CN105155773A - 一种可拆装的混凝土构件施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可拆装的混凝土构件，包括有混凝土框架柱段、第一混凝土梁段、第二混凝土梁段和纵筋交汇区域；其中，第二混凝土梁段的一端与混凝土框架柱段垂直连接为一体，第二混凝土梁段的另一端通过槽眼式的连接节点与第一混凝土梁段一端的榫舌式的连接节点相拼接，第一混凝土梁段内上下两侧配置的多个第一纵筋与第二混凝土梁段内上下两侧配置的多个第二纵筋外伸至纵筋交汇区域相连接。本发明进一步提供了一种可拆装的混凝土构件的施工方法及其应用。本发明制备的第一混凝土梁段可以进行拆卸并二次拼装，后浇混凝土用量少，拆装方便，与整浇混凝土梁具有相同的承受剪力与反复弯矩的能力，结构安全。

Description

一种可拆装的混凝土构件施工方法

技术领域

本发明属于房屋建筑施工技术领域，涉及一种可拆装的混凝土构件施工方法，具体涉及一种可拆装的混凝土梁及其施工方法。

背景技术

建筑是建筑物与构筑物的总称，是人们为了满足社会生活需要，利用所掌握的物质技术手段，并运用一定的科学规律、风水理念和美学法则创造的人工环境。目前，人工建筑对环境影响日益显著，特别是建筑中使用的建筑材料，要求可持续利用，能够实现“Reduce”、“Reuse”、“Recycle”的“3R”理念。混凝土作为建筑中使用量最大的工程结构材料之一，广泛应用于房屋、水利和市政等工程建设中，它是用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌和养护而得。

混凝土梁是使用混凝土材料制成的梁，它是房屋建筑、桥梁建筑等工程结构中最基本的承重构件，应用范围极广。现有混凝土构件缺点在于这些构件无法重复使用，导致拆除时资源浪费严重。为贯彻国际上的“3R”理念，混凝土要求可持续利用，即要求混凝土结构能够从材料和构件上进行再利用。直接对混凝土构件进行重复利用，不仅效率高而且耗能少。因此，为了对混凝土构件进行重复利用，需要设计并制造一种混凝土构件在结构拆除时可以拆卸并在新的建筑中能够完成二次装配。通过采用一定条件进行施工，从而制备的一种可拆装的混凝土梁，能够实现拼装和拆卸，并具有足够刚度、强度和耐久性，实现二次利用，满足可持续利用的技术需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可拆装的混凝土构件的施工方法，解决现有混凝土构件不能重复使用的问题，通过设计制造一种可拆装的混凝土构件，实现混凝土梁构件的二次甚至多次利用，提高混凝土构件的利用率，减少建筑拆除过程中的建筑废弃物，节约资源，保护环境。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种可拆装的混凝土构件，包括有混凝土框架柱段、第一混凝土梁段、第二混凝土梁段和纵筋交汇区域；其中，所述第二混凝土梁段的一端与所述混凝土框架柱段垂直连接为一体，所述第二混凝土梁段的另一端通过槽眼式的连接节点与所述第一混凝土梁段一端的榫舌式的连接节点相拼接，所述第一混凝土梁段内上下两侧配置的多个第一纵筋与所述第二混凝土梁段内上下两侧配置的多个第二纵筋外伸至所述纵筋交汇区域相连接。

优选地，所述第一混凝土梁段一端的榫舌式的连接节点为：所述第一混凝土梁段的一端设有公榫，所述公榫包括榫头、上榫肩和下榫肩，所述上榫肩与下榫肩对齐且所述榫头相对于上榫肩、下榫肩外凸出，所述第一混凝土梁段内部还预埋有第一型钢，所述第一型钢的一端贯穿榫头的中间位置且外伸形成榫舌。

更优选地，所述第一型钢预埋于所述第一混凝土梁段内的一端设置钢板锚固。

优选地，所述第一混凝土梁段内上下两侧配置的多个第一纵筋一端分别贯穿上榫肩、下榫肩外伸至纵筋交汇区域。

优选地，所述第一混凝土梁段内部配置多个第一箍筋，所述第一箍筋与所述第一纵筋组成钢筋笼。

更优选地，所述榫头中也配置多个第一箍筋，所述第一箍筋贯穿所述榫头上下两侧，并在所述纵筋交汇区域中与所述第一纵筋相连接。

优选地，所述第二混凝土梁段一端的槽眼式的连接节点为：所述第二混凝土梁段的另一端设有母槽，所述母槽包括槽眼、上槽肩和下槽肩，所述上槽肩与下槽肩对齐且所述槽眼相对于上槽肩、下槽肩内缩进。

优选地，所述第二混凝土梁段内部上下两侧配置的多个第二纵筋一端贯穿第二混凝土梁段一端且深入固定于混凝土框架柱段内部，另一端分别贯穿上槽肩、下槽肩外伸至纵筋交汇区域。

优选地，所述第二混凝土梁段内部配置多个第二箍筋，所述第二箍筋与所述第二纵筋组成钢筋笼。

优选地，所述第二混凝土梁段内部上下两侧还分别预埋有第二型钢。

更优选地，所述第二型钢与所述第二纵筋平行，所述第二型钢预埋于所述第二纵筋与所述槽眼之间区域。。

更优选地，所述第二型钢预埋于所述第二混凝土梁段内靠近混凝土框架柱段的一端设置钢板锚固。

更优选地，所述连接节点相拼接为所述槽眼与榫舌相匹配。所述槽眼与所述榫舌相匹配是指榫舌的凸起形状与槽眼的凹进形状相匹配，即所述榫舌与槽眼高度相匹配，所述榫舌长度与槽眼深度相匹配，能够拼接契合在一起，并保证该区域能够便于后浇混凝土。

优选地，所述纵筋交汇区域分别位于上榫肩与上槽肩之间拼接区域和下榫肩与下槽肩之间拼接区域。

优选地，所述第一纵筋一端与第二纵筋一端在所述纵筋交汇区域内交汇连接。所述交汇连接可采用焊接方式或其他连接方式。

更优选地，所述上榫肩与下榫肩的高度相等，所述上榫肩与下榫肩的长度相等。

更优选地，所述榫头与上榫肩或下榫肩的高度之比为10：3-5。

更优选地，所述榫头与榫舌的高度之比为2：1-1.5。

更优选地，所述榫头与榫舌的长度之比为25：12-15。

更优选地，所述第一型钢与榫舌的长度之比为25：5-6。

更优选地，所述纵筋交汇区域长度与榫头的长度相等。

更优选地，所述纵筋交汇区域高度与上榫肩或下榫肩的高度相等。

更优选地，所述上槽肩与下槽肩的高度相等，所述上槽肩与下槽肩的长度相等。

更优选地，所述槽眼与上槽肩、下槽肩的高度之比为2：2-3。

更优选地，所述第二混凝土梁段的长度与槽眼的深度之比为7：2-3。

更优选地，所述第二混凝土梁段与第二型钢的长度之比为6：5-5.5。

优选地，所述第一混凝土梁段截面与所述第二混凝土梁段截面的高度、宽度均相等。

所述第二混凝土梁段的长度与所述混凝土梁的高度相近。上述公榫及母槽尺寸的比例仅做参考，具体设计时按实际情况的构造要求确定。

本发明第二方面提供一种可拆装的混凝土构件施工方法，包括以下步骤：

1)拼装过程：

A)在第一混凝土梁段内上下两侧配置多个第一纵筋和第一箍筋组成钢筋笼，并在第一混凝土梁段内部预埋第一型钢；

所述第一箍筋的外包尺寸由实际所配纵向钢筋确定。施工时，根据纵筋连接方式，保证纵筋位置准确。

B)采用混凝土浇筑步骤A)中的第一混凝土梁段后，所述第一混凝土梁段的一端呈公榫结构，所述第一纵筋的一端分别贯穿上榫肩、下榫肩外伸至纵筋交汇区域，所述第一型钢的一端贯穿榫头的中间位置且外伸形成榫舌；

浇筑时，考虑模板施工误差，保证公榫尺寸准确，便于后续拼接。

优选地，所述公榫包括榫头、上榫肩和下榫肩，所述上榫肩与下榫肩对齐且所述榫头相对于上榫肩、下榫肩外凸出。

C)在第二混凝土梁段内上下两侧配置多个第二纵筋和第二箍筋组成钢筋笼，所述第二纵筋的一端深入固定于混凝土框架柱段内部，且在第二混凝土梁段内部上下两侧分别预埋第二型钢；

施工时，根据纵筋连接方式，保证纵筋位置准确。

D)采用混凝土浇筑步骤C)中的第二混凝土梁段和与其一端相连接的混凝土框架柱段后，所述第二混凝土梁段的另一端呈母槽结构，所述第二纵筋的另一端分别贯穿上槽肩、下槽肩外伸至纵筋交汇区域；

浇筑时，考虑模板施工误差，保证母槽尺寸准确，便于后续拼接。

优选地，所述母槽包括槽眼、上槽肩和下槽肩，所述上槽肩与下槽肩对齐且所述槽眼相对于上槽肩、下槽肩内缩进。

E)将步骤B)中浇筑后的第一混凝土梁段上的榫舌正对步骤D)中浇筑后的第二混凝土梁段上的槽眼插入相拼接，所述第一纵筋与第二纵筋在纵筋交汇区域内的外伸部分交汇连接；

F)采用混凝土浇筑榫舌与槽眼拼接区域和纵筋交汇区域，安装形成完整的混凝土构件；

2)拆除及再利用过程：

a)将步骤F)中后浇筑的榫舌与槽眼拼接区域和纵筋交汇区域上的混凝土凿除，使纵筋交汇区域上的第一纵筋与第二纵筋分离，从而使第一混凝土梁段与第二混凝土梁段脱离，即完成了混凝土构件的拆卸；

拆卸时，尽量减少对混凝土构件的破坏，二次利用时，对构件进行适当修复。

b)重复步骤E)和F)，将拆卸下来的第一混凝土梁段与其它的混凝土梁段进行二次拼装连接，安装形成完整的混凝土构件。

本发明第三方面提供一种可拆装的混凝土构件的设计方法，包括以下步骤：

Ⅰ)截面抗弯承载力：

所述可拆装混凝土构件内纵筋按整浇混凝土构件内纵筋的截面抗弯承载力要求设计，并在纵筋连接设计中，保证纵筋连接强度大于等于母材强度以传递弯矩；

本发明中可拆装混凝土构件内纵筋的上述设计，可使可拆装混凝土构件的节点能够传递弯矩，从而使抗弯能力与整浇混凝土构件相同。必要时，还应进行可拆装混凝土构件内连接纵筋的拉伸试验，验证纵筋连接强度。所述母材为焊接母材。

Ⅱ)整体抗剪承载力：

所述可拆装混凝土构件内箍筋按整浇混凝土构件内箍筋的整体抗剪承载力要求设计，并在纵筋交汇区域和榫舌与槽眼拼接区域中也设置箍筋以传递整体剪力；

本发明中可拆装混凝土构件内箍筋的上述设计，能够传递整体剪力，使其整体抗剪承载力与整浇构件相同，从而保证构件的整体抗剪承载力。

Ⅲ)局部抗剪承载力：

所述可拆装混凝土构件内按局部抗剪承载力要求预埋型钢，防止在榫舌与槽眼拼接区域中受到局部受剪破坏。

本发明中可拆装混凝土构件因其特殊构造，构件节点区域的公榫和母槽为薄弱区，设置型钢，能够保证构件的局部抗剪承载力，防止可拆装混凝土构件在连接区域受到破坏，保证可拆装混凝土构件的承载力与破坏形式和整浇混凝土构件相同。同时，设置型钢能起到构造作用，使可拆装混凝土构件在拆除时所受损坏减小，有利于构件进行二次拼接使用。

本发明第四方面提供一种可拆装的混凝土构件及其施工方法与设计方法在混凝土框架梁上的应用。

如上所述，本发明的一种可拆装的混凝土构件施工方法，通过设计施工一种可拆装的混凝土构件，具有以下有益效果：

(1)本发明中制作的可拆装的混凝土构件，其第一混凝土梁段可以进行拆卸并二次拼装，其后浇混凝土量少，且拼接位置在离柱端一定距离处，拆装方便，同时回避了框架梁柱节点塑性铰区域，保证了结构的安全。

(2)本发明中制备的可拆装的混凝土构件，在可拆装混凝土梁中设置了型钢，拆卸过程能保证构件基本完好，修复工作量小，可以实现二次利用，减少了建筑拆除过程中的建筑废弃物，节约资源，保护环境。

(3)本发明中制备的可拆装的混凝土构件，其可拆装混凝土梁具有的特殊构造，能够使构件拥有足够的承载能力，与整浇混凝土梁具有相同的承受剪力与反复弯矩的能力，拆除后进行二次拼装后的新构件仍能满足使用要求。

附图说明

图1显示为本发明的可拆装混凝土构件中第一混凝土梁段示意图。

图2显示为本发明的可拆装混凝土构件中混凝土框架柱段及第二混凝土梁段示意图。

图3显示为图1中A-A处的剖面示意图。

图4显示为图2中B-B处的剖面示意图。

图5显示为本发明的可拆装混凝土构件拼接后的连接示意图。

图6显示为本发明的可拆装混凝土构件的三维立体示意图。

图7显示为本发明的第一混凝土梁段的尺寸计算简图。

图8显示为本发明的第二混凝土梁段的尺寸计算简图。

图9显示为本发明的可拆装混凝土构件中型钢的尺寸计算示例图。

附图标记

1第一混凝土梁段

C公榫

C1榫头

C2上榫肩

C3下榫肩

2第一纵筋

3第二混凝土梁段

D母槽

D1槽眼

D2上槽肩

D3下槽肩

4第二纵筋

5混凝土框架柱段

6纵筋交汇区域

7第一箍筋

8第一型钢

81榫舌

9第二箍筋

10第二型钢

11榫舌与槽眼拼接区域

A-A第一混凝土梁段的横截剖面

B-B第二混凝土梁段的横截剖面

H混凝土梁段截面高度

H1榫肩高度

H2榫头高度

H3槽肩高度

H4槽眼高度

L1纵筋交汇区域长度

L2第一纵筋外伸长度

L3榫舌长度

L4第一型钢长度

L5第二混凝土梁段长度

L6第二纵筋外伸长度

L7第二型钢长度

L8槽眼深度

B混凝土梁段截面宽度

B1第一箍筋外包宽度

B2第二箍筋外包宽度

b型钢腿部宽度

h型钢高度

t1型钢腿部高度

t2型钢腰部宽度

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图9。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下实例使用的可拆装混凝土构件设计准则如下：

1.第一混凝土梁段的设计

第一混凝土梁段的截面高度与宽度的确定方法同整浇混凝土梁构件，按跨度和高宽比选定合适的尺寸。第一混凝土梁段的第一纵筋与第一箍筋的配置按相应工况荷载组合进行计算。第一箍筋的外包尺寸按第一纵筋的实际布置情况确定。预留后浇混凝土的空间(纵筋交汇区域)高度按施工方便及后期拆装方便确定，要求能够便于第一纵筋的连接操作；同时，预留后浇混凝土的空间(纵筋交汇区域)的长度和外伸第一纵筋长度按纵向钢筋的连接形式确定。

预埋第一型钢的设计准则为满足榫头处局部抗剪强度。第一型钢长度按构造要求确定，其预埋的一端至少要深入到预留后浇区域(公榫与母槽拼接区域)与整截面交界面后。第一型钢预埋的端部按构造要求设置钢板锚固，钢板尺寸按构造确定，外伸榫舌长度按合适的高宽比根据第一型钢总高度确定。

2.第二混凝土梁段的设计

第二混凝土梁段的截面高度与宽度同第一混凝土梁段，第二混凝土梁段的长度取值与该混凝土梁段截面高度相近。槽眼深度和高度按第一型钢形成的榫舌尺寸确定，上下槽肩高度要求能够足够放置第二纵筋和第二型钢。外伸第二纵筋长度按纵向钢筋的连接形式确定。第二型钢的截面尺寸确定方式与第一混凝土梁段内的第一型钢相同，使其满足构件局部抗剪要求。第二型钢总长度根据构造确定，端部按构造要求设置钢板锚固，钢板尺寸按构造确定。

3.构件承载力计算

构件承载力设计准则为，使可拆装混凝土构件与整浇混凝土构件具有相同的承受剪力和反复弯矩的能力。

3.1截面抗弯承载力

本发明中可拆装混凝土构件内纵筋按与整浇混凝土构件相同方法计算。在纵筋连接设计中，保证纵筋连接强度大于等于母材强度，使可拆装混凝土构件的节点能够传递弯矩，从而使抗弯能力与整浇混凝土构件相同。必要时，应进行连接纵筋的拉伸试验，验证纵筋连接强度。

3.2构件整体抗剪承载力

通过设置箍筋保证构件的整体抗剪承载力，本发明中可拆装混凝土构件内箍筋按与整浇混凝土构件相同方法计算。本发明中可拆装混凝土构件节点的特殊构造中也设置有箍筋，所以能够传递整体剪力，使其整体抗剪承载力与整浇构件相同。

3.3局部抗剪承载力

第一混凝土梁段的端部由于预留了后浇混凝土空间(纵筋交汇区域)，其混凝土截面高度有所减小，应保证其抗剪承载力满足要求，梁端外伸榫舌也应满足抗剪承载力要求。采用设置第一型钢的方法，将第一型钢外伸部分作为榫舌，设计时仅考虑第一型钢承受剪力。

具体地，首先通过力学分析得出构件承受的最大剪力V_m，再乘以适当的放大系数k，按剪力全由第一型钢承受来确定型钢的截面尺寸，要求满足下式：其中，k为放大系数；V_m为构件各工况所承受的最大剪力；S为型钢面积矩；I为型钢惯性矩；t为计算点型钢厚度；f_v为型钢截面抗剪强度。

如图9所示，若采用工字钢，其尺寸按钢结构设计要求确定。其计算公式可简化为：其中，k为放大系数；V_m为构件各工况所承受的最大剪力；A为工字钢截面积；f_v为工字钢截面抗剪强度。

第二混凝土梁段由于有槽眼，呈凹字型，其上下部分混凝土高度有所减小，应保证其混凝土截面抗剪承载力满足要求。当承受反复荷载时，构件受到上下两个方向的剪力，因此槽眼上下两处均应设置第二型钢，保证其局部抗剪承载力，其第二型钢截面设计方法与第一混凝土梁段内第二型钢相同。

本发明的可拆装混凝土构件因其特殊构造，节点区域的公榫和母槽为薄弱区，设置型钢，能够保证构件的局部抗剪承载力，防止可拆装混凝土构件在连接区域受到破坏，保证可拆装混凝土构件的承载力与破坏形式和整浇混凝土构件相同。同时，设置型钢能起到构造作用，使可拆装混凝土构件在拆除时所受损坏减小，有利于构件进行二次拼接使用。

实施例1

采用以下方式对可拆装的混凝土构件进行施工，先选取确定第一混凝土梁段1，如图1、3所示，在第一混凝土梁段1内上下两侧配置多个第一纵筋2和第一箍筋7组成钢筋笼，并在第一混凝土梁段1内部预埋第一型钢8。第一型钢8预埋于第一混凝土梁段1内的一端设置钢板锚固。其中，施工时需保证构件尺寸精确，以及纵筋位置精确，配筋和截面尺寸由实际工况确定。第一型钢8要求能够满足局部抗剪强度，并具有一定的安全度。第一箍筋7外包尺寸B1由实际所配第一纵筋8确定。

再选取确定第二混凝土梁段3和混凝土框架柱段5，如图2、4所示，将第二混凝土梁段3与混凝土框架柱段5垂直连接为一体，在第二混凝土梁段3内上下两侧配置多个第二纵筋4和第二箍筋9组成钢筋笼，且第二纵筋4的一端深入固定于混凝土框架柱段5内部，在第二混凝土梁段3内部上下两侧分别预埋第二型钢10。第二型钢10与第二纵筋4平行，第二型钢10分别预埋于第二混凝土梁段3内部上侧第二纵筋4之下与槽眼D1之上的上槽肩D2区域和第二混凝土梁段3内部下侧第二纵筋4之上与槽眼D1之下的下槽肩D3区域。第二型钢10预埋于第二混凝土梁段3内靠近混凝土框架柱段5的一端设置钢板锚固。其中，施工时需保证构件尺寸精确，以及纵筋位置精确。构件的配筋和截面尺寸由实际工况确定，第二型钢10要求能够满足局部抗剪强度，并具有一定的安全度。第二箍筋9外包尺寸B2由实际所配第二纵筋4确定。

采用混凝土浇筑第一混凝土梁段1后，如图1、5所示，第一混凝土梁段1的一端呈公榫C结构，包括有榫头C1、上榫肩C2和下榫肩C3，所述上榫肩C2与下榫肩C3对齐且所述榫头C1相对于上榫肩C2、下榫肩C3外凸出。第一纵筋2的一端分别贯穿上榫肩C2、下榫肩C3外伸至纵筋交汇区域6，第一型钢8的一端贯穿榫头C1的中间位置且外伸形成榫舌81。

采用混凝土浇筑第二混凝土梁段3和与其一端相连接的混凝土框架柱段5后，如图2、5所示，所述第二混凝土梁段5的另一端呈母槽D结构，包括有槽眼D1、上槽肩D2和下槽肩D3，所述上槽肩D2与下槽肩D3对齐且所述槽眼D1相对于上槽肩D2、下槽肩D3内缩进。第二纵筋4的另一端分别贯穿上槽肩D2、下槽肩D3外伸至纵筋交汇区域6。

如图5、6所示，将浇筑后的第一混凝土梁段1上的榫舌81正对浇筑后的第二混凝土梁段3上的槽眼D1插入相拼接，并将第一纵筋2与第二纵筋4在纵筋交汇区域6内的外伸部分交汇连接，再采用混凝土浇筑榫舌81与槽眼D1拼接区域11和纵筋交汇区域6，安装形成完整的混凝土构件。其中，纵筋连接形式采用焊接连接形式或其他连接方式等，要求便于拆装，做到拆装可行、可靠、方便。

需要拆除时，如图5所示，将榫舌81与槽眼D1拼接区域11和纵筋交汇区域6上后浇筑的混凝土凿除，并使纵筋交汇区域6上的第一纵筋2与第二纵筋4分离，进而使第一混凝土梁段1与第二混凝土梁段3脱离，即完成了混凝土构件的拆卸。

如需进行二次拼装连接，可将拆卸下来的第一混凝土梁段1与其它的混凝土梁段按照上述施工方式进行拼装连接，安装形成完整的混凝土构件。

具体施工时，针对可拆装的混凝土构件施工的设计要求如下：

1、第一混凝土梁段

如图7所示，第一混凝土梁段1截面高度H与宽度B确定方法同整浇混凝土梁构件，按跨度和高宽比选定合适的尺寸。第一混凝土梁段1的第一纵筋2与第一箍筋7的配置按相应工况荷载组合进行计算。第一箍筋7的外包宽度B1按第一纵筋2的实际布置情况确定。纵筋交汇区域6高度(与榫肩高度H1相同)按施工方便及后期拆装方便确定，要求能够便于第一纵筋2与第二纵筋4的连接操作；同时，纵筋交汇区域6的长度L1和第一纵筋外伸长度L2按纵向钢筋的连接形式确定，例如采用焊接的连接形式时，L1和L2的长度应使连接时纵向钢筋搭接长度满足《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012)中对于钢筋焊接的要求。

预埋第一型钢8的设计要求为满足榫头处局部抗剪强度。第一型钢8长度按构造要求确定，至少要深入到公榫C与母槽D拼接区域与整截面交界面后。第一型钢8预埋在混凝土内的一端按构造要求设置钢板锚固，钢板尺寸按构造确定，榫舌外伸长度L3按合适的高宽比根据第一型钢8总高度h确定。

第一型钢8可采用如图9所示的工字钢，其截面设计参照普通钢结构构件设计，具体结构参数包括型钢腿部宽度b、型钢高度h、型钢腿部高度t1、型钢腰部宽度t2。

2、第二混凝土梁段

如图8所示，第二混凝土梁段3的截面高度H与宽度B同第一混凝土梁段1，第二混凝土梁段3的长度L5取值与该混凝土梁段截面高度H相近。槽眼深度L8和高度H4按第一型钢8形成的榫舌81尺寸确定，上下槽肩高度H3要求能够放置第二纵筋4和第二型钢10。第二纵筋外伸长度L6按纵向钢筋的连接形式确定。例如采用焊接的连接形式时，L6长度应使纵向钢筋搭接长度满足《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012)中对于钢筋焊接的要求。第二型钢10的截面尺寸的设计方法与第一混凝土梁段1内的第一型钢8相同，使其满足构件局部抗剪要求。第二型钢10总长度L7根据构造确定，靠近混凝土框架柱段5的端部按构造要求设置钢板锚固，钢板尺寸按构造确定。

第二型钢10可采用如图9所示的工字钢，其截面设计参照普通钢结构构件设计，具体结构参数包括型钢腿部宽度b、型钢高度h、型钢腿部高度t1、型钢腰部宽度t2。

3、可拆装混凝土构件的承载力

3.1截面抗弯承载力

本发明中可拆装混凝土构件内纵筋按与整浇混凝土构件相同方法计算，具体按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)进行纵向钢筋的计算，满足相应工况下的抗弯承载力。在纵筋连接设计中，保证纵筋连接强度大于等于母材强度，使可拆装混凝土构件的节点能够传递弯矩，从而使其抗弯承载力与整浇混凝土构件相同。例如采用焊接连接形式时，宜采用双面焊，其焊条长度满足《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012)的要求。必要时，应进行钢筋拉伸试验，验证钢筋连接强度。

3.2构件整体抗剪承载力

通过设置箍筋保证构件的整体抗剪承载力，本发明中可拆装混凝土构件内箍筋按与整浇混凝土构件相同方法计算，具体按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)进行横向箍筋的计算，满足相应工况下的抗剪能力，并按照相应规定设置加密区。本发明中可拆装混凝土构件节点的特殊构造中也设置有箍筋，所以能够传递整体剪力，使其整体抗剪承载力与整浇构件相同。

3.3局部抗剪承载力

第一混凝土梁段1的端部由于预留了纵筋交汇区域6，其混凝土截面高度有所减小，即H变为H2，应保证截面高为H2(榫头高度)时其抗剪承载力满足要求，梁端外伸榫舌81也应满足抗剪承载力要求。采用设置第一型钢8的方法，将第一型钢8外伸部分作为榫舌81，设计时仅考虑第一型钢8承受剪力。具体计算公式及工字钢简化计算公式同上述设计准则中相关计算公式。

第二混凝土梁段3由于有槽眼D1，呈凹字型，其上下部分混凝土高度有所减小，即H变为H3，应保证截面高为H3(上、下槽肩高度)时其抗剪承载力满足要求。当承受反复荷载时，构件受到上下两个方向的剪力，因此槽眼D1上下两处均应设置第二型钢10，保证其有足够的局部抗剪承载力，其第二型钢10截面设计方法与第一混凝土梁段1内第一型钢8相同。

实施例2

通过上述实施例1中的施工方法制作的可拆装的混凝土构件具有以下结构。

该可拆装的混凝土构件，包括有混凝土框架柱段5、第一混凝土梁段1、第二混凝土梁段3、纵筋交汇区域6。

其中，如图1所示，第一混凝土梁段1的一端设有公榫C，公榫C包括榫头C1、上榫肩C2和下榫肩C3，上榫肩C2与下榫肩C3对齐且榫头C1相对于上榫肩C2、下榫肩C3外凸出，第一混凝土梁段1内部上下两侧分别配置多个第一纵筋2，第一纵筋2的一端分别贯穿上榫肩C2、下榫肩C3外伸至纵筋交汇区域6，第一混凝土梁段1内部还预埋第一型钢8，第一型钢8的一端贯穿榫头C1的中间位置且外伸形成榫舌81。

如图1、3所示，第一混凝土梁段1内部配置多个第一箍筋7，第一箍筋7与第一纵筋2组成钢筋笼，其中，榫头C1中也配置多个第一箍筋7，第一箍筋7贯穿榫头C1上下两侧，并在纵筋交汇区域6中与第一纵筋2相连接。第一型钢8预埋于第一混凝土梁段1内的一端设置钢板锚固。

如图2所示，第二混凝土梁段3的一端与混凝土框架柱段5垂直连接为一体，第二混凝土梁段3的另一端设有母槽D，母槽D包括槽眼D1、上槽肩D2和下槽肩D3，上槽肩D2与下槽肩D3对齐且槽眼D1相对于上槽肩D2、下槽肩D3内缩进，槽眼D1与榫舌81相匹配；第二混凝土梁段3内部上下两侧分别配置多个第二纵筋4，第二纵筋4一端贯穿第二混凝土梁段3一端且深入固定于混凝土框架柱段5内部，第二纵筋3另一端分别贯穿上槽肩D2、下槽肩D3外伸至纵筋交汇区域6。

如图2、4所示，第二混凝土梁段3内部配置多个第二箍筋9，第二箍筋9与第二纵筋4组成钢筋笼。第二混凝土梁段3内部上下两侧还分别预埋有第二型钢10。第二型钢10与第二纵筋4平行，第二型钢10预埋于第二纵筋4与槽眼D1之间区域，具体来说，第二型钢10分别预埋于第二混凝土梁段3内部上侧第二纵筋4之下与槽眼D1之上的上槽肩D2区域和第二混凝土梁段3内部下侧第二纵筋4之上与槽眼D1之下的下槽肩D3区域。第二型钢10预埋于第二混凝土梁段3内靠近混凝土框架柱段5的一端设置钢板锚固。

如图5、6所示，纵筋交汇区域6分别位于上榫肩C2与上槽肩D2之间拼接区域和下榫肩C3与下槽肩D3之间拼接区域。纵筋交汇区域6为预留的足够后浇混凝土空间区域，用于构件拼接时钢筋连接的操作空间。纵筋交汇区域6长度与榫头C1的长度相等。纵筋交汇区域6高度与上榫肩C2或下榫肩C3的高度相等。

如图5、6所示，榫舌81的凸起形状与槽眼D1的凹进形状相匹配，即所述榫舌81与槽眼D1高度相匹配，所述榫舌81长度与槽眼D1深度相匹配，能够拼接契合在一起，并保证该区域能够便于后浇混凝土。第一纵筋2一端与第二纵筋4一端在纵筋交汇区域6内交汇连接。上榫肩C2与下榫肩C3的高度相等，上榫肩C2与下榫肩C3的长度相等。榫头C1与上榫肩C2或下榫肩C3的高度之比为10：3-5；榫头C1与榫舌81的高度之比为2：1-1.5；榫头C1与榫舌81的长度之比为25：12-15；第一型钢8与榫舌81的长度之比为25：5-6。上槽肩D2与下槽肩D3的高度相等，上槽肩D2与下槽肩D3的长度相等。槽眼D1与上槽肩D2或下槽肩D3的高度之比为2：2-3；第二混凝土梁段3的长度与槽眼D1的深度之比为7：2-3；第二混凝土梁段3与第二型钢10的长度之比为6：5-5.5。

实施例3

将实施例1中施工方法制作的实施例2中的可拆装的混凝土构件进行相关性能测试，同时，将相同尺寸的目前常规采用的整浇混凝土构件进行相关性能测试，两者相关性能测试结果见表1。另外，将可拆装的混凝土构件拆除后二次拼接后的混凝土构件进行相关性能测试，测试结果见表1。

表1性能指标比较

由表1可知，本发明的可拆装混凝土梁的整体抗弯承载力和整体抗剪承载力与整浇混凝土构件相近，且拆卸和二次拼接后的承载力仍与之相符。本发明的可拆装混凝土梁在连接处的局部抗剪承载力较整浇构件有一定的提高，这样能够保证其破坏模式与整浇梁构件相同，同时能在一定程度上降低拆卸过程对连接的破坏。

所以本发明中施工的可拆装混凝土构件与整浇混凝土构件相比，具有相同的承受剪力和反复弯矩的能力，并且该可拆装混凝土构件可拆卸，实现二次利用，进行二次拼装后的新构件仍能满足使用要求。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业化利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种可拆装的混凝土构件，其特征在于，包括有混凝土框架柱段(5)、第一混凝土梁段(1)、第二混凝土梁段(3)和纵筋交汇区域(6)；其中，所述第二混凝土梁段(3)的一端与所述混凝土框架柱段(5)垂直连接为一体，所述第二混凝土梁段(3)的另一端通过槽眼式的连接节点与所述第一混凝土梁段(1)一端的榫舌式的连接节点相拼接，所述第一混凝土梁段(1)内上下两侧配置的多个第一纵筋(2)与所述第二混凝土梁段(3)内上下两侧配置的多个第二纵筋(4)外伸至所述纵筋交汇区域(6)相连接。

2.根据权利要求1所述的可拆装的混凝土构件，其特征在于，所述第一混凝土梁段(1)一端的榫舌式的连接节点为：所述第一混凝土梁段(1)的一端设有公榫(C)，所述公榫(C)包括榫头(C1)、上榫肩(C2)和下榫肩(C3)，所述上榫肩(C2)与下榫肩(C3)对齐且所述榫头(C1)相对于上榫肩(C2)、下榫肩(C3)外凸出，所述第一混凝土梁段(1)内部还预埋有第一型钢(8)，所述第一型钢(8)的一端贯穿榫头(C1)的中间位置且外伸形成榫舌(81)；所述第二混凝土梁段(3)一端的槽眼式的连接节点为：所述第二混凝土梁段(3)的另一端设有母槽(D)，所述母槽(D)包括槽眼(D1)、上槽肩(D2)和下槽肩(D3)，所述上槽肩(D2)与下槽肩(D3)对齐且所述槽眼(D1)相对于上槽肩(D2)、下槽肩(D3)内缩进。

3.根据权利要求1-2任一所述的可拆装的混凝土构件，其特征在于，所述连接节点相拼接为所述槽眼(D1)与榫舌(81)相匹配。

4.根据权利要求1所述的可拆装的混凝土构件，其特征在于，所述第一混凝土梁段(1)内上下两侧配置的多个第一纵筋(2)一端分别贯穿上榫肩(C2)、下榫肩(C3)外伸至纵筋交汇区域(6)；所述第一混凝土梁段(1)内部配置多个第一箍筋(7)，所述第一箍筋(7)与所述第一纵筋(2)组成钢筋笼。

5.根据权利要求1所述的可拆装的混凝土构件，其特征在于，所述第二混凝土梁段(3)内部上下两侧配置的多个第二纵筋(4)一端贯穿第二混凝土梁段(3)一端且深入固定于混凝土框架柱段(5)内部，另一端分别贯穿上槽肩(D2)、下槽肩(D3)外伸至纵筋交汇区域(6)。

6.根据权利要求1所述的可拆装的混凝土构件，其特征在于，所述第二混凝土梁段(3)内部配置多个第二箍筋(9)，所述第二箍筋(9)与所述第二纵筋(4)组成钢筋笼；所述第二混凝土梁段(3)内部上下两侧还分别预埋有第二型钢(10)。

7.根据权利要求1所述的可拆装的混凝土构件，其特征在于，所述纵筋交汇区域(6)分别位于上榫肩(C2)与上槽肩(D2)之间拼接区域和下榫肩(C3)与下槽肩(D3)之间拼接区域；所述第一纵筋(2)一端与第二纵筋(4)一端在所述纵筋交汇区域(6)内交汇连接。

8.一种可拆装的混凝土构件施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)拼装过程：

A)在第一混凝土梁段内上下两侧配置多个第一纵筋和第一箍筋组成钢筋笼，并在第一混凝土梁段内部预埋第一型钢；

B)采用混凝土浇筑步骤A)中的第一混凝土梁段后，所述第一混凝土梁段的一端呈公榫结构，所述第一纵筋的一端分别贯穿上榫肩、下榫肩外伸至纵筋交汇区域，所述第一型钢的一端贯穿榫头的中间位置且外伸形成榫舌；

C)在第二混凝土梁段内上下两侧配置多个第二纵筋和第二箍筋组成钢筋笼，所述第二纵筋的一端深入固定于混凝土框架柱段内部，且在第二混凝土梁段内部上下两侧分别预埋第二型钢；

D)采用混凝土浇筑步骤C)中的第二混凝土梁段和与其一端相连接的混凝土框架柱段后，所述第二混凝土梁段的另一端呈母槽结构，所述第二纵筋的另一端分别贯穿上槽肩、下槽肩外伸至纵筋交汇区域；

E)将步骤B)中浇筑后的第一混凝土梁段上的榫舌正对步骤D)中浇筑后的第二混凝土梁段上的槽眼插入相拼接，所述第一纵筋与第二纵筋在纵筋交汇区域内的外伸部分交汇连接；

F)采用混凝土浇筑榫舌与槽眼拼接区域和纵筋交汇区域，安装形成完整的混凝土构件；

2)拆除及再利用过程：

a)将步骤F)中后浇筑的榫舌与槽眼拼接区域和纵筋交汇区域上的混凝土凿除，使纵筋交汇区域上的第一纵筋与第二纵筋分离，从而使第一混凝土梁段与第二混凝土梁段脱离，即完成了混凝土构件的拆卸；

b)重复步骤E)和F)，将拆卸下来的第一混凝土梁段与其它的混凝土梁段进行二次拼装连接，安装形成完整的混凝土构件。

9.一种可拆装的混凝土构件的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

Ⅰ)所述可拆装混凝土构件内纵筋按整浇混凝土构件内纵筋的截面抗弯承载力要求设计，并在纵筋连接设计中，保证纵筋连接强度大于等于母材强度以传递弯矩；

Ⅱ)所述可拆装混凝土构件内箍筋按整浇混凝土构件内箍筋的整体抗剪承载力要求设计，并在纵筋交汇区域和榫舌与槽眼拼接区域中也设置箍筋以传递整体剪力；

Ⅲ)所述可拆装混凝土构件内按局部抗剪承载力要求预埋型钢，防止在榫舌与槽眼拼接区域中受到局部受剪破坏。

10.根据权利要求1-7任一所述的可拆装的混凝土构件、权利要求8所述的可拆装的混凝土构件施工方法和权利要求9所述的可拆装的混凝土构件的设计方法在混凝土框架梁上的应用。