CN107675799A - 一种装配式混凝土结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式混凝土结构及施工方法，用于混凝土框架结构的房屋建筑，预制立柱段在连接梁安装位置横向设有外挑梁；竖向相邻的预制立柱段之间，以及预制立柱段与横向相邻的连接梁之间均通过螺栓连接模块连接，构成则整个房屋建筑框架；螺栓连接模块的外侧端面覆设有外端面钢板，与外端面钢板平行设有内端面钢板，外端面钢板与内端面钢板之间垂直焊接有多块加劲板。本发明的装配式混凝土结构及施工方法采用全螺栓连接进行现场装配，施工简单，快速方便，能够保证连接质量，应用前景良好。

Description

一种装配式混凝土结构及施工方法
技术领域
本发明涉及土木工程领域，具体说是一种房屋建筑的装配式混凝土结构及施工方法。
背景技术
装配式建筑是指采用工厂生产的预制构配件在工地装配而成的建筑，具有现场工作量少、施工速度快、受气候条件制约小、保护环境、节约劳动力和保证建筑质量等优势，在我国将得到大力推广。装配式建筑从结构角度讲包括装配式钢结构、装配式木结构、装配式混凝土结构等。
装配式混凝土框架结构是一种典型的装配式混凝土结构，由预制混凝土梁柱及节点构成。预制构件之间传统的连接方法一般包括两种：现场混凝土浇注和预留钢筋插入预留孔并灌浆。这两种方法均有缺陷：前者现场湿作业多，施工麻烦，而后者连接质量有时无法保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种装配式混凝土结构及施工方法，以解决目前传统装配式混凝土结构的技术缺陷，达到现场无湿作业、安装方便、连接质量更容易保证等特点。
所述的装配式混凝土结构，用于混凝土框架结构的房屋建筑，包括立柱和连接梁，其特征在于：立柱由多段预制立柱段竖向拼接而成，在连接梁安装位置的预制立柱段横向设有外挑梁；竖向相邻的预制立柱段之间，以及预制立柱段与横向相邻的连接梁之间均通过螺栓连接模块连接，构成房屋建筑框架；
所述螺栓连接模块的外侧端面覆设有外端面钢板，外端面钢板的内侧间隔设置有垂直焊接的加劲板，外端面钢板上被加劲板间隔的边缘区域设有与外端面钢板垂直的连接孔。
进一步地，同一预制立柱段的各螺栓连接模块之间设有成排布置的横向、纵向和竖向的连接钢筋，连接钢筋两端与螺栓连接模块固定连接，或者与其他方向的连接钢筋固定连接。
连接部位的结构为，与预制立柱段的螺栓连接模块安装位置相对应的另一预制立柱段或连接梁的连接部位设有相应的螺栓连接模块，或与预制立柱段的螺栓连接模块安装位置相对应的连接梁的连接部位设有预埋螺栓套筒，所述预埋螺栓套筒的位置和数量与外端面钢板上的连接孔一一对应，螺栓连接模块上连接孔与相对应的预埋螺栓套筒之间通过连接螺栓连接。
与预制立柱段的螺栓连接模块连接的可以是另一立柱段的螺栓连接模块，也可以是连接梁，相对的连接梁连接部位可以是螺栓连接模块，也可以是预埋螺栓套筒。
特殊情况下，预制立柱段包括有不带横向挑出端的柱体，柱体与竖向相邻的预制立柱段之间通过螺栓连接模块以连接螺栓固定连接。
所述预制立柱段设有顶层立柱段和非顶层立柱段，其中：
所述顶层立柱段设有竖向的柱体和柱体顶端横向设置的外挑梁，柱体底部与下方相邻的预制立柱段或基础连接，横向的外挑梁用于与连接梁连接，顶层立柱段的顶部设有1个～4个横向的外挑梁；
所述非顶层立柱段设有竖向的柱体和横向设置的外挑梁，柱体顶部与上方相邻的预制立柱段连接，横向的外挑梁用于与连接梁连接，非顶层立柱段在同一水平面上设有1个～4个横向的外挑梁。
一种装配式混凝土结构的施工方法，其特征在于：按照下述步骤顺序进行：
第一步、工厂预制：
以下述步骤按照设计形状和数量在工厂制作预制立柱段和连接梁：
a.制作螺栓连接模块：按照预制立柱段和或连接梁的端面形状大小准备外端面钢板，在外端面钢板内侧间隔设置且垂直焊接加劲板，在外端面钢板外周设定统一位置钻连接孔，外端面钢板内侧与加劲板之间的空间面对操作方向开放；
b.制作钢筋连接体：对于钢筋连接体连接端的螺栓连接模块相背端也设有螺栓连接模块时，相背的两个螺栓连接模块以多条均布的连接钢筋焊接连接；对于连接端的螺栓连接模块相背端未设有螺栓连接模块时，螺栓连接模块背面以多条钢筋与另一方向或竖向的连接钢筋焊接连接；
c.制作预制件；将预制立柱段或连接梁的钢筋连接体放入对应的预制模具，浇筑混凝土并固化制成相应的预制件，在外端面钢板后方7～15cm距离预设螺栓操作空间；
第二步、现场安装：
从最下层开始，先在设计位置将预制立柱段与基础通过连接螺栓固定连接，以错开高度布置安装预制立柱段，之后将连接梁与安装好的预制立柱段的对应外挑梁位置，通过连接螺栓对齐穿过相邻的螺栓连接模块的连接孔并紧固连接；
然后安装第二层，先竖向对齐下层已安装的预制立柱段，再横向对齐安装连接梁，紧固连接方式与最下层相同；
如果还设有上一层则重复第二层步骤安装之上一层直到顶层。
优选地，在制作螺栓连接模块时，在外端面钢板后方设有与之平行且相距7～15cm的内端面钢板，所述内端面钢板焊接在加劲板端部。
除了螺栓连接模块连接，制作连接梁时，还可以是预埋螺栓套筒配合连接，在连接梁的制作模具内的连接端对齐预制立柱段的连接孔位置设置预埋螺栓套筒，预埋螺栓套筒开口垂直端面向外。
本发明的装配式混凝土结构及施工方法采用全螺栓连接，连接端模块化工厂预制，现场直接进行梁和柱的装配，施工简单，快速方便，能够保证连接质量，应用前景良好。连接端使用钢板制作的螺栓连接模块，相对于利用螺栓通过混凝土连接的方式而言工厂制作更加精确、快速，而且体积小巧，金属连接件延展性好，抗冲击和抗压力性能好。
附图说明
图1是本发明框架立面布置结构示意图；
图2是十字形的连梁柱节点结构实施例一立面示意图；
图3是十字形的连梁柱节点结构实施例二立面示意图；
图4是L形的连梁柱节点结构实施例立面示意图；
图5是顶层T形的连梁柱节点结构实施例立面示意图；
图6是中间层T形的连梁柱节点结构实施例立面示意图；
图7是柱节点与立柱连接端结构实施例示意图；
图8是柱节点与梁连接端结构示意图；
图9是十字形的连梁柱节点结构实施例俯视立面示意图；
图10是柱节点钢筋连接体结构俯视示意图。
图中：1-顶层立柱段，2-内端面钢板，3-非顶层立柱段，4-柱体，6-预制立柱段，7-外挑梁，8-螺栓连接模块，9-外端面钢板，10-连接梁，11-连接螺栓，12-连接孔，13-加劲板，14-连接钢筋，15-立柱，16-预埋螺栓套筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：如图1中所示装配式混凝土结构，用于混凝土框架结构的房屋建筑，混凝土框架由包括预制连接梁10和预制立柱段6的预制梁柱段拼接构成。图1是部分立面示意图，其中立柱15由多段预制立柱段6拼接而成，预制立柱段6根据需要设计不同的长度。预制立柱段6在连接梁安装位置横向设有外挑梁7，竖向相邻的预制立柱段6之间，以及预制立柱段6与横向相邻的连接梁10之间均通过螺栓连接模块8连接，依此构成整个房屋建筑框架。
螺栓连接模块8设于连接部位的预制立柱段6或预制连接梁10，或者在连接部位的预制立柱段6和预制连接梁均设有螺栓连接模块8。
如图2～6和图9，所述螺栓连接模块8的外侧端面覆设有外端面钢板9，与外端面钢板9后方平行设有内端面钢板2，外端面钢板9与内端面钢板2之间垂直于外端面钢板9和内端面钢板2焊接有多块加劲板13，加劲板13与外端面钢板9边缘垂直，外端面钢板9被加劲板间隔的边缘区域设有与外端面钢板9垂直的螺栓连接孔12，参见图7、8。外端面钢板9与内端面钢板2之间的间距为操作空间所需要的距离，可以是7～15cm。被间隔的区域实际上是与相邻部件的连接区域，为了使螺栓连接模块8形成统一的规格方便连接和应用，螺栓连接模块8的螺栓连接孔的位置需要有统一的定位。
如图10，同一预制立柱段6的各螺栓连接模块8之间设有预埋钢筋和或混凝土受力钢筋，预埋钢筋和混凝土受力钢筋至少一种与内端面钢板2焊接。通常预埋钢筋和混凝土受力钢筋与螺栓连接模块8的端面垂直设置，在相对两端的螺栓连接模块8之间距离不长，例如小于1.5米时，可以将钢筋的两端与立柱段两端面处的螺栓连接模块8的内端面钢板2直接焊接，距离过长可以仅焊接一端。以使螺栓连接模块8不易脱落。
所述预制立柱段6与相邻的预制梁柱段连接结构为：相邻的预制梁柱段连接部位设有与连接孔12对齐的螺栓连接模块8、或者连接梁10连接部位对齐设置有预埋内攻丝套筒16，通过穿过外端面钢板9的连接螺栓11紧固连接相邻的螺栓连接模块8或预埋内攻丝套筒16将预制立柱段6与相邻的预制梁柱段6连接。
在特殊的情况下，预制立柱段6包括有不带横向挑出端的柱体(图中未示出)，柱体与竖向相邻的预制立柱段6之间通过螺栓连接模块8以连接螺栓11固定连接。
立面看，所述预制立柱段6设有顶层立柱段1和非顶层立柱段3，其中：
如图4、5，所述顶层立柱段1设有竖向的柱体4和柱体顶端横向设置的外挑梁7，柱体底部与下方相邻的预制立柱段6连接或者与基础连接，顶层立柱段1的顶部设有1个～4个横向的外挑梁7，横向的外挑梁7用于与连接梁10连接。
如图2、3、6，所述非顶层立柱段3设有竖向的柱体4和横向设置的外挑梁7，柱体顶部与上方相邻的预制立柱段6连接，非顶层立柱段3在同一水平面上设有1个～4个横向的外挑梁7，横向的外挑梁7用于与连接梁10连接。从平面上看，如果立柱段的四个侧面均有横梁连接时，则需要在同一个水平面上有4个外挑梁。
一种上述的装配式混凝土结构的施工方法，按照下述步骤顺序进行：
第一步、工厂预制：
以下述步骤按照设计形状和数量在工厂制作预制立柱段6和连接梁10：
a.制作螺栓连接模块8：按照预制立柱段6和或连接梁10的端面形状大小准备外端面钢板9和内端面钢板2，以7～15cm的统一宽度准备加劲板13，外端面钢板9和内端面钢板2分别与加劲板13的两个相背端面垂直焊接，多块加劲板13与外端面钢板9的边缘垂直焊接，将外端面钢板9间隔划分为围绕外端面钢板9边缘的多个连接区域，在外端面钢板9的每个连接区域设定位置制作螺栓连接孔12，外端面钢板9和内端面钢板2间距为加劲板13的宽度，即7～15cm；每一个螺栓连接孔的位置确定设定的坐标，最好螺栓连接孔的位置对称布置，使任一个螺栓连接模块8被选用时均可以使相邻的外端面钢板9上所有的螺栓连接孔12都对齐。
b.制作钢筋连接体：选用螺栓连接模块8制作预制件，在选用的螺栓连接模块8的内端面钢板2背面以多条预埋钢筋和或混凝土受力钢筋焊接连接；同一个立柱段相背两端的螺栓连接模块8之间可以焊接为一体，或者不焊接为一体，不焊接为一体时，预埋钢筋的自由端最好设置为弯曲形状。
c.制作预制件；将预制立柱段6或连接梁10的钢筋连接体放入对应的预制模具，同一个立柱段相背两端的螺栓连接模块8不连接为整体时，相背的一对外端面钢板9水平对齐固定，在内端面钢板2的内侧浇筑混凝土并固化制成相应的预制件。同一端的外端面钢板9和内端面钢板2之间的空间不浇筑混凝土，留作螺栓操作空间。
制作连接梁10时，在连接梁的制作模具内的连接端对齐预制立柱段6的螺栓连接孔12位置也可设置预埋内攻丝套筒16，预埋内攻丝套筒开口垂直端面向外预埋。
第二步、现场安装：
从最下层开始，先在设计位置将预制立柱段6与基础连接，如图1，以错开高度布置安装预制立柱段6，底层的预制立柱段安装好后，将连接梁10与安装好的预制立柱段6的对应外挑梁7位置通过连接螺栓11对齐穿过相邻的螺栓连接模块8的螺栓连接孔12紧固连接，或者对齐穿过相邻的螺栓连接模块8和连接梁的预埋内攻丝套筒16紧固连接。
然后安装上一层到顶层，每一层先竖向对齐下层已安装的预制立柱段6，再横向对齐安装连接梁10。

Claims (8)

1.一种装配式混凝土结构，用于混凝土框架结构的房屋建筑，包括立柱(15)和连接梁(10)，其特征在于：立柱(15)由多段预制立柱段(6)竖向拼接而成，在连接梁安装位置的预制立柱段(6)横向设有外挑梁(7)；竖向相邻的预制立柱段(6)之间，以及预制立柱段(6)与横向相邻的连接梁(10)之间均通过螺栓连接模块(8)连接，构成房屋建筑框架；
所述螺栓连接模块(8)的外侧端面覆设有外端面钢板(9)，外端面钢板(9)的内侧间隔设置有垂直焊接的加劲板(13)，外端面钢板(9)上被加劲板间隔的边缘区域设有与外端面钢板(9)垂直的连接孔(12)。
2.根据权利要求1所述的装配式混凝土结构，其特征在于：同一预制立柱段(6)的各螺栓连接模块(8)之间设有成排布置的横向、纵向和竖向的连接钢筋(14)，连接钢筋(14)两端与螺栓连接模块(8)固定连接，或者与其他方向的连接钢筋(14)固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的装配式混凝土结构，其特征在于：与预制立柱段(6)的螺栓连接模块(8)安装位置相对应的另一预制立柱段(6)或连接梁(10)的连接部位设有相应的螺栓连接模块(8)，或与预制立柱段(6)的螺栓连接模块(8)安装位置相对应的连接梁(10)的连接部位设有预埋螺栓套筒(16)，所述预埋螺栓套筒(16)的位置和数量与外端面钢板(9)上的连接孔(12)一一对应，螺栓连接模块(8)上连接孔(12)与相对应的预埋螺栓套筒(16)之间通过连接螺栓(11)连接。
4.根据权利要求1所述的装配式混凝土结构，其特征在于：预制立柱段(6)包括有不带横向挑出端的柱体，柱体与竖向相邻的预制立柱段(6)之间通过螺栓连接模块(8)以连接螺栓(11)固定连接。
5.根据权利要求1所述的装配式混凝土结构，其特征在于：所述预制立柱段(6)设有顶层立柱段(1)和非顶层立柱段(3)，其中：
所述顶层立柱段(1)设有竖向的柱体(4)和柱体顶端横向设置的外挑梁(7)，柱体底部与下方相邻的预制立柱段(6)或基础连接，横向的外挑梁(7)用于与连接梁(10)连接，顶层立柱段(1)的顶部设有1个～4个横向的外挑梁(7)；
所述非顶层立柱段(3)设有竖向的柱体(4)和横向设置的外挑梁(7)，柱体顶部与上方相邻的预制立柱段(6)连接，横向的外挑梁(7)用于与连接梁(10)连接，非顶层立柱段(3)在同一水平面上设有1个～4个横向的外挑梁(7)。
6.一种装配式混凝土结构的施工方法，其特征在于：按照下述步骤顺序进行：
第一步、工厂预制：
以下述步骤按照设计形状和数量在工厂制作预制立柱段(6)和连接梁(10)：
a.制作螺栓连接模块(8)：按照预制立柱段(6)和或连接梁(10)的端面形状大小准备外端面钢板(9)，在外端面钢板(9)内侧间隔设置且垂直焊接加劲板(13)，在外端面钢板(9)外周设定统一位置钻连接孔(12)，外端面钢板(9)内侧与加劲板(13)之间的空间面对操作方向开放；
b.制作钢筋连接体：对于钢筋连接体连接端的螺栓连接模块(8)相背端也设有螺栓连接模块(8)时，相背的两个螺栓连接模块(8)以多条均布的连接钢筋(14)焊接连接；对于连接端的螺栓连接模块(8)相背端未设有螺栓连接模块(8)时，螺栓连接模块(8)背面以多条钢筋与另一方向或竖向的连接钢筋(14)焊接连接；
c.制作预制件；将预制立柱段(6)或连接梁(10)的钢筋连接体放入对应的预制模具，浇筑混凝土并固化制成相应的预制件，在外端面钢板(9)后方7～15cm距离预设螺栓操作空间；
第二步、现场安装：
从最下层开始，先在设计位置将预制立柱段(6)与基础通过连接螺栓(11)固定连接，以错开高度布置安装预制立柱段(6)，之后将连接梁(10)与安装好的预制立柱段(6)的对应外挑梁(7)位置，通过连接螺栓(11)对齐穿过相邻的螺栓连接模块(8)的连接孔(12)并紧固连接；
然后安装第二层，先竖向对齐下层已安装的预制立柱段(6)，再横向对齐安装连接梁(10)，紧固连接方式与最下层相同；
如果还设有上一层则重复第二层步骤安装之上一层直到顶层。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于：在制作螺栓连接模块(8)时，在外端面钢板(9)后方设有与之平行且相距7～15cm的内端面钢板(2)，所述内端面钢板(2)焊接在加劲板(13)端部。
8.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于：制作连接梁(10)时，在连接梁(10)的制作模具内的连接端对齐预制立柱段(6)的连接孔(12)位置设置预埋螺栓套筒(16)，预埋螺栓套筒开口垂直端面向外。
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