CN108265888B - 一种装配式混凝土竖向构件连接结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种装配式混凝土竖向构件连接结构，包括竖向构件，所述竖向构件内设有竖向受力钢筋，所述竖向构件的上端预埋有用于连接竖向受力钢筋的钢筋连接套筒，所述竖向构件的下端预留有外伸钢筋；所述竖向构件上端面上在所有钢筋连接套筒外一周设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈；所述钢筋连接套筒包括筒身和下端盖，所述筒身的上端开口端面与竖向构件的上端面齐平，所述筒身的下端设有下端盖，所述下端盖上开设有钢筋定位孔，同一个竖向构件内的竖向受力钢筋的上端自下而上穿过所述钢筋定位孔伸入到钢筋连接套筒内。本发明提供了一种工艺简单、质量可控的装配式混凝土竖向构件连接结构及施工方法。

Description

一种装配式混凝土竖向构件连接结构及施工方法

技术领域

本发明涉及混凝土装配技术领域，尤其是涉及一种装配式混凝土竖向构件连接结构及施工方法。

背景技术

混凝土结构是我国建筑领域中应用最广泛的结构体系，它主要有竖向构件与水平构件组成，其中竖向构件是保障结构安全性最重要的构件，在目前广泛推行的以装配式建筑为代表的建筑工业化进程显得尤为重要。

现有的混凝土结构体系中的竖向构件主要包括框架结构中的柱子和剪力墙结构中的剪力墙，此两种构件在现行的装配式混凝土结构均采用套筒加注浆的连接方法，连接面两端的下部构件预留外伸钢筋，上部构件预埋金属套筒，连接时下部构件的外伸钢筋插入上部构件的套筒内，再对套筒内的空隙进行注浆处理，使套筒及连接界面上充满高强注浆材料，达到连接竖向构件的目的。

我国当前的工业化建筑主要引进欧美及日本的技术，采用工厂化预制，在建筑工场组装的方法，其中混凝土结构竖向结构的连接与组装主要通过金属连接套筒加注浆来实现，但由于工艺控制和质量检测方面的问题，对此种连接方式存在较大的争议，主要的争议集中于此种套筒连接内注浆是否密实，采用何种手段可以检验其密实性等。

发明内容

为了克服现有连接套筒加注浆技术存在密实性无法检测的缺陷，本发明提供了一种工艺简单、质量可控的装配式混凝土竖向构件连接结构及施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种装配式混凝土竖向构件连接结构，包括竖向构件，所述竖向构件内设有竖向受力钢筋，所述竖向构件的上端预埋有用于连接竖向受力钢筋的钢筋连接套筒，所述竖向构件的下端预留有外伸钢筋；所述竖向构件上端面上在所有钢筋连接套筒外一周设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈；

所述钢筋连接套筒包括筒身和下端盖，所述筒身的上端开口端面与竖向构件的上端面齐平，所述筒身的下端设有下端盖，所述下端盖上开设有钢筋定位孔，同一个竖向构件内的竖向受力钢筋的上端自下而上穿过所述钢筋定位孔伸入到钢筋连接套筒内，该竖向受力钢筋与钢筋定位孔点焊固定且两者之间还设有密封圈；所述竖向受力钢筋的下端穿出竖向构件形成所述外伸钢筋；所述钢筋连接套筒的开口端即为现场安装钢筋连接端，所述钢筋连接套筒的下端即为预制钢筋连接端；

所述竖向构件包括上预制构件和下预制构件，所述竖向构件的连接指上预制构件和下预制构件的连接，首先向钢筋连接套筒内灌注高强度连接砂浆至溢出，再在连接界面处的下预制构件上端面密封圈范围内填筑高强度连接砂浆，再将上预制构件上的外伸钢筋自上而下伸入到下预制构件上的钢筋连接套筒内，实现竖向连接。

进一步，所述连接界面的中心处还设有剪力槽，所述剪力槽内填筑有高强度连接砂浆。

再进一步，所述钢筋连接套筒还包括钢筋限位肋和插入深度限位肋；

当钢筋连接套筒为对接连接套筒时，所述钢筋定位孔位于所述下端盖的中心处且与下端盖同轴布置；所述钢筋限位肋和插入深度限位肋均分别三个一组径向分布在所述筒身内壁上，所述钢筋限位肋设置有两组，两组钢筋限位肋上下均布在筒身的下部内壁上，且两组钢筋限位肋之间形成用于竖向受力钢筋自下而上穿过的梯形通道，所述梯形通道上端小，下端大；所述插入深度限位肋设置一组且位于两组钢筋限位肋的上方，同时布置在筒身的中部内壁上，该组三个插入深度限位肋之间的径向间隙小于竖向受力钢筋的外径；

当钢筋连接套筒为搭接连接套筒时，所述下端盖上的钢筋定位孔偏置，所述钢筋限位肋设置一个，且布置在钢筋连接套筒的中部偏向预制时直接与钢筋连接套筒连接的竖向受力钢筋一侧，为现场安装时插入连接用外伸钢筋留出较大空间；所述插入深度限位肋设置两个，两个插入深度限位肋分别位于该组钢筋限位肋的上方和下方，且错位布置；该钢筋限位肋与上方的插入深度限位肋之间形成用于下预制构件的竖向受力钢筋自下而上插入的第一通道，且通过上方的插入深度限位肋进行阻挡限位；该钢筋限位肋与下方的插入深度限位肋之间形成用于上预制构件的外伸钢筋自上而下插入的第二通道，且通过下方的插入深度限位肋进行阻挡限位。

一种装配式混凝土竖向构件连接结构的施工方法，包括以下步骤：

预制竖向构件：根据设计要求进行预制，同时在钢筋连接套筒的现场安装钢筋连接端设有防尘端盖；

按设计标高起吊下预制构件，下预制构件外伸钢筋端与已安装完成的框架柱或柱基础连接端对齐，将外伸钢筋插入已安装完成的框架柱上端面的钢筋连接套筒内；

设置竖向构件的斜向支撑，调整竖向构件的各方向偏差后定位；

在下预制构件上端面的密封槽内布设密封圈，在上预制构件起吊安装同时，开启下预制构件上端面的钢筋连接套筒的防尘端盖；将上预制构件下端的外伸钢筋与下预制构件上端面的钢筋连接套筒进行试对接，确定对接可靠后提升上预制构件500mm，且设临时填块稳定上预制构件；向钢筋连接套筒内灌入连接用的高强度连接砂浆至溢出，并在上端面密封圈范围内填筑连接用的高强度连接砂浆至设计厚度；

将2）~4）循环作业，逐层进行竖向构件的装配，结合梁、板的装配、连接、封密直至全部混凝土结构组装完成。

本发明的有益效果主要表现在：本发明对竖向构件的连接工艺进行简化，取消对套筒的注浆工艺，改为套筒灌浆，在确认灌满后插入外伸钢筋，达到受力钢筋有效连接的目的，且能保证受力钢筋连接范围内是充满粘结浆液的。

附图说明

图1是预制构件竖向连接局部示意图。

图2 是对接钢筋连接套筒的结构示意图。

图3是搭接钢筋连接套筒的结构示意图。

图4是连接界面俯视图。

图5是 图4的中A-A局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图5，一种装配式混凝土竖向构件连接结构，包括竖向构件，所述竖向构件内设有竖向受力钢筋，所述竖向构件的上端预埋有用于连接竖向受力钢筋的钢筋连接套筒3，所述竖向构件的下端预留有外伸钢筋6；所述竖向构件上端面上在所有钢筋连接套筒外一周设有密封槽13，所述密封槽13内设有密封圈；

所述钢筋连接套筒3包括筒身9和下端盖7，所述筒身的上端开口端面与竖向构件的上端面齐平，所述筒身9的下端设有下端盖，所述下端盖7上开设有钢筋定位孔，同一个竖向构件内的竖向受力钢筋5的上端自下而上穿过所述钢筋定位孔伸入到钢筋连接套筒3内，该竖向受力钢筋5与钢筋定位孔点焊固定且两者之间还设有密封圈12；所述竖向受力钢筋5的下端穿出竖向构件形成所述外伸钢筋6；所述钢筋连接套筒3的开口端即为现场安装钢筋连接端，所述钢筋连接套筒3的下端即为预制钢筋连接端；

所述竖向构件的竖向连接是指上预制构件1和下预制构件2的连接，先向钢筋连接套筒3内灌注高强度连接砂浆4至溢出，且同时在连接界面处的下预制构件上端面密封圈范围内填筑高强度连接砂浆4进行连接，再将所述上预制构件1上的外伸钢筋自上而下伸入到下预制构件2上的钢筋连接套筒3内。

进一步，所述连接界面的中心处还设有剪力槽14，所述剪力槽14内填筑有高强度连接砂浆4。

再进一步，所述钢筋连接套筒3还包括钢筋限位肋10和插入深度限位肋11；

当钢筋连接套筒为对接连接套筒时，所述钢筋定位孔位于所述下端盖的中心处且与下端盖同轴布置；所述钢筋限位肋和插入深度限位肋均分别三个一组径向分布在所述筒身内壁上，所述钢筋限位肋设置有两组，两组钢筋限位肋上下均布在筒身的下部内壁上，且两组钢筋限位肋之间形成用于竖向受力钢筋自下而上穿过的梯形通道，所述梯形通道上端小，下端大；所述插入深度限位肋设置一组且位于两组钢筋限位肋的上方，同时布置在筒身的中部内壁上，该组三个插入深度限位肋之间的径向间隙小于竖向受力钢筋的外径；

当钢筋连接套筒为搭接连接套筒时，所述下端盖上的钢筋定位孔偏置，所述钢筋限位肋设置一个，且布置在钢筋连接套筒的中部偏向预制时直接与钢筋连接套筒连接的竖向受力钢筋一侧；所述插入深度限位肋设置两个，两个插入深度限位肋分别位于该钢筋限位肋的上方和下方，且错位布置；该钢筋限位肋与上方的插入深度限位肋之间形成用于下预制构件的竖向受力钢筋自下而上插入的第一通道，且通过上方的插入深度限位肋进行阻挡限位；该钢筋限位肋与下方的插入深度限位肋之间形成用于上预制构件的外伸钢筋自上而下插入的第二通道，且通过下方的插入深度限位肋进行阻挡限位。

所述钢筋连接套筒包括对接钢筋连接套筒和搭接连接套筒，其中对接连接套筒用于构件预制时直接连接套筒的钢筋与现场安将时插入套筒的钢筋是同轴线的；搭接连接钢筋则是不同轴线的，且在水平方向部分重叠。两种不同用途的套筒具有不同的钢筋限位肋和插入深度限位肋。

本项发明的目的为了解决目前现有连接套筒连接内注浆是否密实、采用何种手段可以检验其密实性等问题。

本发明的基本原理很简单，就是利用粘结钢筋用高强度连接砂浆的自重作用，使套筒内保证灌满浆液。

本发明的核心是改变现流行的装配式混凝土竖向构件的预埋方式，将金属套筒从上部构件的下端口移至下部构件的上端口，而将下部构件上端的外伸钢筋换到上部构件的下端。

本发明的技术方案是建立在现行装配混凝土结构的基础上提出的，现以装配式混凝土框架结构中竖向构件柱为例说明本发明的技术方案，对于剪力墙结构中的剪力墙构件的连接技术方法也相类似。本方案中所涉及的钢筋除特别说明的以外，均是指预制混凝土柱的竖向受力钢筋，所述的连接套筒或套筒均是指连接竖向受力钢筋用的钢筋连接套筒。

预制的钢筋混凝土柱一般在每层楼标高处相连接，竖向构件的预制一般分两类，一类是全预制构件；一类是在梁柱相交的节点位置采用现浇混凝土，柱身采用预制混凝土。对于每一项工程，可以同时具有两类构件，也可以只有一类构件。

首先根据建筑设计和装配式混凝土结构设计确定柱的具体尺寸、钢筋配置、混凝土品质要求和预制、连接所采用的类别。现根据框架结构全预制柱构件制作与连接的不同方式，分别说明具体技术方案如下：

1.柱构件的预制

1）根据设计要求，在预制厂内预制混凝土柱，将建筑物按楼层标高划分不同的上柱、下柱及连接界面标高，作为构件的基本标识参数。

2）每个预制柱构件均有两端，其中一端是与预埋钢筋连接套筒端，另一端为预留外伸钢筋端。在现场连接时，预埋连接套筒端为该构件的上端，也是连接界面的下端；而预留外伸钢筋端为下端，也就是连接界面的上端。对于不同标高上的连接界面，是预制柱构件上端即连接套筒端与预制柱构件的下端即外伸钢筋端相连接。

3）确定钢筋连接方式及相应的套筒类型。钢筋连接套筒主要有两种，一种是对接连接套筒，另一种是搭接连接套筒。对接连接套筒和搭接套筒均应符合现行套筒技术标准关于套筒长度、净直径等方面的参数要求。钢筋连接套筒两端的构造要符合本发明的要求，本发明的钢筋连接套筒两端构造分为预制时预制钢筋连接端和现场安装时现场安装钢筋连接端。其中现场安装时钢筋连接端，不论是对接连接套筒还是搭接连接套筒均一样，设简易防尘端盖，防止灰尘落入套筒内；而预制钢筋连接端有不同的构造，对于对接链接套筒，套筒下端盖上设有位于套筒中心的钢筋定位孔。对于搭接连接套筒，套筒下端盖上设有偏置的钢筋定位孔，且同截面上各钢筋的偏置方向取一致，与现场安装钢筋相连接端外伸钢筋的偏置方向相反，并在预制柱表面作出明确标记，以便准确地连接安装。

4）按设计要求确定钢筋的规格和长度，制作预制柱钢筋笼，将预制竖向受力钢筋插入钢筋定位孔，正确定位后将下端盖与钢筋点焊固定，各钢筋连接套筒的现场安装钢筋连接端口与预制柱上端面相平齐，并加盖防尘端盖。

5）柱构件预留外伸钢筋一端的长度根据钢筋的直径及连接形式，按设计要求确定。

6）预制混凝土柱构件的端面剪力槽按现行设计标准布设，且不采用全截面通槽方式，在柱截面外边缘设密封橡胶圈槽，槽深及橡胶密封圈粗细应与柱截面不平整度相适应。

7）整模、浇筑预制柱混凝土成型。

8）对于梁柱节点采用现浇混凝土的框架预制柱，柱构件的竖向连接面、预制柱内的钢筋和钢筋连接套筒的设置与上述全预制柱一样，只是混凝土浇筑高度只到节点下缘，此时的预制柱构件两端均留出外伸钢筋，其中上端留出的是节点范围的受力钢筋及相应的钢筋连接套筒，下端与全预制柱一样，仍然是外伸的连接钢筋。两端的预留外伸钢筋及套筒均应得到可靠的保护。

2.柱构件的现场连接

1）按设计标高起吊下柱，下柱外伸钢筋端即下端与已安装完成的框架柱或柱基础连接端对齐，将外伸钢筋插入已安装完成的框架柱上端面的钢筋连接套筒内。

2）设置柱的斜向支撑，调整柱的各方向偏差后定位。

3）在预制柱上端面的密封槽内布设橡胶密封圈，在下一个柱起吊安装同时，开启上端面的钢筋连接套筒防尘端盖，向套筒内灌入连接用高度砂浆至溢出，并在上端面密封圈范围内填筑连接用高强度连接砂浆至设计厚度。

4）将1）～3）循环作业，逐层进行柱构件的装配，结合梁、板的装配、连接、封密直至全部混凝土结构组装完成。

具体实施例，以对接钢筋连接方式全预制混凝土框架柱为例进一步说明本发明的具体实施方案，

1）根据设计要求，确定混凝土柱的各部尺寸，钢筋牌号及直径D，选用对应的连接钢筋套筒，具体根据对接方式和连接钢筋直径D，按技术规程确定套筒的尺寸：L、A、B和Ф，L为套筒长度，A为套筒内直径，B为套筒外直径，C为下端盖上的钢筋定位孔直径，C=(D+3)mm。

2）制作模板、模具。将每根柱截面上的外伸钢筋6从预制构件柱一侧的端模板穿出且进行必要的保护；钢筋的上端插入钢筋连接套筒3的定位端盖7，与钢筋轴心对中后将下端盖与钢筋点焊固定位置，盖上连接套筒的防尘端盖8；将柱中竖向钢筋通过箍筋连成整体钢筋笼，且使连接套筒的现场连接端贴紧预制构件柱的另一侧端模板。

3）逐个构件浇筑混凝土、脱模、标识、养护、检验、运至施工现场。

4）现以一层柱的安装为例说明现场吊装过程，在现场浇筑基础混凝土结构时将柱位置确定并布设相应的柱钢筋连接套筒3，布设方法与预制工厂制作工艺相似，确保各钢筋连接套筒3的位置正确，且上部连接端口相当于预制柱构件的上端面，保持水平。将一层预制构件下端的外伸钢筋与基础上端面的钢筋连接套筒进行试对接，确定对接可靠后提升上预制构件约500mm左右，且设临时填块稳定上预制构件；向基础上端口的钢筋连接套筒内灌入高强度连接砂浆4，且在基础上端面上同样填筑高强度连接砂浆4。连接套筒内灌筑的、端面上填筑的高强度连接砂浆4应符合此类砂浆的技术规范要求，且其强度性能要高于预制构件的混凝土强度性能。

5）在基础上端面同样设有密封槽13，根据柱截面大小选用直径k≥10mm的高性能橡胶密封圈，且e≯k/2mm，f>5mm，g=(k+2)mm；其中ｅ为密封槽深度，f为密封槽距柱边缘距离，g为密封槽宽度。

6）再次起吊装第一层装配式框架柱，撤除木填块，将预制柱下端面外伸钢筋6插入基础上端口的钢筋连接套筒3内，并设置、调整柱的斜支撑，使预制柱正确就位。

7）装配二层梁、板结构，组成第一层装配式混凝土结构层。

8）待首层装配式结构强度达到设计要求后，逐层循环吊装预制混凝土构件，直至整体结构安装完毕。

本项发明简化了现行装配式混凝土结构中竖向构件的连接方式，废除了传统连接套筒的注浆工艺。

本发明可以通过材料检验来保证连接质量，大大简化了工程质量的监控方法。

Claims (3)

1.一种装配式混凝土竖向构件连接结构，其特征在于：包括竖向构件，所述竖向构件内设有竖向受力钢筋，所述竖向构件的上端预埋有用于连接竖向受力钢筋的钢筋连接套筒，所述竖向构件的下端预留有外伸钢筋；所述竖向构件上端面上在所有钢筋连接套筒外一周设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈；

所述钢筋连接套筒包括筒身和下端盖，所述筒身的上端开口端面与竖向构件的上端面齐平，所述筒身的下端设有下端盖，所述下端盖上开设有钢筋定位孔，同一个竖向构件内的竖向受力钢筋的上端自下而上穿过所述钢筋定位孔伸入到钢筋连接套筒内，该竖向受力钢筋与钢筋定位孔点焊固定且两者之间还设有密封圈；所述竖向受力钢筋的下端穿出竖向构件形成所述外伸钢筋；所述钢筋连接套筒的开口端即为现场安装钢筋连接端，现场安装钢筋连接端设有防尘端盖，所述钢筋连接套筒的下端即为预制钢筋连接端；

所述竖向构件包括上预制构件和下预制构件，所述竖向构件的连接指上预制构件和下预制构件的连接，首先向钢筋连接套筒内灌注高强度连接砂浆至溢出，再在连接界面处的下预制构件上端面密封圈范围内填筑高强度连接砂浆，再将上预制构件上的外伸钢筋自上而下伸入到下预制构件上的钢筋连接套筒内，实现竖向连接；

所述钢筋连接套筒还包括钢筋限位肋和插入深度限位肋；

当钢筋连接套筒为对接连接套筒时，所述钢筋定位孔位于所述下端盖的中心处且与下端盖同轴布置；所述钢筋限位肋和插入深度限位肋均分别三个一组径向分布在所述筒身内壁上，所述钢筋限位肋设置有两组，两组钢筋限位肋上下均布在筒身的下部内壁上，且两组钢筋限位肋之间形成用于竖向受力钢筋自下而上穿过的梯形通道，所述梯形通道上端小，下端大；所述插入深度限位肋设置一组且位于两组钢筋限位肋的上方，同时布置在筒身的中部内壁上，该组三个插入深度限位肋之间的径向间隙小于竖向受力钢筋的外径；

当钢筋连接套筒为搭接连接套筒时，所述下端盖上的钢筋定位孔偏置，所述钢筋限位肋设置一个，且布置在钢筋连接套筒的中部偏向预制时直接与钢筋连接套筒连接的竖向受力钢筋一侧；所述插入深度限位肋设置两个，两个插入深度限位肋分别位于该钢筋限位肋的上方和下方，且错位布置；该钢筋限位肋与上方的插入深度限位肋之间形成用于下预制构件的竖向受力钢筋自下而上插入的第一通道，且通过上方的插入深度限位肋进行阻挡限位；该钢筋限位肋与下方的插入深度限位肋之间形成用于上预制构件的外伸钢筋自上而下插入的第二通道，且通过下方的插入深度限位肋进行阻挡限位。

2.如权利要求1所述的一种装配式混凝土竖向构件连接结构，其特征在于：所述连接界面的中心处还设有剪力槽，所述剪力槽内填筑有高强度连接砂浆。

3.一种基于权利要求1所述的装配式混凝土竖向构件连接结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：

（1）预制竖向构件：根据设计要求进行预制，同时在钢筋连接套筒的现场安装钢筋连接端设有防尘端盖；

（2）按设计标高起吊下预制构件，下预制构件外伸钢筋端与已安装完成的框架柱上端面的钢筋连接套筒上端口对齐，将外伸钢筋插入已安装完成的框架柱上端面的钢筋连接套筒内；

（3）设置竖向构件的斜向支撑，调整竖向构件的各方向偏差后定位；

（4）在下预制构件上端面的密封槽内布设密封圈；在上预制构件起吊安装同时，开启下预制构件上端面的钢筋连接套筒的防尘端盖，将上预制构件下端的外伸钢筋与下预制构件上端面的钢筋连接套筒进行试对接，确定对接可靠后提升上预制构件500mm，且设临时填块稳定上预制构件；向钢筋连接套筒内灌入连接用的高强度连接砂浆至溢出，并在上端面密封圈范围内填筑连接用的高强度连接砂浆至设计厚度；

（5）将（2）~（4）循环作业，逐层进行竖向构件的装配，结合梁、板的装配、连接、封密直至全部混凝土结构组装完成。