CN107119851B - 一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点及制作施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点及制作施工方法，拼接节点包括榫端结构和卯端结构；所述榫端结构包括榫突出部和榫围护结构；所述卯端结构包括卯凹陷部和卯围护结构；所述榫突出部与卯凹陷部匹配；所述榫围护结构、卯围护结构均包括拼接面护板和紧固件接合板；榫围护结构拼接面护板水平设置且环绕榫突出部；卯围护结构拼接面护板水平设置且环绕卯凹陷部；紧固件接合板竖向固定于拼接面护板上；当两个混凝土预制件拼接时，榫突出部插入卯凹陷部内，所述榫围护结构紧固件接合板、卯围护结构紧固件接合板贴合锁定；使榫围护结构、卯围护结构连为一体；本发明能以现场无焊接方式的干性连接方式实现大偏心受压预制混凝土柱的拼接连接。

Description

一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点及制作施工方法
技术领域
本发明涉及土木建筑技术领域，尤其是一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点及制作施工方法。
背景技术
当前关于装配式混凝土柱的拼接节点形式很多，按照现场拼接方式可以分为两类：
一类是湿节点，即预制混凝土柱之间的拼接是通过现场后浇混凝土或水泥基灌浆料，从而形成装配整体式混凝土结构的拼接节点。已有的榫式柱连接、浆锚式柱连接及传统的插入式柱连接均属于湿节点。除了传统的插入式柱拼接节点外，采用这类节点的结构都要求现场柱构件的纵筋准确对位，且要求现场浇筑混凝土或水泥基灌浆料后强度要能够满足结构的受力要求，故现场的定位及浇筑质量限制了此类节点受力性能的发挥。而传统的插入式柱连接解决了纵筋对位困难的问题，但是由于传统的插入式柱拼接节点能够承担的荷载有限，其仅适用于轴心受压和小偏心受压构件，在大偏心受压构件中无法发挥其性能，故其在工程实际中应用有限，对其相关研究也较少。
另一类是干节点，主要采用现场焊接或螺栓拼接将上、下预制混凝土柱连接成一个整体的装配式混凝土结构。齿槽式柱连接、螺栓连接、焊接连接均属于干节点。这类节点由于采用现场焊接或高强螺栓拼接，现场施工方便且质量有保证，还不会带来环境污染问题，所以具有较强的实用性。但是现有的干节点中，现场进行预埋钢板的焊接会对预制柱混凝土造成一定的损伤，限制了其应用；而螺栓拼接仅靠几个预埋高强螺栓承受弯矩，当柱子尺寸和重量加大时，预埋螺栓可能会被撬起，因此其适用范围有限。
为了改善传统插入式柱拼接节点的受力性能，扩大其应用范围，本发明提出了一种装配混凝土柱插入式螺栓拼接节点及制作、施工方法。
发明内容
本发明提出一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点及制作施工方法，能以现场无焊接方式的干性连接方式实现大偏心受压预制混凝土柱的拼接连接。
本发明采用以下技术方案。
一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，用于两个混凝土预制件的拼接，所述拼接节点包括设于混凝土预制件拼接面的榫端结构和设于另一混凝土预制件拼接面的卯端结构；所述榫端结构包括榫突出部和榫围护结构；所述卯端结构包括卯凹陷部和卯围护结构；所述榫突出部与卯凹陷部匹配；所述榫围护结构、卯围护结构均包括拼接面护板和紧固件接合板；榫围护结构拼接面护板水平设置且环绕榫突出部；卯围护结构拼接面护板水平设置且环绕卯凹陷部；紧固件接合板竖向固定于拼接面护板上；当两个混凝土预制件拼接时，榫突出部插入卯凹陷部内，所述榫围护结构紧固件接合板、卯围护结构紧固件接合板相互贴合并以紧固件锁定；使分设于榫围护结构、卯围护结构的两处拼接面护板连为一体。
所述紧固件为高强螺栓。
所述榫突出部为内腔填充混凝土的箱形钢柱；所述卯凹陷部为嵌于拼接面内且顶面敞开的中空钢容器，当两个混凝土预制件拼接时，榫突出部、卯凹陷部间的缝隙处填充有微膨胀混凝土；高强螺栓连接处填充有微膨胀混凝土。
所述两个混凝土预制件为两根内设钢筋的竖向预制混凝土柱，两根混凝土柱按上下位进行拼接；两根混凝土柱分别为上预制柱和下预制柱；所述上预制柱内的钢筋包括竖向的上主筋和横向的上箍筋；所述上主筋焊接于榫围护结构的拼接面护板处；所述下预制柱包括竖向的下主筋和横向的下箍筋；所述卯围护结构设有卯部钢筋连接板；所述卯部钢筋连接板水平设置且环绕卯凹陷部；所述下主筋焊接于卯部钢筋连接板处。
所述卯部钢筋连接板、卯围护结构拼接面护板、榫围护结构拼接面护板均呈回形，卯部钢筋连接板、卯围护结构拼接面护板相互平行且以回形板四角处的角钢连为一体；所述卯部钢筋连接板与下主筋、卯凹陷部外壁的连接处设有加劲肋；所述加劲肋两端经焊接固定于卯部钢筋连接板和卯凹陷部外壁；卯部钢筋连接板、卯围护结构拼接面护板之间填充混凝土形成卯部外包混凝土层。
所述加劲肋为肋板；所述加劲肋的水平向延伸宽度与卯部钢筋连接板的延伸宽度相等；所述加劲肋的高度大于或等于卯部钢筋连接板的延伸宽度；所述加劲肋的肋板厚度与卯凹陷部侧壁钢板厚度相同。
当上预制柱与下预制柱拼合后，榫围护结构紧固件接合板与卯围护结构拼接面护板之间留有间隔；卯围护结构紧固件接合板与榫围护结构拼接面护板之间留有间隔；榫突出部与卯凹陷部之间留有施工缝隙。
所述上预制柱与下预制柱在距楼板或地面1.2m左右的高度处进行拼合。
所述设于混凝土预制件拼接面的榫端结构和设于另一混凝土预制件拼接面的卯端结构，其结构中的板形件均以钢板成型。
所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其制作施工方法包括以下步骤；
A1、在工厂或预制场地预制榫端结构和卯端结构；把上主筋焊接于榫围护结构拼接面护板处，把下主筋焊接于卯部钢筋连接板处；
A2、焊接完成后，在上主筋处绑扎上箍筋并支起模板后浇入混凝土，制成上预制柱；在下主筋处绑扎下箍筋并支起模板后浇入混凝土，制成下预制柱；
A3、上预制柱、下预制柱运至施工现场，进行榫卯定位插接后，再以高强螺栓把榫围护结构紧固件接合板、卯围护结构紧固件接合板连接并锁定，最后对高强螺栓连接处空隙及榫卯之间的施工缝隙填充微膨胀混凝土，使拼接节点处表面平整。
本发明所述的装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点在预制厂预制构件，现场高强螺栓拼接，定位方便、拼装简单，与传统插入式柱拼装节点相比，能够适用于大偏心受压构件中。
本发明中，进行榫卯插接后，再以高强螺栓把榫围护结构紧固件接合板、卯围护结构紧固件接合板连接并锁定，最后对高强螺栓连接处空隙及榫卯之间的施工缝隙填充微膨胀混凝土，使拼接节点处表面平整；此设计能有效防止水汽对榫端结构、卯端结构的钢结构和连接高强螺栓侵蚀，有利于节点与柱构件的使用年限同步或接近。
本发明中，当上预制柱与下预制柱拼合后，榫突出部与卯凹陷部之间留有施工缝隙；此设计使得榫围护结构紧固件接合板、卯围护结构紧固件接合板之间留有一定的定位余量，即使在生产时榫围护结构紧固件接合板、卯围护结构紧固件接合板的固定点存在微量误差，也可以通过榫突出部与卯凹陷部之间的微量移动来进行矫正，便于上预制柱的现场定位；该设计还提升了现场施工的可操作性，使得上预制柱能更便捷地插入下预制柱。
本发明中，当上预制柱与下预制柱拼合后，榫围护结构紧固件接合板与卯围护结构拼接面护板之间留有间隔；卯围护结构紧固件接合板与榫围护结构拼接面护板之间留有间隔；该设计可使拼接节点处的轴向压力主要由榫突出部和卯凹陷部之间的受压面承担，高强螺栓几乎不承担轴向压力，高强螺栓的设置主要用于承担预制柱中可能产生的拉力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的立体示意图；
附图2是本发明的正面示意图；
附图3是本发明拼接节点俯视向的剖切示意图（在紧固件接合板处剖切）；
附图4是本发明拼接节点俯视向的另一剖切示意图（在加劲肋处剖切）；
图5是上预制柱的示意图。
图6是上预制榫端结构的示意图。
图7是下预制柱的示意图。
图8是下预制卯端结构的示意图。
图中：1-上预制柱；2-下预制柱；3-紧固件；4-微膨胀混凝土；101-上预制柱混凝土；102-上主筋；103-上箍筋；104-榫内混凝土；201-下预制混凝土；202-下主筋；203-下箍筋；204-卯围护结构；205-卯部外包混凝土层；10501-榫突出部；10502-榫围护结构拼接面护板；10503-榫围护结构紧固件接合板；20401-卯凹陷部；20402-卯围护结构拼接面护板；20403-卯部钢筋连接板；20404-角钢；20405-连接条；20406-加劲肋；20407-卯围护结构紧固件接合板。
具体实施方式
如图1-8所示，一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，用于两个混凝土预制件的拼接，所述拼接节点包括设于混凝土预制件拼接面的榫端结构和设于另一混凝土预制件拼接面的卯端结构；所述榫端结构包括榫突出部10501和榫围护结构；所述卯端结构包括卯凹陷部20401和卯围护结构204；所述榫突出部与卯凹陷部匹配；所述榫围护结构、卯围护结构均包括拼接面护板和紧固件接合板；榫围护结构拼接面护板10502水平设置且环绕榫突出部10501；卯围护结构拼接面护板20402水平设置且环绕卯凹陷部20401；紧固件接合板竖向固定于拼接面护板上；当两个混凝土预制件拼接时，榫突出部插入卯凹陷部内，所述榫围护结构紧固件接合板10503、卯围护结构紧固件接合板20407相互贴合并以紧固件3锁定；使分设于榫围护结构、卯围护结构的两处拼接面护板连为一体。
所述紧固件3为高强螺栓。
所述榫突出部为内腔填充混凝土（榫内混凝土104）的箱形钢柱；所述卯凹陷部为嵌于拼接面内且顶面敞开的中空钢容器，当两个混凝土预制件拼接时，榫突出部10501、卯凹陷部10503间的缝隙处填充有微膨胀混凝土；高强螺栓连接处填充有微膨胀混凝土4。
所述两个混凝土预制件为两根内设钢筋的竖向预制混凝土柱，两根混凝土柱按上下位进行拼接；两根混凝土柱分别为上预制柱1和下预制柱2；所述上预制柱内的钢筋包括竖向的上主筋102和横向的上箍筋103；所述上主筋102焊接于榫围护结构的拼接面护板10502处；所述下预制柱包括竖向的下主筋202和横向的下箍筋203；所述卯围护结构设有卯部钢筋连接板20403；所述卯部钢筋连接板20403水平设置且环绕卯凹陷部10503；所述下主筋202焊接于卯部钢筋连接板20403处。
所述卯部钢筋连接板20403、卯围护结构拼接面护板20402、榫围护结构拼接面护板10502均呈回形，卯部钢筋连接板、卯围护结构拼接面护板相互平行且以回形板四角处的角钢20404连为一体；所述卯部钢筋连接板20403与下主筋202、卯凹陷部10503外壁的连接处设有加劲肋20406；所述加劲肋20406两端经焊接固定于卯部钢筋连接板20403和卯凹陷部10503外壁；卯部钢筋连接板、卯围护结构拼接面护板之间填充混凝土形成卯部外包混凝土层205。
所述加劲肋为肋板；所述加劲肋的水平向延伸宽度与卯部钢筋连接板的延伸宽度相等；所述加劲肋的高度大于或等于卯部钢筋连接板的延伸宽度；所述加劲肋的肋板厚度与卯凹陷部侧壁钢板厚度相同。
当上预制柱与下预制柱拼合后，榫围护结构紧固件接合板与卯围护结构拼接面护板之间留有间隔；卯围护结构紧固件接合板与榫围护结构拼接面护板之间留有间隔；榫突出部与卯凹陷部之间留有施工缝隙。
所述上预制柱与下预制柱在距楼板或地面1.2m左右的高度处进行拼合。
所述设于混凝土预制件拼接面的榫端结构和设于另一混凝土预制件拼接面的卯端结构，其结构中的板形件均以钢板成型。
所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其制作施工方法包括以下步骤；
A1、在工厂或预制场地预制榫端结构和卯端结构；把上主筋焊接于榫围护结构拼接面护板处，把下主筋焊接于卯部钢筋连接板处；
A2、焊接完成后，在上主筋处绑扎上箍筋并支起模板后浇入混凝土，制成上预制柱；在下主筋处绑扎下箍筋并支起模板后浇入混凝土，制成下预制柱；
A3、上预制柱、下预制柱运至施工现场，进行榫卯定位插接后，再以高强螺栓把榫围护结构紧固件接合板、卯围护结构紧固件接合板连接并锁定，最后对高强螺栓连接处空隙及榫卯之间的施工缝隙填充微膨胀混凝土，使拼接节点处表面平整。
本例中，连接卯部钢筋连接板、卯围护结构拼接面护板的四根角钢20404之间设有水平向的连接条20405以加固。
本例中，上预制柱制造时，上主筋处浇筑有上预制柱混凝土101，而榫突出部处浇以榫内混凝土104。
本发明不局限上述最佳实施例方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其它各种形式的装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点；凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，用于两个混凝土预制件的拼接，其特征在于：所述拼接节点包括设于混凝土预制件拼接面的榫端结构和设于另一混凝土预制件拼接面的卯端结构；所述榫端结构包括榫突出部和榫围护结构；所述卯端结构包括卯凹陷部和卯围护结构；所述榫突出部与卯凹陷部匹配；所述榫围护结构、卯围护结构均包括拼接面护板和紧固件接合板；榫围护结构拼接面护板水平设置且环绕榫突出部；卯围护结构拼接面护板水平设置且环绕卯凹陷部；紧固件接合板竖向固定于拼接面护板上；当两个混凝土预制件拼接时，榫突出部插入卯凹陷部内，所述榫围护结构紧固件接合板、卯围护结构紧固件接合板相互贴合并以紧固件锁定；使分设于榫围护结构、卯围护结构的两处拼接面护板连为一体；
装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点的制作施工方法，采用以上所述的装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其制作施工方法包括以下步骤；
A1、在工厂或预制场地预制榫端结构和卯端结构；把上主筋焊接于榫围护结构拼接面护板处，把下主筋焊接于卯部钢筋连接板处；
A2、焊接完成后，在上主筋处绑扎上箍筋并支起模板后浇入混凝土，制成上预制柱；在下主筋处绑扎下箍筋并支起模板后浇入混凝土，制成下预制柱；
A3、上预制柱、下预制柱运至施工现场，进行榫卯定位插接后，再以高强螺栓把榫围护结构紧固件接合板、卯围护结构紧固件接合板连接并锁定，最后对高强螺栓连接处空隙及榫卯之间的施工缝隙填充微膨胀混凝土，使拼接节点处表面平整。
2.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其特征在于：所述紧固件为高强螺栓。
3.根据权利要求2所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其特征在于：所述榫突出部为内腔填充混凝土的箱形钢柱；所述卯凹陷部为嵌于拼接面内且顶面敞开的中空钢容器，当两个混凝土预制件拼接时，榫突出部、卯凹陷部间的缝隙处填充有微膨胀混凝土；高强螺栓连接处填充有微膨胀混凝土。
4.根据权利要求3所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其特征在于：所述两个混凝土预制件为两根内设钢筋的竖向预制混凝土柱，两根混凝土柱按上下位进行拼接；两根混凝土柱分别为上预制柱和下预制柱；所述上预制柱内的钢筋包括竖向的上主筋和横向的上箍筋；所述上主筋焊接于榫围护结构的拼接面护板处；所述下预制柱包括竖向的下主筋和横向的下箍筋；所述卯围护结构设有卯部钢筋连接板；所述卯部钢筋连接板水平设置且环绕卯凹陷部；所述下主筋焊接于卯部钢筋连接板处。
5.根据权利要求4所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其特征在于：所述卯部钢筋连接板、卯围护结构拼接面护板、榫围护结构拼接面护板均呈回形，卯部钢筋连接板、卯围护结构拼接面护板相互平行且以回形板四角处的角钢连为一体；所述卯部钢筋连接板与下主筋、卯凹陷部外壁的连接处设有加劲肋；所述加劲肋两端经焊接固定于卯部钢筋连接板和卯凹陷部外壁；卯部钢筋连接板、卯围护结构拼接面护板之间填充混凝土形成卯部外包混凝土层。
6.根据权利要求5所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其特征在于：所述加劲肋为肋板；所述加劲肋的水平向延伸宽度与卯部钢筋连接板的延伸宽度相等；所述加劲肋的高度大于或等于卯部钢筋连接板的延伸宽度；所述加劲肋的肋板厚度与卯凹陷部侧壁钢板厚度相同。
7.根据权利要求6所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其特征在于：当上预制柱与下预制柱拼合后，榫围护结构紧固件接合板与卯围护结构拼接面护板之间留有间隔；卯围护结构紧固件接合板与榫围护结构拼接面护板之间留有间隔；榫突出部与卯凹陷部之间留有施工缝隙。
8.根据权利要求7所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其特征在于：所述上预制柱与下预制柱在距楼板或地面1.2m左右的高度处进行拼合。
9.根据权利要求7所述的一种装配式混凝土柱插入式螺栓拼接节点，其特征在于：所述设于混凝土预制件拼接面的榫端结构和设于另一混凝土预制件拼接面的卯端结构，其结构中的板形件均以钢板成型。
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