水冷淬火与空冷淬火，水冷的时间t按照经验公式按t＝H*D计算，其中，低合金钢系数H为0.8-1.6s/mm，D为预应力钢棒锻坯的直径，D的单位为mm，t为淬火水冷时间，t的单位为秒，空冷淬火的时间为水冷却时间的1/2，并包装入库。

实施例2

本实施例提供了一种空中多点垂直钢筋连接节点，该钢筋连接节点的原料为45号圆钢，圆钢的重量百分比化学成分为C：0.43％，Cr：0.9％，Mn：0.85％，Mo：0.2％，Si：0.3％，S：0.013％，P：0.015％，N：0.012％，余量为Fe；

空中多点垂直钢筋连接节点的制作工艺具体为：

步骤(1)：将上述原料送入加热炉加热到1180℃，并拉拔为所需尺寸的钢棒；

步骤(2)：将步骤(1)中加热后的钢棒经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到630℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11-13秒钟淬火，然后经过回火加热炉加热到660℃回火，并进行校直处理后，再通过第二冷却工艺冷却到常温；

步骤(3)：将步骤(2)中的冷却至室温的钢棒送入加热炉内加热到910℃，并将加热好的钢棒以每秒1-3℃的冷却速度在惰性气体中冷却到室温；

步骤(4)：按照所需长度150mm平行剪切一段上述钢棒，加热该段钢棒到950℃，在加热的同时，采用带有82-84度角的梯形螺纹齿形模具在大功率的冲压机上将该段钢棒的其中一端面冲压成垂直于该端面且带有82-84度梯形内螺纹的凹槽结构，内螺纹圈的直径为32mm，凹槽深度为3.0mm，凹槽的直径为9.0mm；

将该段钢棒的另一端面采用钻孔机和套丝机加工成带有内螺纹机械连接丝扣且垂直于该端面的凹槽结构，该带有内螺纹丝扣的凹槽直径为32mm；深度50mm，内螺纹丝扣中相邻两齿的齿距为3.0mm，两个端面上的凹槽均位于该段钢棒两个端面上的中心位置，且两个凹槽通径的中心线位于同一直线上，从而得到节点半成品；

步骤(5)：对上述节点半成品依次对其进行水冷淬火与空冷淬火，水冷的时间t按照经验公式按t＝H*D计算，其中，低合金钢系数H为0.8-1.6s/mm，D为预应力钢棒锻坯的直径，D的单位为mm，t为淬火水冷时间，t的单位为秒，空冷淬火的时间为水冷却时间的1/2，并包装入库。

实施例3

本实施例提供了一种空中多点垂直钢筋连接节点的施工方法，具体处理如下：

在施工前，将预埋钢筋的对接端外表面加工成螺纹机械连接丝扣结构，且螺纹机械连接丝扣与连接节点一端凹槽内的内螺纹机械连接丝扣相匹配，在装配时：

首先，将预埋钢筋的对接端与所述连接节点的该端凹槽对齐，通过螺纹机械连接丝扣机密配合，确保连接节点与预埋钢筋角度平齐；

然后，选取所需长度的带有82-84度角的梯形螺纹的精轧螺纹钢沿着垂直于该连接节点另一端面凹槽的方向压入该凹槽内，确保精轧螺纹钢与预埋钢筋的通径中心线位于同一直线上；

在预埋钢筋与连接节点相互配合的结合部位置套设加强套，并采用外环套涂方式涂满工程胶从而实现加强套、预埋钢筋和连接节点之间的固定，在精轧螺纹钢与连接节点相互配合的结合部位置同样套设加强套，并采用外环套涂方式涂满工程胶从而实现加强套、精轧螺纹钢和连接节点之间的固定。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种空中多点垂直钢筋连接节点，其特征在于，该钢筋连接节点的原料为45号圆钢，所述圆钢的重量百分比化学成分为：C：0.38-0.43%，Cr：0.8-1.1%，Mn：0.75-1.0%，Mo：0.15-0.25%，Si：0.15-0.3%，S：<0.035%，P：<0.035%，N：<0.035%，余量为Fe；

所述空中多点垂直钢筋连接节点的制作工艺具体为：

步骤（1）：将上述原料送入加热炉加热到1160-1180℃，并拉拔为所需尺寸的钢棒；

步骤（2）：将步骤（1）中加热后的钢棒经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到610-630℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11-13秒钟淬火，然后经过回火加热炉加热到600-660℃回火，并进行校直处理后，再通过第二冷却工艺冷却到常温；

步骤（3）：将步骤（2）中的冷却至室温的钢棒送入加热炉内加热到810-910℃，并将加热好的钢棒以每秒1-3℃的冷却速度在惰性气体中冷却到室温；

步骤（4）：按照所需长度60-150mm平行剪切一段上述钢棒，加热该段钢棒到850-950℃，在加热的同时，采用带有82-84度角的梯形螺纹齿形模具在大功率的冲压机上将该段钢棒的其中一端面冲压成垂直于该端面且带有82-84度梯形内螺纹的凹槽结构，内螺纹圈的直径为16-32mm，凹槽深度为1.2-3.0mm，凹槽的直径为4.0-9.0mm；

将该段钢棒的另一端面采用钻孔机和套丝机加工成带有内螺纹机械连接丝扣且垂直于该端面的凹槽结构，该带有内螺纹丝扣的凹槽直径为16-32mm;深度25-50mm；内螺纹丝扣中相邻两齿的齿距为2.5-3.0mm，两个端面上的凹槽均位于该段钢棒两个端面上的中心位置，且两个凹槽通径的中心线位于同一直线上，从而得到节点半成品；

步骤（5）：对上述节点半成品依次对其进行水冷淬火与空冷淬火，并包装入库；水冷的时间t按照经验公式按*t H D=计算，其中，低合金钢系数H为0.8-1.6s/mm，D为预应力钢棒锻坯的直径，D的单位为mm，t为淬火水冷时间，t的单位为秒，空冷淬火的时间为水冷却时间的1/2。

2.根据权利要求1所述的空中多点垂直钢筋连接节点，其特征在于，所述45号圆钢的重量百分比化学成分为C：0.38%，Cr：1.1%，Mn：0.75%，Mo：0.25%，Si：0.21%，S：0.025%，P：0.03%，N：0.025%，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的空中多点垂直钢筋连接节点，其特征在于，所述45号圆钢的重量百分比化学成分为C：0.43%，Cr：0.9%，Mn：0.85%，Mo：0.2%，Si：0.3%，S：0.013%，P：0.015%，N：0.012%，余量为Fe。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的空中多点垂直钢筋连接节点的施工方法，其特征在于，具体处理如下：

在施工前，将预埋钢筋的对接端外表面加工成螺纹机械连接丝扣结构，且所述螺纹机械连接丝扣与连接节点一端凹槽内的内螺纹机械连接丝扣相匹配，在装配时：

首先，将预埋钢筋的对接端与所述连接节点的该端凹槽对齐，通过螺纹机械连接丝扣机密配合，确保连接节点与预埋钢筋角度平齐；

然后，选取所需长度的带有82-84度角的梯形螺纹的精轧螺纹钢沿着垂直于该连接节点另一端面凹槽的方向压入该凹槽内，确保精轧螺纹钢与预埋钢筋的通径中心线位于同一直线上；

在预埋钢筋与连接节点相互配合的结合部位置套设加强套，并采用外环套涂方式涂满工程胶从而实现加强套、预埋钢筋和连接节点之间的固定，在精轧螺纹钢与连接节点相互配合的结合部位置同样套设加强套，并采用外环套涂方式涂满工程胶从而实现加强套、精轧螺纹钢和连接节点之间的固定。