CN108035493A - 一种抗震装配自锁式半灌浆套筒 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗震装配自锁式半灌浆套筒；套筒包括非灌浆连接段和灌浆连接段；钢管过渡段的一段管体固定在非灌浆连接段内，另一段管体伸出非灌浆连接段外形成与第一待连接钢筋滚压连接的滚压段；钢骨架包括内倒刺、外倒刺，多根内倒刺围成供第二待连接钢筋穿过的通道直径小于第二待连接钢筋的直径，外倒刺围成的轮廓直径大于灌浆连接段的内腔直径。灌浆套筒各部件分别加工制作，再组装，批量生产，易于控制各部件质量；灌浆套筒与钢管过渡段的连接在工厂通过机械操作，易于控制螺纹连接质量，第一待连接钢筋与钢管过渡段直接采用滚压方式连接，工序简单，且易于控制钢筋插入套筒内的长度；采用自锁式钢骨架，实现防拔的目的，提高抗震性。

Description

一种抗震装配自锁式半灌浆套筒

技术领域

本发明属于装配式建筑施工领域，具体是一种抗震装配自锁式半灌浆套筒连接结构。

背景技术

从全球环境看，建筑业建造方式向装配式发展势在必行，装配式混凝土建筑施工技术的不断进步，为提高预制装配式结构性能、实现住宅产业提供了技术基础。装配式混凝土结构是指由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构，然后将装配式混凝土结构与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料形成整体即为装配整体式混凝土结构，其核心和难点是钢筋连接的质量问题，即现有技术、工艺难以保证待连接钢筋实现同轴对接，目前常用在半灌浆或全灌浆套筒内灌注无收缩或微膨胀水泥基灌浆料来实现预制构件间的连接，但现有的施工工艺难以保证套筒内充满灌浆料，且难以保证灌浆密实，而且在具体工程施工中也没有行之有效的技术手段进行灌浆密实度检测，因而，装配式建筑在有地震设防要求高的区域发展及使用受到限制，故为了实现装配式建造技术的普遍适用性，需要针对上述问题，有针对性的进行连接结构及施工工艺方面的改进。

因全灌浆套筒几何尺寸大，灌浆工作量大，施工难度大，连接节点周围钢筋加密区范围大，目前，工程中常用半灌浆套筒，其中广泛使用的半灌浆套筒为铸铁件，该套筒一端直接与钢筋螺栓连接，另一端为直接为灌浆连接，故在施工现场必须将钢筋上的肋剥离干净，将钢筋一端进行冷滚成丝，进而与半灌浆套筒螺纹连接，采用该连接方式的不足之处在于：1)现场加工螺纹工序复杂，质量标准较难控制；2)在施工现场进行螺纹连接时，必须使用扭力扳手，操作难度大；3)钢筋插入灌浆套筒内的长度及螺纹连接质量控制须符合国家标准规范要求，极难做到较高的合格率；4)目前所公开的技术中，半灌浆连接结构主要从非灌浆连接段和灌浆套筒侧壁增加肋来提高装配式混凝土构件连接部位强度，从而使套筒壁较厚，自重大。

另外，也有半灌浆套筒采用钢棒机械切削方式加工制成或通过对成品无缝钢管滚压工艺制造，其中钢棒机械切削工艺中切削工作量大，加工制作成本高，且存在上述钢筋连接施工的不足之处，如中国专利文献CN102116075A公开的一种新型水泥灌浆带肋钢筋连接接头，其实质是一种采用轧制型钢铣削加工而成的半灌浆套筒。

发明内容

本发明解决的技术问题为提供一种便于加工且抗震性能好的半灌浆套筒。

发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，包括套筒、钢管过渡段、自锁式钢骨架；

所述套筒包括非灌浆连接段和灌浆连接段；所述钢管过渡段的一段管体固定在非灌浆连接段内，另一段管体伸出非灌浆连接段外形成与第一待连接钢筋滚压连接的滚压段；

所述钢骨架包括纵向导向钢筋、倾斜钢枝、环向固定钢圈；多根纵向导向钢筋与多个环向固定钢圈固定形成圆柱形龙骨；多根所述倾斜钢枝沿龙骨环向放射性倾斜布置固定，其一端处于龙骨内，形成内倒刺，多根内倒刺围成供第二待连接钢筋穿过的通道，所述通道直径小于第二待连接钢筋的直径，另一端处于龙骨外，以形成外倒刺；外倒刺围成的轮廓直径大于灌浆连接段的内腔直径；

所述钢骨架插入灌浆连接段内后，外倒刺抵紧灌浆连接段内壁，通道与钢管过渡段同轴。

优选的，所述非灌浆连接段为圆锥筒形结构，灌浆连接段为圆筒形结构；所述非灌浆连接段的小直径端与灌浆连接段的一端连接，且连接处圆角过渡。

优选的，所述钢管过渡段(7)的一段管体与非灌浆连接段(51)螺纹连接固定。

优选的，在所述灌浆连接段远离非灌浆连接段的一端开设有灌浆孔，另一端向灌浆连接段延伸出一排气孔。

优选的，所述排气孔直径小于灌浆孔直径。

优选的，所述灌浆连接段内壁上还设置有螺旋凸起肋；所述凸起肋自底部至顶部向远离非灌浆连接段的一侧倾斜；所述凸起肋远离非灌浆连接段的一侧为凹弧面，另一侧为凸弧面；所述凸起肋的两侧与灌浆连接段内壁圆角过渡。

优选的，在所述龙骨的多个环向截面固定所述倾斜钢枝，每个截面均布4～8根倾斜钢枝。

优选的，在所述灌浆连接段的筒壁上固定有多个抗剪力件；所述抗剪力件同时与灌浆连接段内部灌浆料和外部混凝土凝结固定。

优选的，所述抗剪力件为固定在灌浆连接段上的螺栓；所述螺栓的螺帽处于灌浆连接段的筒壁外，与外部混凝土凝结固定，螺杆穿过筒壁伸至筒内，与筒内灌浆料凝结固定。

本发明还提供一种抗震装配自锁式半灌浆套筒加工方法，包括以下步骤：

1)灌浆套筒加工

灌浆套筒采用铸造方式加工，一体成型；一端作内螺纹处理，筒体上开设有多个安装孔，备用；

2)钢管过渡段加工

选择合适长度和厚度的钢管作为钢管过渡段；所述钢管过渡段的一端做外螺纹处理，备用；

3)自锁钢骨架加工

先将多根纵向导向钢筋和多根环向固定钢圈焊接成圆柱形龙骨，然后在龙骨的多个环形截面上放射性的倾斜焊接多根倾斜钢枝，以形成内倒刺和外倒刺，备用；

4)装配

先将钢管过渡段与套筒进行螺纹连接固定，然后将将自锁式钢骨架自远离钢管过渡段的一端插入套筒；最后在安装孔内安装抗剪力件。

本发明还提供一种装配式混凝土构件加工方法，包括以下步骤：

1)装配式混凝土构件钢筋骨架绑扎

第一待连接钢筋一端与其他钢筋绑扎固定，形成装配式混凝土构件钢筋骨架，将第一待连接钢筋的另一端插入钢管过渡段的滚压段，通过滚压机械实现钢管过渡段与第一待连接钢筋的连接，从而将自锁式半灌浆套筒预先安装在装配式混凝土构件钢筋骨架中；

2)装配式混凝土构件浇筑

将塑料管接在套筒侧壁灌浆孔和排气孔上并引到构件模板外，然后混凝土布料机开始浇筑混凝土，经过震动平台振捣密实后，即可完成装配式混凝土构件的加工制作；

3)拆模、存放

装配式混凝土构件养护完成后即可拆模、存放。

本发明优点在于：

(1)本发明中灌浆套筒，自锁式钢骨架，钢管过渡段分别加工制作，再组装，可以在工厂批量生产，且易于控制各部件质量，满足行业标准规定；

(2)本发明中灌浆套筒与第一待连接钢筋间接连接，即先将灌浆套筒与钢管过渡段通过螺纹固定连接，再将第一待连接钢筋通过钢管过渡段插入灌浆套筒内，采用滚压方式实现第一待连接钢筋与钢管过渡段的连接，在此过程中，灌浆套筒与钢管过渡段的连接在工厂通过机械操作，易于控制螺纹连接质量，第一待连接钢筋与钢管过渡段直接采用滚压方式连接，不需要将钢筋上的肋剥离干净加工螺纹，工序简单，且易于控制钢筋插入套筒内的长度；

(3)在灌浆套筒内壁设置螺旋凸起肋，螺旋凸起肋其中一侧做凹弧形处理，对灌浆料13具有一定的导向性，另一侧为凸弧形过渡，有助于灌浆料13顺滑的在灌浆套筒内向前推进，不会出现传统灌浆套筒内环形凸起肋造成的灌浆料13节流、气泡的现象，进而保证灌浆料13与灌浆套筒内壁相贴合，灌浆密实，同时该螺旋凸起肋还能提高灌浆套筒与灌浆料13间的接触面积，增加了装配式混凝土构件连接部位抗剪强度；

(4)在灌浆套筒内设置自锁式钢骨架，当第二待连接钢筋插入灌浆套筒时，倾斜钢枝形成的内倒刺卡在第二待连接钢筋的肋上，外倒刺在灌浆套筒内壁螺旋凸起肋上，在倾斜钢枝内形成作用力与反作用力，防止第二待连接钢筋拔出，可以在装配式混凝土构件吊装完毕后即刻保持装配式混凝土构件的稳定性；

(5)本发明在灌浆连接部位增加了自锁式钢骨架，套在第二待连接钢筋上，在灌浆连接部位来提高装配式混凝土构件连接部位强度，从而可降低套筒壁厚，减轻灌浆套筒自重；

(6)在灌浆套筒内设置的自锁式钢骨架同一截面上有4～8个倾斜钢枝，4～8个倾斜钢枝的一端形成圆形截面，可约束第二待连接钢筋在灌浆套筒内的位置，保证第二待连接钢筋与第一待连接钢筋同轴对接；

(7)本发明在结构上增加了抗剪力，增加了灌浆套筒与其周围混凝土的接触面积，增加了装配式混凝土构件连接部位抗剪强度，另外，本发明在生产制作阶段先装自锁式钢骨架再装高强螺栓，伸入到灌浆套筒内的高强螺栓可防止自锁式钢骨架拔出灌浆套筒；

(8)本发明灌浆套筒圆锥筒形结构与圆筒形结构相交面设有一个偏心排气孔，延伸到非灌浆连接段的侧壁，这种结构可保证在进行装配式混凝土构件竖向钢筋连接时灌浆料充满灌浆套筒。

附图说明

图1为本发明实施例1中半灌浆套筒与第一待连接钢筋和第二待连接钢筋的连接轴向剖面结构示意图；

图2为本发明实施例1中半灌浆套筒的轴向剖面结构示意图；

图3为图1的A-A剖结构示意图；

图4为实施例1中钢骨架4的轴向结构示意图；

图5为图4的右视结构示意图；

图6为实施例1中钢管过渡段的结构示意图；

图7为图2中B部细部放大图；

图8为实施例4中装配式混凝土构件装配结构示意图；

图9为实施例4中装配式混凝土构件灌浆结构示意图；

图10为实施例4中垫块的结构示意图。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

实施例1

如图1、图2、图3所示，一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，包括套筒5、钢管过渡段7、自锁式钢骨架4；

套筒5包括非灌浆连接段51和灌浆连接段52；灌浆连接段52壁厚一般为2.0～4.0mm。非灌浆连接段51为圆锥筒形结构，灌浆连接段52为圆筒形结构；非灌浆连接段51的小直径端与灌浆连接段52的一端连接，且连接处圆角过渡。在灌浆连接段52远离非灌浆连接段51的一端开设有灌浆孔521，另一端向非灌浆连接段51延伸出一排气孔511，该排气孔511具体可以为：在非灌浆连接段51的锥体上开设一先竖直后水平的一气孔，该气孔与灌浆连接段52内腔连通，以此保证灌浆时，浆液能抵达灌浆连接段52的最前端。为了确保灌浆充分，本实施例还可以通过将排气孔511直径设计成小于灌浆孔521的直径，从而使注浆量大于溢浆量，从而保证灌浆连接段52内灌浆充实。

如图7所示，灌浆连接段52内壁上还设置有螺旋凸起肋522；凸起肋522自底部至顶部向远离非灌浆连接段51的一侧倾斜；凸起肋522远离非灌浆连接段51的一侧为凹弧面5221，另一侧为凸弧面5222；凸起肋522的两侧与灌浆连接段52内壁圆角过渡。螺旋切线与套筒5中心线夹角为25-60゜，螺旋凸起肋522高度为4-6mm。

在灌浆连接段52的筒壁上开设有多个用于固定抗剪力件2的安装孔，抗剪力件2通过安装孔固定在灌浆连接段52上。安装孔可呈梅花状布置，但不限于此。抗剪力件2可以为多种形式，如抗剪力件2可以为固定在灌浆连接段52上的螺栓；螺栓的螺帽处于灌浆连接段52的筒壁外，与外部混凝土凝结固定，螺杆穿过筒壁伸至筒内，与筒内灌浆料13凝结固定，也可以为固定在筒壁上的片状结构，片状结构一部分处于筒外，一部分处于筒内。通过抗剪力件2与灌浆连接段52内部灌浆料13和外部混凝土凝结固定，从而实现提高混凝土构件装配后抗剪力的目的。

钢管过渡段7为采用壁厚2.5～5.5mm的一段无缝钢管制作，其一段管体作外螺纹处理，非灌浆连接段51内作内螺纹处理，二者通过螺纹连接固定，钢管过渡段7另一段管体伸出非灌浆连接段51外形成与第一待连接钢筋滚压连接的滚压段71。

如图4、图5所示，钢骨架4包括纵向导向钢筋41、倾斜钢枝42、环向固定钢圈43；多根纵向导向钢筋41被多个环向固定钢圈43固定形成圆柱形龙骨；多根倾斜钢枝42沿龙骨环向放射性倾斜布置固定，其一端处于龙骨内，形成内倒刺421，多根内倒刺421围成供第二待连接钢筋穿过的通道，通道直径小于第二待连接钢筋的直径；另一端处于龙骨外，以形成外倒刺422；外倒刺422围成的轮廓直径大于灌浆连接段52的内腔直径。当钢骨架4插入灌浆连接段52内后，外倒刺422抵紧灌浆连接段52内壁，以防止钢骨架4在外力作用下从灌浆连接段52内拔出。通道与钢管过渡段7同轴，以便于第二待连接钢筋12插入时，轻松实现与第一待连接钢筋11对中，且由于内倒刺421与第二待连接钢筋12上的肋抵接，以防止第二待连接钢筋12在外力作用下从钢骨架4中拔出。

本实施例给出的多根纵向导向钢筋41均布在环向固定钢圈43的圆周方向，且在龙骨的多个环向截面固定倾斜钢枝42，每个截面均布4～8根倾斜钢枝42。但不限于此，可以不规则布置，只要能够实现对中和防拔的功能即可。本实施例中，倾斜钢枝42的中间位置与龙骨焊接，一半枝体在龙骨内，一半枝体在龙骨外。倾斜钢枝42对半分为内倒刺421和外倒刺422，以使内倒刺421和外倒刺422的强度相当。

如图1、图6所示，本发明中，第一待连接钢筋11通过滚压方式与钢管过渡段7的滚压段71相连接，钢管过渡段7通过螺纹与灌浆套筒5相连接，灌浆套筒5上的高强螺栓及其内部自锁式钢骨架4、灌浆料13、第二待连接钢筋12间的相互作用，使混凝土、灌浆套筒5、灌浆料13、第二待连接钢筋12形成统一整体，可实现第二待连接钢筋12与装配式混凝土构件的连接，能满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三个地震设防标准，可广泛应用于各类装配式混凝土构件的钢筋连接。

实施例2

一种抗震装配自锁式半灌浆套筒加工方法：包括以下步骤：

步骤1.灌浆套筒5加工

灌浆套筒5采用铸造方式加工，一体成型；一端作内螺纹处理，筒体上开设有多个安装孔，备用；

步骤2.钢管过渡段7加工

选择合适长度和厚度的钢管作为钢管过渡段7；所述钢管过渡段7的一端做外螺纹处理，备用；

步骤3.自锁钢骨架4加工

先将多根纵向导向钢筋41和多根环向固定钢圈43焊接成圆柱形龙骨，然后在龙骨的多个环形截面上放射性的倾斜焊接多根倾斜钢枝42，以形成内倒刺421和外倒刺422，备用；

步骤4.装配

先将钢管过渡段7与套筒5进行螺纹连接固定，然后将自锁式钢骨架4自远离钢管过渡段7的一端插入套筒5；最后在安装孔内安装抗剪力件。

实施例3

一种装配式混凝土构件加工方法，包括以下步骤：

步骤1.装配式混凝土构件钢筋骨架绑扎

第一待连接钢筋11一端与其他钢筋绑扎固定，形成装配式混凝土构件钢筋骨架，将第一待连接钢筋的另一端插入钢管过渡段7的滚压段71，通过滚压机械实现钢管过渡段7与第一待连接钢筋11的连接，从而将自锁式半灌浆套筒5预先安装在装配式混凝土构件钢筋骨架中；

步骤2.装配式混凝土构件浇筑

将塑料管8接在套筒5侧壁灌浆孔521和排气孔511上并引到构件模板外，然后混凝土布料机开始浇筑混凝土，经过震动平台振捣密实后，即可完成装配式混凝土构件的加工制作；

步骤3.拆模、存放

装配式混凝土构件养护完成后即可拆模、存放。

实施例4

如图8、图9所示，装配式混凝土构件现场安装方法：

步骤1.安装准备：在装配式混凝土构件吊装前，依次做好灌浆所需工具和材料配备、连接部位基础面清理、第二待连接钢筋12水平位置和预留长度及吊装设备检查，并根据现场放线做出的标高控制数值，在连接部位基础面上放置可调垫块20进行后续装配式混凝土构件安装时的高度调整；

步骤2.吊装：利用镜子观察将下部第二待连接钢筋12一一对应插入上方装配式混凝土构件的灌浆套筒5内，之后利用塔吊将装配式混凝土构件缓慢放在可调垫块20上；

步骤3.安装位置校正及固定：安装固定装配式混凝土构件的斜支撑，并校正装配式混凝土构件垂直度；

步骤4.灌浆连接区域密封：由于在连接部位基础面放有可调节垫块20，故在连接部位基础面和装配式混凝土构件之间形成灌浆连接区域，采用橡胶条14和座浆料10对灌浆连接区域四周做密封处理，其中橡胶条14做隔层，一方面可作为座浆料10和灌浆料13隔断层，另一方面便于控制座浆料10涂抹深度，灌浆连接区域和各灌浆套筒5内部空间形成灌浆连通腔；

如图10所示，可调节垫块包括底座201，在底座201上开设有螺孔，在螺孔内固定有螺杆202，螺杆202顶部固定有垫片203，通过旋动螺杆202，带动垫片203升降，从而实现垫块20高度可调的目的。

步骤5.灌浆：待座浆料10达到规定养护时间后，在装配式混凝土构件上选定一个灌浆孔521，通过灌浆泵向套筒5内压力灌浆，待灌浆料13从排气孔511溢出时，及时用塞子封堵排气孔511，封堵时灌浆泵一直保持灌浆压力，向套筒5内灌浆，灌浆料13通过灌浆连接区域进入其他灌浆套筒5内，当其他灌浆孔521和排气孔511中有灌浆料13溢出时，及时做好封堵，直至所有灌浆孔521和排气孔511中有灌浆料13溢出并封堵牢固后再停止灌浆，灌浆泵拔出灌浆孔521时，也应立即封堵，此时灌浆料13充满灌浆连通腔，完成灌浆操作；

步骤6.养护：灌浆料13达到设计规定的养护时间后，即可实现装配式混凝土构件的安装。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，其特征在于：包括套筒(5)、钢管过渡段(7)、自锁式钢骨架(4)；

所述套筒(5)包括非灌浆连接段(51)和灌浆连接段(52)；所述钢管过渡段(7)的一段管体固定在非灌浆连接段(51)内，另一段管体伸出非灌浆连接段(51)外形成与第一待连接钢筋(11)滚压连接的滚压段(71)；

在所述灌浆连接段(52)远离非灌浆连接段(51)的一端开设有灌浆孔(521)，在非灌浆连接段(51)上开设有与灌浆连接段(52)内腔连通的排气孔(511)；

所述钢骨架包括纵向导向钢筋(41)、倾斜钢枝(42)、环向固定钢圈(43)；多根纵向导向钢筋(41)与多个环向固定钢圈(43)固定形成圆柱形龙骨；多根所述倾斜钢枝(42)沿龙骨环向放射性倾斜布置固定，其一端处于龙骨内，形成内倒刺(421)，多根内倒刺(421)围成供第二待连接钢筋(12)穿过的通道，所述通道直径小于第二待连接钢筋(12)的直径，另一端处于龙骨外，以形成外倒刺(422)；外倒刺(422)围成的轮廓直径大于灌浆连接段(52)的内腔直径；

所述钢骨架插入灌浆连接段(52)内后，外倒刺(422)抵紧灌浆连接段(52)内壁，通道与钢管过渡段(7)同轴。

2.根据权利要求1所述的一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，其特征在于：所述非灌浆连接段(51)为圆锥筒形结构，灌浆连接段(52)为圆筒形结构；所述非灌浆连接段(51)的小直径端与灌浆连接段(52)的一端连接，且连接处圆角过渡。

3.根据权利要求1或2所述的一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，其特征在于：所述钢管过渡段(7)的一段管体与非灌浆连接段(51)螺纹连接固定。

4.根据权利要求1所述的一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，其特征在于：所述排气孔(511)直径小于灌浆孔(521)直径。

5.根据权利要求1或2所述的一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，其特征在于：所述灌浆连接段(52)内壁上还设置有螺旋凸起肋(522)；所述凸起肋(522)自底部至顶部向远离非灌浆连接段(51)的一侧倾斜；所述凸起肋(522)远离非灌浆连接段(51)的一侧为凹弧面(5221)，另一侧为凸弧面(5222)；所述凸起肋(522)的两侧与灌浆连接段(52)内壁圆角过渡。

6.根据权利要求1或2所述的一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，其特征在于：在所述龙骨的多个环向截面固定所述倾斜钢枝(42)，每个截面均布4～8根倾斜钢枝(42)。

7.根据权利要求1或2所述的一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，其特征在于：在所述灌浆连接段(52)的筒壁上固定有多个抗剪力件；所述抗剪力件同时与灌浆连接段(52)内部灌浆料(13)和外部混凝土凝结固定。

8.根据权利要求7所述的一种抗震装配自锁式半灌浆套筒，其特征在于：所述抗剪力件为固定在灌浆连接段(52)上的螺栓；所述螺栓的螺帽处于灌浆连接段(52)的筒壁外，与外部混凝土凝结固定，螺杆穿过筒壁伸至筒内，与筒内灌浆料(13)凝结固定。