CN108005309B - 一种预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱及其装配方法 - Google Patents

Abstract

涉及建筑结构工程领域，尤其涉及一种预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱及其装配方法。一种预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，包括预制混凝土单元和外套短钢管，预制混凝土单元包括预制混凝土和内嵌钢管；内嵌钢管预设在预制混凝土内，内嵌钢管的上下端部分伸出预制混凝土的上部和下部，内嵌钢管内部填充有高强混凝土；预制混凝土单元连接安装成混凝土柱时，外套短钢管套设在下层预制混凝土上部伸出的内嵌钢管的外侧和上层预制混凝土下部伸出的内嵌钢管的外侧；外套短钢管与内嵌钢管径向重叠部分通过螺栓径向贯穿固定，防止外套短钢管与内嵌钢管之间轴向和周向相对滑动。该混凝土柱安装对位准确、便捷，结构稳定性高，抗剪、抗震性能好。

Description

一种预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱及其装配方法

技术领域

本发明涉及建筑结构工程领域，尤其涉及一种预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱及其装配方法。

背景技术

新型的预制装配式混凝土结构强调“等同现浇”的概念，整体性是确保结构安全的关键性能。装配式构件的接缝措施应充分考虑实际执行的可行性，又应充分保证了接缝处的性能，针对不同的部位需采用不同的接缝处理措施。在装配式混凝土框架结构中，钢筋连接的构造措施及施工质量对结构整体的抗震性能影响较大，使得装配式混凝土框架结构抗震性能很难完全等同于现浇结构。相对于现浇框架柱，预制装配式框架柱连接部位的刚度和承载力均有所削弱，结构整体性、抗压稳定性降低，从而降低了装配式混凝土框架结构的抗震性能，结构建造高度受到限制。如何可靠、经济地处理好装配式混凝土框架结构的接缝及钢筋连接，仍是一个需要继续研究的课题。国内引进了在发达国家已经使用多年的钢筋套筒灌浆连接技术，但竖向钢筋连接构造依然比较复杂、施工工艺要求高、装配质量控制难度大。

国内针对预制装配式钢筋混凝土柱及其竖向连接方法开展了大量研究，但由于各地实施的预制装配式混凝土框架结构少，建筑的使用功能、高度、层数、抗震设防烈度等适用范围要求严格，预制装配式混凝土框架结构的抗震性能受制于竖向连接技术。如何保证较高的预制装配率，充分发挥预制、装配提供的技术优势，未来预制装配式混凝土结构技术在构件、结构等方面可以获得很大发展。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种安装对位准确便捷的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱及其装配方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，包括预制混凝土单元和外套短钢管，预制混凝土单元包括预制混凝土和内嵌钢管；内嵌钢管预设在预制混凝土内，内嵌钢管的上端伸出预制混凝土的上部，内嵌钢管的下端伸出预制混凝土的下部，内嵌钢管内部填充有高强混凝土；预制混凝土单元连接安装成混凝土柱时，外套短钢管套设在下层预制混凝土上部伸出的内嵌钢管的外侧和上层预制混凝土下部伸出的内嵌钢管的外侧；外套短钢管与内嵌钢管径向重叠部分通过螺栓径向贯穿固定，防止外套短钢管与内嵌钢管之间轴向和周向相对滑动。

作为一种优选，外套短钢管与内嵌钢管径向重叠部分通过螺栓组径向贯穿固定，螺栓组中各螺栓间呈固定夹角沿外套短钢管周向分布。

作为一种优选，沿外套短钢管的轴向分布有两组或三组螺栓组。

作为一种优选，内嵌钢管伸出预制混凝土的单侧部分长度在80～120毫米之间；外套短钢管与内嵌钢管伸出预制混凝土的部分套接长度在160～240毫米之间。

作为一种优选，内嵌钢管的外壁设有若干抗剪环箍，抗剪环箍沿着内嵌钢管的轴向分布。

作为一种优选，各抗剪环箍之间的间距在300～450毫米之间。

作为一种优选，预制混凝土单元还包括埋设在预制混凝土内部的竖向受力钢筋和箍筋，竖向受力钢筋的上下端，部分伸出预制混凝土的上部和下部，相邻两个预制混凝土单元的竖向受力钢筋通过钢套筒挤压钢筋连接。

作为一种优选，混凝土柱的截面形状为方形或圆形。

预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱的装配方法如下：

第一层的预制混凝土单元的安装：

将预制混凝土单元固结安装在现浇的钢筋混凝土基础上；

将预制混凝土下部内嵌钢管的外伸部分埋入钢筋混凝土基础内；

第二层的预制混凝土单元的安装：

外套短钢管套设在第一层预制混凝土上部伸出的内嵌钢管上，将第二层的预制混凝土下部伸出的内嵌钢管插入外套短钢管内对位，在外套短钢管与上下层内嵌钢管伸出预制混凝土的部分，通过螺栓组径向贯穿固定，防止两者之间轴向和径向的相对运动；

然后，将第二层预制混凝土单元下部的竖向受力钢筋通过钢套筒与第一层预制混凝土单元上部的竖向受力钢筋挤压连接，即竖向受力钢筋在钢套筒内对接。

依次循环，完成各层整根预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱的装配。

作为一种优选，每完成2或3层预制混凝土单元的装配后，向内嵌钢管内灌注高强混凝土，以此类推。

原理说明：将在工厂预制好的预制混凝土单元运输到现场安装拼接，第一层预制混凝土单元的连接：将第一层预制混凝土下部伸出的内嵌钢管和竖向受力钢筋埋入现浇的钢筋混凝土基础内，待现浇的钢筋混凝土固结后，在预制混凝土上部伸出的内嵌钢管的外侧套设外套短钢管；

将第二层预制混凝土下部伸出的内嵌钢管插入套设在第一层预制混凝土上部伸出的内嵌钢管的外套短钢管中内对位，将外套短钢管与相邻两层预制混凝土单元伸出的内嵌钢管径向重叠部分通过螺栓组径向贯穿固定，防止两者之间轴向和径向的相对运动；并将相邻上下层预制混凝土单元伸出的竖向受力钢筋通过钢套管挤压连接；

每完成2或3层预制混凝土单元的装配后，向内嵌钢管内灌注高强混凝土；

依次循环，连接并灌注高强混凝土，直至完成整根混凝土柱的装配。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱的截面形状可以是方形或圆形，截面组合方式更加灵活。

2.可应用的结构体系增多，预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱可应用于框架结构、框架-剪力墙结构、框架—核心筒结构等体系。

3.竖向钢筋采用更为简捷的套筒钢筋挤压连接，由湿作业改进为干作业，大大简化了施工连接工艺、提高施工效率50％以上。

4.钢筋混凝土梁在节点区域为预制部件，上下预制混凝土单元的连接接头设置在梁底至反弯点之间，提高了节点区域的承载力和刚度，显著提高节点的抗剪、抗震性能，更容易满足“强节点、弱构件”的抗震设计原则。

5.内嵌钢管高强混凝土圆柱不但起到装配定位作用，而且是混凝土柱抗压、抗弯、抗剪的受力主体，承载破坏模式不同于其他预制混凝土柱。

6.采用外套短钢管套设在上下两层内嵌钢管高强混凝土圆柱之间的连接处，提高安装的准确性和稳定性，使得安装更加方便；在预制混凝土单元中预埋单层内嵌钢管，利用外套短钢管套设辅助连接安装，既保证了混凝土柱的强度又节省原料。

附图说明

图1为圆形的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱的横截面示意图。

图2为方形的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱的横截面示意图。

图3为图1或图2的A-A剖面结构示意图。

图4为上层和下层的混凝土柱之间内嵌钢管、外套短钢管的连接局部放大示意图。

图5为图4的B-B剖面结构示意图。

图中的标号和对应的零部件名称为：1为混凝土柱，2为内嵌钢管，3为外套短钢管，4为高强混凝土，5为螺栓，6为抗剪环箍，7为竖向受力钢筋，8为箍筋，9为钢套筒，10为框架梁，11为预制混凝土。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

一种预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，包括预制混凝土单元和外套短钢管，预制混凝土单元包括预制混凝土和内嵌钢管；内嵌钢管预设在预制混凝土内，内嵌钢管的上端伸出预制混凝土的上部，内嵌钢管的下端伸出预制混凝土的下部，内嵌钢管伸出预制混凝土的单侧部分长度为100毫米；内嵌钢管内部填充有高强混凝土；预制混凝土单元连接安装成混凝土柱时，外套短钢管套设在下层预制混凝土上部伸出的内嵌钢管的外侧和上层预制混凝土下部伸出的内嵌钢管的外侧，外套短钢管与内嵌钢管伸出预制混凝土的部分套接长度为200毫米；预制混凝土单元还包括埋设在预制混凝土内部的竖向受力钢筋和箍筋，竖向受力钢筋的上下端，部分伸出预制混凝土的上部和下部，相邻两个预制混凝土单元的竖向受力钢筋通过钢套筒挤压钢筋连接。

外套短钢管与内嵌钢管径向重叠部分通过螺栓组径向贯穿固定，防止外套短钢管与内嵌钢管之间轴向和周向相对滑动；螺栓组中各螺栓间呈固定夹角沿外套短钢管周向分布，沿外套短钢管的轴向分布有两组螺栓组，以提高外套短钢管和内嵌钢管之间的稳定性。

内嵌钢管的外壁设有若干抗剪环箍，抗剪环箍沿着内嵌钢管的轴向分布，各抗剪环箍之间的间距为450毫米。

混凝土柱的截面形状为矩形。

预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱的装配方法如下：

第一层的预制混凝土单元的安装：

将预制混凝土单元固结安装在现浇的钢筋混凝土基础上；

将预制混凝土下部内嵌钢管的外伸部分埋入钢筋混凝土基础内；

第二层的预制混凝土单元的安装：

外套短钢管套设在第一层预制混凝土上部伸出的内嵌钢管上，将第二层的预制混凝土下部伸出的内嵌钢管插入外套短钢管内对位，在外套短钢管与上下层内嵌钢管伸出预制混凝土的部分，通过螺栓组径向贯穿固定，防止两者之间轴向和径向的相对运动；

然后，将第二层预制混凝土单元下部的竖向受力钢筋通过钢套筒与第一层预制混凝土单元上部的竖向受力钢筋挤压连接，即竖向受力钢筋在钢套筒内对接。

依次循环，完成各层整根预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱的装配。每完成2层预制混凝土单元的装配后，向内嵌钢管内灌注高强混凝土，以此类推。

除了上述实施例提及的方式外，混凝土柱的截面形状还可以是圆形；沿外套短钢管的轴向分布的螺栓组还可以为三组及以上；内嵌钢管伸出预制混凝土的单侧部分长度还可以为80毫米，与之对应的外套短钢管与内嵌钢管伸出预制混凝土的部分套接长度为160毫米；内嵌钢管伸出预制混凝土的单侧部分长度还可以为120毫米，与之对应的外套短钢管与内嵌钢管伸出预制混凝土的部分套接长度为240毫米；在装配时，每完成3层预制混凝土单元的装配后，向内嵌钢管内灌注高强混凝土，以此类推；这些变换方式均在本发明的保护范围内。

上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，其特征在于：包括预制混凝土单元和外套短钢管，预制混凝土单元包括预制混凝土和内嵌钢管；内嵌钢管预设在预制混凝土内，内嵌钢管的上端伸出预制混凝土的上部，内嵌钢管的下端伸出预制混凝土的下部，内嵌钢管内部填充有高强混凝土，每完成2或3层预制混凝土单元的装配后，向内嵌钢管内灌注高强混凝土；预制混凝土单元连接安装成混凝土柱时，外套短钢管套设在下层预制混凝土上部伸出的内嵌钢管的外侧和上层预制混凝土下部伸出的内嵌钢管的外侧；外套短钢管与内嵌钢管径向重叠部分通过螺栓径向贯穿固定，防止外套短钢管与内嵌钢管之间轴向和周向相对滑动。

2.按照权利要求1所述的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，其特征在于：外套短钢管与内嵌钢管径向重叠部分通过螺栓组径向贯穿固定，螺栓组中各螺栓间呈固定夹角沿外套短钢管周向分布。

3.按照权利要求2所述的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，其特征在于：沿外套短钢管的轴向分布有两组以上螺栓组。

4.按照权利要求1所述的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，其特征在于：内嵌钢管伸出预制混凝土的单侧部分长度在80～120毫米之间；外套短钢管与内嵌钢管伸出预制混凝土的部分套接长度在160～240毫米之间。

5.按照权利要求1所述的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，其特征在于：内嵌钢管的外壁设有若干抗剪环箍，抗剪环箍沿着内嵌钢管的轴向分布。

6.按照权利要求5所述的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，其特征在于：各抗剪环箍之间的间距在300～450毫米之间。

7.按照权利要求1所述的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，其特征在于：预制混凝土单元还包括埋设在预制混凝土内部的竖向受力钢筋和箍筋，竖向受力钢筋的上下端，部分伸出预制混凝土的上部和下部，相邻两个预制混凝土单元的竖向受力钢筋通过钢套筒挤压钢筋连接。

8.按照权利要求1所述的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱，其特征在于：混凝土柱的截面形状为矩形或圆形。

9.按照权利要求1至8中任一项所述的预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱的装配方法，其特征在于包括以下步骤：

第一层的预制混凝土单元的安装：

将预制混凝土单元固结安装在现浇的钢筋混凝土基础上；

将预制混凝土下部内嵌钢管的外伸部分埋入钢筋混凝土基础内；

第二层的预制混凝土单元的安装：

外套短钢管套设在第一层预制混凝土上部伸出的内嵌钢管上，将第二层的预制混凝土下部伸出的内嵌钢管插入外套短钢管内对位，在外套短钢管与上下层内嵌钢管伸出预制混凝土的部分，通过螺栓组径向贯穿固定，防止两者之间轴向和径向的相对运动；

然后，将第二层预制混凝土单元下部的竖向受力钢筋通过钢套筒与第一层预制混凝土单元上部的竖向受力钢筋挤压连接，即竖向受力钢筋在钢套筒内对接；

依次循环，完成各层整根预制装配式内嵌钢套管连接混凝土柱的装配。