CN108425442B - 砼预制墙板与钢柱的连接结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其技术方案要点包括型钢柱和砼预制墙板，所述型钢柱竖直设置，型钢柱四个侧面的至少两个方向设置有砼预制墙板，砼预制墙板与型钢柱组成一字型、L型、T字型或十字型墙体结构；型钢柱与砼预制墙板之间设置有后浇带；型钢柱的四个侧面垂直固接有水平伸出的连接钢筋，砼预制墙板靠近型钢柱的端面设置有预埋钢筋，预埋钢筋一部分位于墙体内，一部分伸入后浇带；连接钢筋与预埋钢筋固定连接后，被埋在后浇带混凝土中。本发明使砼预制墙板与钢柱的连接整体性好，更加稳固。
Description
技术领域
本发明涉及装配式建筑中的一种墙板连接结构，特别涉及一种砼预制墙板与钢柱的连接结构及其施工方法。
背景技术
在建筑施工过程进行砼预制墙板的安装过程中，常采用在砼预制墙板上设置钢板或钢筋等金属材料与H型钢等钢柱焊接或栓接，以实现砼预制墙板的固定安装，但是，相邻两块砼预制墙板之间没有连接，使得预制板与钢结构的连接节点存在整体性差和抗震性差的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，能够使砼预制墙板与钢柱的连接整体性好，更加稳固。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，包括型钢柱和砼预制墙板，所述型钢柱竖直设置，型钢柱四个侧面的至少两个方向设置有砼预制墙板，砼预制墙板与型钢柱组成一字型、L型、T字型或十字型墙体结构；型钢柱与砼预制墙板之间设置有后浇带；型钢柱的四个侧面垂直固接有水平伸出的连接钢筋，砼预制墙板靠近型钢柱的端面设置有预埋钢筋，预埋钢筋一部分位于墙体内，一部分伸入后浇带；连接钢筋与预埋钢筋固定连接后，被埋在后浇带混凝土中。
通过采用上述技术方案，采用连接钢筋和预埋钢筋的方式将砼预制墙板和钢柱进行了有效连接，同时在二者之间设置后浇带，使砼预制墙板和钢柱连接成整体，提高了整个墙体的稳固性和抗震性。此外，钢柱四周被后浇带混凝土包裹，能够防止钢柱生锈，同时提高了钢柱的耐火性能；在浇筑混凝土增强型钢柱的受力能力的情况下可将型钢柱的型号相应改小，达到经济节约的效果。
优选的，所述所述型钢柱为H型钢，所述型钢柱的腹板和/或翼缘板的外表面焊接有连接钢筋。
通过采用上述技术方案，H型钢有较好的受力性能，适合作为结构柱。
优选的，连接钢筋和预埋钢筋相互连接的端头设置为扩大头，连接钢筋和预埋钢筋用套筒连接，套筒上开设有供混凝土浆液进入的进浆孔。
通过采用上述技术方案，减少了现场焊接操作，而且套筒安装方便，连接可靠。
优选的，所述后浇带内设置有多根通筋和多道箍筋，所述多根通筋将套筒包围在内部。
通过采用上述技术方案，浇筑混凝土后，由于受到多条通筋的约束，使得套筒周围的混凝土更加稳固，从而提高了套筒连接的可靠性。
优选的，所述H型钢的腹板上开设有若干穿孔，位于腹板两侧的后浇带混凝土通过所述穿孔连通。
通过采用上述技术方案，腹板两侧的混凝土可以通过穿孔流通，使得浇筑混凝土过程中，型钢柱两侧受力均匀，不会因偏压而影响其垂直度。
优选的，所述穿孔内设置插接筋，插接筋两端分别与型钢柱两侧的砼预制墙板的预埋钢筋连接。
优选的，插接筋两端设置有扩大头，插接筋与预埋钢筋用套筒连接。
通过采用上述技术方案，安装时方便对位，操作更加灵活。
优选的，H型钢包括双层腹板，双层腹板与两块翼缘板之间形成空腔，空腔内灌注有混凝土。
通过采用上述技术方案，使得H型钢具有更好的抗压抗扭性能，从而进一步提高结构的整体强度和抗震性能。
优选的，所述翼缘板上开设有穿孔。
通过采用上述技术方案，砼预制墙板为十字型设置时，插接筋穿过穿孔后，两端分别与型钢柱两侧的砼预制墙板的预埋钢筋连接，使得十字型墙体的整体性更好。
优选的，两块翼缘板的两端向内弯折形成第一加强板，所述第一加强板与腹板平行，沿翼缘板的长度方向通长设置，第一加强板的宽度小于腹板宽度的1/2；所述第一加强板的端头向腹板方向弯折形成第二加强板，所述第二加强板与腹板垂直。
通过采用上述技术方案，形成了类似钢管混凝土的结构，从而提高了混凝土和型钢复合柱的抗压、抗弯能力。
优选地，所述砼预制墙板一侧设置有与所述砼预制墙板长度相同的第一保温层板，相邻两块第一保温层板之间连接有第二保温层板；所述第一保温层板远离砼预制墙板一侧的两端均开设有搭接缺口，所述第二保温层板两端设置有与所述搭接缺口形状、大小均相同的搭接条，所述搭接条搭接在搭接缺口上。
通过采用上述技术方案，节约模板用量；减少了在墙外进行保温板的二次施工的工序，提高了施工效率；第二保温层板可对型钢柱起到防腐的效果，并且可防止型钢柱发生冷热桥效应。
本发明的另一个目的是提供一种砼预制墙板与钢柱的连接结构的施工方法，使墙板安装简便快捷，且安装的墙板整体性好，结构稳固。
一种砼预制墙板与钢柱的连接结构的施工方法，包括以下施工步骤：
步骤a、将砼预制墙板竖立在型钢柱两侧；
步骤b、将连接钢筋与预埋钢筋相互连接；
步骤c、安装后浇带模板，浇筑后浇带混凝土。
通过采用上述技术方案，使墙板安装简便快捷，且安装的墙板整体性好，结构稳固。
综上所述，本发明具有以下技术效果：
1、砼预制墙板与型钢柱相互连接，形成的墙体整体性好，抗震性能好；
2、套筒连接减少了焊接操作，具有安装方便节约工时和不受天气影响的优点；
3、穿孔和插接筋的设置，使安装和浇筑等施工更加方便高效；
4、通过保温一体板的设置，不仅节约模板，并且可防止型钢柱发生冷热桥效应；减少二次施工，提高了建筑施工效率。
附图说明
图1是砼预制墙板与钢柱连接结构整体示意图；
图2是砼预制墙板与钢柱连接结构截面示意图；
图3是连接钢筋与预埋钢筋采用套筒连接的结构示意图；
图4是T字型墙体连接结构示意图；
图5是十字型墙体连接结构示意图；
图6是L字型墙体连接结构示意图；
图7是设置有通筋和箍筋的墙体连接结构示意图；
图8是型钢腹板上设置有穿孔及墙体设置有保温层的连接结构示意图；
图9是设置有加强板的型钢柱的连接结构示意图；
图10是型钢腹板上设置有穿孔的墙体连接结构示意图；
图11是设置双腹板的H型钢与墙体连接结构示意图；
图12是双腹板翼缘板上开设穿孔的十字型墙体连接结构示意图；
图13是缩口式钢筋连接套筒中筒体的结构示意图；
图14是缩口的端面示意图；
图15是套筒和连接钢筋的配合示意图；
图16是缩口式钢筋连接套筒与预制柱的连接关系示意图；
图17是分体式筒体的结构示意图；
图18是分体式筒体和预制柱的连接关系示意图；
图19是外伸入卡件式套筒的结构示意图；
图20是外伸入卡件式套筒与连接钢筋的装配示意图。
附图标记：1、型钢柱；11、空腔；12、连接钢筋；13、腹板；14、翼缘板；15、第一加强板；16、第二加强板；17、穿孔；
2、砼预制墙板；21、预埋钢筋；4、插接筋；5、后浇带；51、通筋；52、箍筋；
6、筒体；61、缩口；611、过渡圆锥面；62、进浆孔；63、连接板；631、连接孔； 65、卡接块；651、卡接孔；66、弹片；
7、第一保温层板；71、搭接缺口；8、第二保温层板；81、搭接条；
101、套筒；102、连接筋；103、扩大头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例一：
一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，如图1与图2所示，包括型钢柱1和砼预制墙板2，其特征在于，所述型钢柱1竖直设置，砼预制墙板2设置于型钢柱1的两侧，与型钢柱1组成一字型的墙体结构。型钢柱1与砼预制墙板2之间设置有后浇带5。型钢柱1可以是方钢、工字钢、H型钢等，下文以H型钢为例进行说明。型钢柱1的腹板13垂直固接有水平伸出的连接钢筋12，砼预制墙板2靠近型钢柱1的端面设置有预埋钢筋21，预埋钢筋21一部分位于墙体内，一部分伸入后浇带5。安装时，连接钢筋12与预埋钢筋21对位，并固定连接，可以是焊接，然后在后浇带5浇筑混凝土，将型钢柱1与连接钢筋12及预埋钢筋21埋在其中。
该技术方案采用连接钢筋12和预埋钢筋21的方式将砼预制墙板2和钢柱进行了有效连接，同时在二者之间设置后浇带5，使砼预制墙板2和钢柱连接成整体，提高了整个墙体的稳固性和抗震性。此外，钢柱四周被后浇带5混凝土包裹，能够防止钢柱生锈，同时提高了钢柱的耐火性能。
如图3所示，为了减小现场的焊接操作，连接钢筋12和预埋钢筋21相互连接的端头设置为扩大头103（图中未示出），连接钢筋12和预埋钢筋21用套筒101连接，套筒101上开设有供混凝土浆液进入的进浆孔62。安装套筒101后，后浇带5浇筑混凝土时，混凝土浆液从进浆孔62进入套筒101内，即实现了连接钢筋12与预埋钢筋21的连接。（套筒101的具体结构及连接方式在最后段落进行介绍）
如图4所示，三块砼预制墙板2为T字型设置，型钢柱1位于三块砼预制墙板2之间。型钢柱1的腹板13的两侧及靠近第三块砼预制墙板2的翼缘板14的外表面固接有连接钢筋12，连接钢筋12分别与三块砼预制墙板2的预埋钢筋21焊接或用套筒101连接。
同理，如图5所示，四块砼预制墙板2为十字型设置，型钢柱1位于中间。如图6所示，两块砼预制墙板2为L型设置，位于在房屋的拐角处，型钢柱1位于拐角后浇带5中，同样用连接钢筋12与预埋钢筋21将砼预制墙板2与型钢柱1连接成整体。
如图7所示，进一步地，为了使连接节点更加牢固，后浇带5内，型钢柱1与砼预制墙板2之间均设置有四根通筋51和多道箍筋52，通筋51沿后浇带5长度方向设置，箍筋52将四条通筋51箍设连接，四根通筋51将套筒101包围在内部。浇筑混凝土后，由于受到多条通筋51的约束，使得套筒101周围的混凝土更加稳固，从而提高了套筒101连接的可靠性。
如图8所示，当砼预制墙板2为外建筑外墙板时，砼预制墙板2的外侧面设置有与砼预制墙板2长度相同的第一保温层板7，第一保温层板7远离砼预制墙板2一侧的两端均开设有搭接缺口71。相邻两块第一保温层板7之间（即后浇带5的侧面位置）连接有第二保温层板8，第二保温层板8两端设置有与搭接缺口71形状、大小均相同的搭接条81，搭接条81搭接在搭接缺口71上后，形成外墙的整个保温体系。该方案有如下好处：一是施工过程中，第二保温层板8可以作为后浇带5的外侧模板使用，从而节约模板用量；二是将砼预制墙板2加工成保温一体化板，不需要在后期在墙外进行保温板的二次施工，节约了工序，提高了施工效率。
如图9所示，两块翼缘板14的两端向内弯折形成第一加强板15，所述第一加强板15与腹板13平行，沿翼缘板14的长度方向通长设置，第一加强板15的宽度小于腹板13宽度的1/2；所述第一加强板15的端头向腹板13方向弯折形成第二加强板16，所述第二加强板16与腹板13垂直。该结构的设置提高了H型钢的抗扭性能，而且后浇带5位于H型钢内的部分，被第一加强板15和第二加强板16围裹，形成了类似钢管混凝土的结构，从而提高了混凝土和型钢复合柱的抗压、抗弯能力。
实施例二：
如图8与图10所示，H型钢的腹板13上开设有若干穿孔17，位于腹板13两侧的后浇带5混凝土通过所述穿孔17连通，从而避免了施工过程中，由于腹板13两侧混凝土浇筑速度不均匀对型钢柱1造成的侧压力。
穿孔17内可以设置插接筋4，插接筋4两端分别与型钢柱1两侧的砼预制墙板2的预埋钢筋21连接。插接筋4相比实施例一中的连接钢筋12，安装时方便对位，操作更加灵活。
进一步地，插接筋4两端设置有扩大头103，插接筋4与预埋钢筋21用套筒101连接。
如图11所示，H型钢包括两块腹板13和两块翼缘板14，两块腹板13相互平行，两块腹板13与两块翼缘板14组成了空腔11，空腔11内灌注有混凝土。双腹板设置及空腔11内灌注混凝土，使得H型钢具有更好的抗压抗扭性能，从而进一步提高结构的整体强度和抗震性能。
如图12所示，当砼预制墙板2为十字型设置时，双腹板H型钢的翼缘板14上开设有穿孔17。插接筋4穿过穿孔17后，两端分别与型钢柱1两侧的砼预制墙板2的预埋钢筋21连接。
实施例三：
一种砼预制墙板2与钢柱的连接结构的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
步骤a、将砼预制墙板2竖立在型钢柱1两侧；
步骤b、将连接钢筋12与预埋钢筋21相互连接焊接或用套筒101连接；
或者在穿孔17内穿入插接筋4，将插接筋4与预埋钢筋21焊接或用套筒101连接；
步骤c、在后浇带5内部安装通筋51和箍筋52，使多根通筋51将套筒101包围；
步骤d、安装后浇带5模板；
当砼预制墙板2为外墙时，在相邻两块第一保温层板7之间粘贴第二保温层板8，使第二保温层板8的搭接条81搭接在搭接缺口71上；
步骤e、浇筑后浇带5混凝土。
套筒结构及其连接方法介绍：
套筒101可以采用缩口式钢筋套筒和外伸入卡件式套筒。
（由于上文中的连接钢筋、预埋钢筋和插接筋均设置有扩大头103，所以下文中的连接筋102代表以上三种钢筋进行说明。套筒101两侧的构件以砼预制墙板2为例进行说明）
缩口式钢筋套筒：
如图13所示，缩口式钢筋套筒包括筒体6和一体连接于筒体6两端的缩口61，筒体6上开设有若干个均匀分布的进浆孔62，便于水泥浆流入筒体6内部；结合图14，缩口61为圆口，缩口61内壁为圆锥面状，圆锥面较大的一端朝向筒体6的内部；结合图15，缩口式钢筋套筒的连接结构由连接筋102和筒体6组成，连接筋102一端预埋固定连接在砼预制墙板2内部，另一端露在砼预制墙板2外面且在远离砼预制墙板2的一端端部一体连接有扩大头103，扩大头103的外壁径向尺寸大于连接筋102的外壁径向尺寸且小于缩口61的内壁径向尺寸，扩大头103可从缩口61伸入筒体6内部。
如图16所示，水泥浆从进浆孔62流入筒体6内部并且凝固形成混凝土之后，扩大头103可以被固定在筒体6内部，可以限制筒体6两端的连接筋102朝相互远离的方向运动拔出筒体6，从而对两端的砼预制墙板2（图16中连接筋102远离筒体6一端的矩形块状结构为砼预制墙板2的示意图）进行连接，提高两个砼预制墙板2之间的连接强度。扩大头103靠近连接筋102的一端为圆台面状，扩大头103靠近砼预制墙板2的一端小于另一端；为便于叙述，缩口61的圆锥面定义为过渡圆锥面611，缩口61与筒体6端部之间通过过渡圆锥面611一体连接，在连接筋102受到拔出筒体6方向的作用力之后，圆台面挤混凝土，混凝土将挤压作用力（如图16中F箭头所指的方向为作用力方向的示意图）传递给过渡圆锥面611，过渡圆锥面611产生的反作用力对扩大头103具有沿径向的分力，沿径向压紧扩大头103，因此，过渡圆锥面611可以使筒体6和内部的混凝土承载更大的载荷，提高连接筋102以及扩大头103与筒体6之间的连接强度。
与现有灌浆套筒相比，该套筒不需要单独的灌浆操作，而是在浇筑混凝土时，混凝土浆液进入筒体6即完成连接筋102的连接，操作更加方便而且不需要专门的灌浆材料，节约成本。此外，由于该方案是靠压力传递，相比灌浆套筒依靠灌浆料与钢筋之间的黏结咬合，连接更加可靠。
与钢筋焊接相比，该套筒不需要专门的焊接设备，操作更加灵活且不受天气影响。
缩口61的形状可以是圆形，也可以是方形、长条形和椭圆形等多种形状，扩大头103的截面与缩口61的形状相适配。为了使扩大头103的压力通过混凝土有效传递至筒体6上，缩口61的尺寸比扩大头103的尺寸大1~5mm即可，优选2~3mm。
如图17和图18所示，筒体6具有分体结构，可以沿轴向拆分为两半。两半筒体6相互靠近的一端外侧表面均固定连接有连接板63，连接板63上均开设有连接孔631，两半筒体6相互对接拼合后，连接板63上的连接孔631可相互对齐，可通过将销或螺栓等插销件同时插入两个相互对齐的连接孔631内，对两个连接板63进行销接，限制两半筒体6朝相互远离的方向相互分离。
当两个砼预制墙板2之间的距离比较小时，预埋在砼预制墙板2内部的连接筋102相互靠近的一端的端面之间的距离也比较小，可以将筒体6拆分为两半，先将其中一半筒体6套入在其中一个连接筋102上，再将另一半筒体6套接在连接筋102上，最后在将两半筒体6沿连接筋102的轴向且朝相互靠近的方向滑动，使连接板63上的连接孔631相互对齐，通过插销件插入连接孔631使两半筒体6拼合在一起。
外伸入卡件式套筒:
如图19与图20所示，外伸入卡件式套筒包括筒体6、卡接块65、弹片66，筒体6的两端均开设有供卡接块65插接的卡接孔651，筒体6上开设有进浆孔62。弹片66一端与筒体6的外侧面相固定连接，弹片66的另一端与卡接块65位于筒体6外侧的一端相固定连接。
连接筋102一端固定连接有扩大头103，扩大头103的径向尺寸大于连接筋102的径向尺寸，扩大头103可从筒体6的端口插入筒体6内部。插入过程中，扩大头103推动卡接块65朝远离筒体6中心轴线的方向运动时带动弹片66发生弹性变形，在扩大头103越过卡接块65之后，弹片66逐渐恢复形变插入筒体6复位，限制扩大头103拔出筒体6。
当筒体6周围的后浇带浇筑混凝土时，水泥浆可从筒体6的两端口和进浆孔62流入筒体6内部，水泥浆凝固之后形成固态混凝土，使连接筋102固定在筒体6内部，从而实现两根连接筋102的连接。
此外，需要指出的是，套筒可以采用本申请人于2018年4月8号提交的4个套筒相关的实用新型专利，申请号分别为201810306670.4、201810307419.X、201810307420.2和201810307967.2。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，包括型钢柱（1）和砼预制墙板（2），其特征在于，所述型钢柱（1）竖直设置，型钢柱（1）四个侧面的至少两个方向设置有砼预制墙板（2），砼预制墙板（2）与型钢柱（1）组成一字型、L型、T字型或十字型墙体结构；
型钢柱（1）与砼预制墙板（2）之间设置有后浇带（5）；
型钢柱（1）的四个侧面垂直固接有水平伸出的连接钢筋（12），砼预制墙板（2）靠近型钢柱（1）的端面设置有预埋钢筋（21），预埋钢筋（21）一部分位于墙体内，一部分伸入后浇带（5）；
连接钢筋（12）与预埋钢筋（21）固定连接后，被埋在后浇带（5）混凝土中；
所述型钢柱（1）为H型钢，所述型钢柱（1）的腹板（13）和/或翼缘板（14）的外表面焊接有连接钢筋（12）；
连接钢筋（12）和预埋钢筋（21）相互连接的端头设置为扩大头（103），连接钢筋（12）和预埋钢筋（21）用套筒（101）连接，套筒（101）上开设有供混凝土浆液进入的进浆孔。
2.根据权利要求1所述的一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其特征在于，所述后浇带（5）内设置有多根通筋（51）和多道箍筋（52），所述多根通筋（51）将套筒（101）包围在内部。
3.根据权利要求1所述的一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其特征在于，所述H型钢的腹板（13）上开设有若干穿孔（17），位于腹板（13）两侧的后浇带（5）混凝土通过所述穿孔（17）连通。
4.根据权利要求3所述的一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其特征在于，所述穿孔（17）内设置插接筋（4），插接筋（4）两端分别与型钢柱（1）两侧的砼预制墙板（2）的预埋钢筋（21）连接。
5.根据权利要求4所述的一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其特征在于，插接筋（4）两端设置有扩大头（103），插接筋（4）与预埋钢筋（21）用套筒（101）连接。
6.根据权利要求1所述的一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其特征在于，H型钢包括双层腹板（13），双层腹板（13）与两块翼缘板（14）之间形成空腔（11），空腔（11）内灌注有混凝土。
7.根据权利要求6所述的一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其特征在于，所述翼缘板（14）上开设有穿孔（17）。
8.根据权利要求1所述的一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其特征在于，两块翼缘板（14）的两端向内弯折形成第一加强板（15），所述第一加强板（15）与腹板（13）平行，沿翼缘板（14）的长度方向通长设置，第一加强板（15）的宽度小于腹板（13）宽度的1/2；所述第一加强板（15）的端头向腹板（13）方向弯折形成第二加强板（16），所述第二加强板（16）与腹板（13）垂直。
9.根据权利要求1所述的一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其特征在于，所述砼预制墙板（2）一侧设置有与所述砼预制墙板（2）长度相同的第一保温层板（7），相邻两块第一保温层板（7）之间连接有第二保温层板（8）；所述第一保温层板（7）远离砼预制墙板（2）一侧的两端均开设有搭接缺口（71），所述第二保温层板（8）两端设置有与所述搭接缺口（71）形状、大小均相同的搭接条（81），所述搭接条（81）搭接在搭接缺口（71）上。
10.一种砼预制墙板与钢柱的连接结构的施工方法，采用权利要求1-9中任意一项所述的一种砼预制墙板与钢柱的连接结构，其特征在于，包括以下施工步骤：
步骤a、将砼预制墙板（2）竖立在型钢柱（1）两侧；
步骤b、将连接钢筋（12）与预埋钢筋（21）相互连接；
步骤c、安装后浇带（5）模板，浇筑后浇带（5）混凝土。
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