CN108442534A - 一种钢柱/梁与预制板的连接节点及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢柱/梁与预制板的连接节点，其技术要点包括若干竖直设置的固定柱/梁和与所述固定柱/梁固定连接的预制板，所述预制板两端与所述固定柱/梁侧面贴合，相邻两块预制板之间构成后浇带；所述预制板两端设置有连接钢筋，所述连接钢筋垂直于所述预制板端面且一部分埋设于预制板内，另一部分伸出预制板，所述连接钢筋位于预制板外的部分置于后浇带内，相邻两块预制板上的连接钢筋伸出所述预制板的部分相互连接；所述固定柱/梁靠向后浇带一侧固定设置有栓钉，所述栓钉垂直于固定柱/梁，所述后浇带内浇筑混凝土。该发明达到了预制板与钢结构的连接整体性好、更加稳固的效果。
Description
技术领域
本发明涉及装配式建筑中的连接结构，特别涉及一种钢柱/梁与预制板的连接节点。
背景技术
在建筑施工过程进行预制板的安装过程中，常采用在预制板上设置钢板或钢筋等金属材料与H型钢等钢结构焊接或栓接，以实现预制板的固定安装，但是，相邻两块预制板之间没有连接，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钢柱/梁与预制板的连接节点，能够使预制板与钢结构的连接整体性好，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：一种钢柱/梁与预制板的连接节点，包括若干竖直设置的固定柱/梁和与所述固定柱/梁固定连接的预制板，所述预制板两端与所述固定柱/梁侧面贴合，相邻两块预制板之间构成后浇带；所述预制板两端设置有连接钢筋，所述连接钢筋垂直于所述预制板端面且一部分埋设于预制板内，另一部分伸出预制板，所述连接钢筋位于预制板外的部分置于后浇带内，相邻两块预制板上的连接钢筋伸出所述预制板的部分相互连接；所述固定柱/梁靠向后浇带一侧固定设置有栓钉，所述栓钉垂直于固定柱/梁，所述后浇带内浇筑混凝土。
通过采用上述技术方案，预制板之间通过连接钢筋连接,预制板与钢柱或钢梁之间通过栓钉连接,而且后浇带的设置进一步提高了连接结点的可靠性,使预制板和钢结构形成整体，更加稳固、耐久。
优选的，所述连接钢筋远离预制板一端设置有扩大头，相邻两块预制板的连接钢筋通过套筒连接；所述套筒腹部开设有栓钉孔，所述栓钉穿过所述栓钉孔与固定柱/梁焊接；所述套筒侧壁上开设有若干个进浆孔。
通过采用上述技术方案，套筒连接省去了现场焊接作业，施工不受设备和天气的影响，而且套筒结构简单，操作方便。
优选的，所述套筒为可拆卸连接的分体式套筒。
通过采用上述技术方案，方便了套筒在狭小空间的安装。
优选的，还包括设置于后浇带内部的多根通筋和多道箍筋；通筋沿后浇带长度方向设置，箍筋将多条通筋箍设连接。
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，所述固定柱/梁为H型钢。
通过采用上述技术方案，H型钢作为梁或柱都有很好的受力性能。
优选的，H型钢包括腹板、以及在腹板两端对称设置的两块翼缘板；翼缘板或腹板与预制板平行。
通过采用上述技术方案，当H型钢作为钢梁使用时，预制板可以搭接在钢梁翼缘板的上表面。
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，提高了H型钢的抗扭性能，而且后浇带位于H型钢内的部分，被第一加强板和第二加强板围裹，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。
优选的，H型钢包括两块腹板和两块翼缘板，所述两块腹板相互平行，所述腹板垂直固接于两块翼缘板之间；两块腹板与两块翼缘板组成了空腔；翼缘板与预制板平行。
通过采用上述技术方案，H型钢具有更好的抗拉抗扭性能，特别是当H型钢作为钢梁使用时，优势更加明显。
优选的，所述固定柱/梁靠近所述后浇带一侧开设有通孔，所述栓钉自通孔伸入空腔内与固定柱/梁内壁远离后浇带一侧焊接，所述空腔内浇筑混凝土。
通过采用上述技术方案，进一步提高了H型钢与预制板的连接，形成更牢固的整体结构。
本发明的目的还提供一种钢柱/梁与预制板的连接方法，可使固定柱与预制板连接稳定且易于安装，操作简便。
一种钢柱/梁与预制板的连接方法，包括以下施工步骤：
步骤a、将预制板竖直放置在固定柱/梁一侧，并保持预制板两端分别与相邻两固定柱/梁搭接；
步骤b、安装套筒，调整套筒的位置；
步骤c、将栓钉穿过套筒的栓钉孔并与固定柱/梁焊接；
步骤d、后浇带内浇筑混凝土，使混凝土浆液填满后浇带；后浇带内的混凝土填满套筒内部间隙。
通过采用上述技术方案，可使固定柱与预制板连接稳定且易于安装，操作简便。
综上所述，本发明具有以下技术效果：
1. 将相邻预制板的连接钢筋设置在后浇带内并设置垂直于固定柱且与固定柱固定连接的栓钉，通过在后浇带内浇筑混凝土可使连接钢筋和栓钉均固定在后浇带内，从而使预制板与固定柱固定，通过此种连接方式可使多块预制板连接成整体，进而使连接结构稳定牢固；同时浇筑的混凝土可包覆固定柱起到一定的防腐效果，增强固定柱的受力能力，在浇筑混凝土增强固定柱的受力能力的情况下可将固定柱的型号相应改小，达到经济节约的效果；
2. 固定柱内设置有空腔，栓钉自通孔伸入空腔内与固定柱内壁远离后浇带一侧焊接，空腔内混凝土与后浇带混凝土连通成一个整体，进一步提高了连接结构的整体性，将栓钉伸入空腔内可增加栓钉固定的牢固程度；
3. 通过套筒将两块预制板的连接钢筋进行连接，提高了连接质量和施工效率；进一步分体式套筒设置使套筒能够适用于狭小空间的安装。
附图说明
图1是钢柱/梁与预制板的连接整体结构示意图；
图2是钢柱/梁与预制板的连接的截面图；
图3是连接钢筋用套筒连接的节点结构示意图；
图4是连接钢筋用套筒连接的节点截面示意图；
图5是设置有双腹板的钢柱/梁与预制板的连接结构示意图；
图6是栓钉穿孔连接节点示意图；
图7是套筒高低错位连接节点示意图；
图8是突出表现通筋和箍筋的节点示意图；
图9是H型钢腹板与预制板平行设置增大后浇带截面的节点示意图；
图10是H型钢腹板上开孔进一步增大后浇带截面的节点示意图；
图11是设置有加强板的H型钢与预制板的连接节点示意图；
图12是设置有加强板的H型钢的翼缘板与预制板平行的连接节点示意图；
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是套筒与竖直状态的两根钢筋相连的结构示意图；
图20是外伸入卡件式套筒的结构示意图；
图21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、固定柱；11、空腔；12、通孔；13、腹板；14、翼缘板；15、第一加强板；16、第二加强板；17、连通孔；
2、预制板；4、栓钉；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；64、隔挡元件；65、卡接块；651、卡接孔；66、弹片；67、栓钉孔；
101、套筒；102、连接钢筋；1021、第一连接钢筋；1022、第二连接钢筋；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。
由于钢柱与钢梁结构相似，所以下文中除特别说明外，均以钢柱为例进行技术方案的介绍。
实施例一：
一种钢柱/梁与预制板的连接节点，如图1与图2所示，包括固定柱1和与固定柱1固定连接的预制板2。固定柱1竖直均匀设置有多个，固定柱1可采用H型钢，H型钢包括腹板13、以及在腹板13两端对称设置的两块翼缘板14；该实施例中翼缘板14与预制板2平行。
预制板2两端设置有连接钢筋102，该连接钢筋102垂直于预制板2的端面设置，连接钢筋102部分浇筑在预制板2内，使连接钢筋102与预制板2稳固连接。预制板2竖直设置在固定柱1一侧且保持预制板2两端分别与相邻两固定柱1贴合，相邻两预制板2之间形成后浇带5，连接钢筋102位于预制板2之外的部分置于后浇带5内。相邻两块预制板2上的连接钢筋102伸出预制板的部分相互连接，可以是焊接。固定柱1靠近后浇带5的一侧设置有栓钉4，该栓钉4垂直于固定柱1且与固定柱1焊接，后浇带5内浇筑混凝土可使预制板2和固定柱连接成整体。栓钉4可以与连接钢筋102相交并焊接固定。
结合图3和图4，为减少施工现场的焊接工作，增强相邻两块预制板2之间的连接稳定性，相邻两块预制板2的连接钢筋102通过套筒101连接。
连接钢筋102远离预制板2一端设置有扩大头103，该扩大头103伸入套筒101内与套筒101连接。套筒101上开设有栓钉孔，栓钉4穿过栓钉孔与预制板2焊接。
为了方便安装，套筒101可以设置为可拆卸连接的分体式套筒101。（套筒101的具体结构及连接方式在最后段落进行介绍）
进一步地，如图5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。双腹板13设置使得H型钢具有更好的抗拉抗扭性能，特别是当H型钢作为钢梁使用时，优势更加明显。
如图6所示，双腹板H型钢靠近所述后浇带5一侧开设有通孔12，栓钉4自通孔12伸入空腔11内与H型钢内壁远离后浇带5一侧焊接。空腔11内浇筑混凝土，并通过通孔12与后浇带5混凝土连接，从而进一步提高了H型钢与预制板2的连接，形成更牢固的整体结构。
如图7所示，后浇带5中的套筒101可以是高低错落设置，方便套筒101的安装。
如图8所示，进一步地，为了使连接节点更加牢固，后浇带5内部的多根通筋51和多道箍筋52；通筋51沿后浇带5长度方向设置，箍筋52将多条通筋51箍设连接。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。具体结构设置可以是：靠近固定柱1的连接钢筋102和远离固定柱1的连接钢筋102分别命名为第一连接钢筋1021和第二连接钢筋1022，第一连接钢筋1021靠近固定柱1一侧和第二连接钢筋1022远离固定柱1一侧分别设置有两根通筋51，通筋51均位于套筒101的两侧，各连通筋51之间通过若干箍筋52固定。
实施例二：
与实施例一不同之处在于，如图9所示，H型钢的腹板13与预制板2平行，两块翼缘板14的端头分别与两块预制板2抵接，栓钉4的一端与腹板13焊接。当H型钢为钢柱时，适用该技术方案。这种设置方式，使得后浇带5的宽度大于预制板2的厚度，从而加大了后浇带5结构柱的截面尺寸。
进一步地，如图10所示，腹板13上开设有多个连通孔17，施工时，在H型钢远离预制板2的一端安装模板，使后浇带5的截面边界扩展至模板处，从而进一步增大后浇带5结构柱的截面尺寸。此外，也可以将栓钉4穿过连通孔17，进一步加强腹板13两侧混凝土的连接。
如图11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。
如图12所示，增设有第一加强板15和第二加强板16的H型钢也可以是翼缘板14与预制板2平行设置。
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。
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钢筋102和筒体6组成，连接钢筋102一端预埋固定连接在预制板2内部，另一端露在预制板2外面且在远离预制板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钢筋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6两端的连接钢筋102朝相互远离的方向运动拔出筒体6，从而对两端的预制板2（图16中连接钢筋102远离筒体6一端的矩形块状结构为预制板2的示意图）进行连接，提高两个预制板2之间的连接强度。扩大头103靠近连接钢筋102的一端为圆台面状，扩大头103靠近预制板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，在连接钢筋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，提高连接钢筋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即完成连接钢筋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15所示，筒体6上设置有栓钉孔67，可供栓钉4穿过；（回看图4）栓钉4垂直穿入后与钢梁或钢柱的表面焊接。
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。
当两个预制板2之间的距离比较小时，预埋在预制板2内部的连接钢筋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钢筋102上，再将另一半筒体6套接在连接钢筋102上，最后在将两半筒体6沿连接钢筋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。连接孔631也可以作为栓钉孔，插销件可以是栓钉4，栓钉4穿过连接孔631后与钢梁或钢柱的表面焊接。
如图19所示，当连接的是竖直状态的两根钢筋时，为了将套筒101在浇筑混凝土前能够更方便地临时固定在两根连接钢筋102的对接位置，不至于滑落。所以，筒体6内壁中部位置固接有阻止扩大头103贯穿套筒101的隔挡元件64。隔挡元件64可以是位于筒体6中间圆片板。进一步地，为了使水泥浆可以在筒体6内自由流动，隔挡元件64设置成中空的圆环状，圆环内径小于扩大头103的直径。或者，隔挡元件64也可以是沿筒体6的径向设置的一根杆件。
外伸入卡件式套筒:
如图20与图21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。
连接钢筋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钢筋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，使连接钢筋102固定在筒体6内部，从而实现两根连接钢筋102的连接。
如图20所示，筒体6上设置有栓钉孔67，可供栓钉4穿过；栓钉4垂直穿入后与钢梁或钢柱的表面焊接。
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。
实施例三：
一种钢柱/梁与预制板的施工方法，包括以下施工步骤：
步骤a、将预制板2竖直放置在固定柱1的一侧，并保持预制板2两端分别与相邻两固定柱1搭接；
步骤b、安装分体式套筒或整体式套筒，调整分体式套筒和整体式套筒的位置，使扩大头与缩口61留有间隙；
步骤c、将栓钉4穿过分体式套筒或整体式套筒的栓钉孔67并与固定柱焊接；具体的当固定柱采用钢管、双腹板H型钢或波纹腹板双腹板H型钢时需要将栓钉4穿过通孔12与固定柱1的内壁焊接；
步骤d、后浇带5内浇筑混凝土，使混凝土浆液填满后浇带5和空腔11；后浇带5内的混凝土填满分体式套筒和整体式套筒内部间隙。
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)
1.一种钢柱/梁与预制板的连接节点，包括若干竖直设置的固定柱（1）/梁和与所述固定柱（1）/梁固定连接的预制板（2），其特征在于，所述预制板（2）两端与所述固定柱（1）/梁侧面贴合，相邻两块预制板（2）之间构成后浇带（5）；
所述预制板（2）两端设置有连接钢筋（102），所述连接钢筋（102）垂直于所述预制板（2）端面且一部分埋设于预制板（2）内，另一部分伸出预制板（2），所述连接钢筋（102）位于预制板（2）外的部分置于后浇带（5）内，相邻两块预制板（2）上的连接钢筋（102）伸出所述预制板（2）的部分相互连接；
所述固定柱（1）/梁靠向后浇带（5）一侧固定设置有栓钉（4），所述栓钉（4）垂直于固定柱（1）/梁，所述后浇带（5）内浇筑混凝土。
2.根据权利要求1所述的钢柱/梁与预制板的连接节点，其特征在于，所述连接钢筋（102）远离预制板（2）一端设置有扩大头（103），相邻两块预制板（2）的连接钢筋（102）通过套筒（101）连接；所述套筒（101）腹部开设有栓钉孔（63），所述栓钉（4）穿过所述栓钉孔（63）与固定柱（1）/梁焊接；所述套筒（101）侧壁上开设有若干个进浆孔（62）。
3.根据权利要求2所述的钢柱/梁与预制板的连接节点，其特征在于，所述套筒（101）为可拆卸连接的分体式套筒。
4.根据权利要求3所述的钢柱/梁与预制板的连接节点，其特征在于，还包括设置于后浇带（5）内部的多根通筋（51）和多道箍筋（52）；通筋（51）沿后浇带（5）长度方向设置，箍筋（52）将多条通筋（51）箍设连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的钢柱/梁与预制板的连接节点，其特征在于，所述固定柱（1）/梁为H型钢。
6.根据权利要求5所述的钢柱/梁与预制板的连接节点，其特征在于，H型钢包括腹板（13）、以及在腹板（13）两端对称设置的两块翼缘板（14）；翼缘板（14）或腹板（13）与预制板（2）平行。
7.根据权利要求6所述的钢柱/梁与预制板的连接节点，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，第一加强板的宽度小于腹板（13）宽度的1/2；所述第一加强板的端头向腹板（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。
8.根据权利要求5所述的钢柱/梁与预制板的连接节点，其特征在于，H型钢包括两块腹板（13）和两块翼缘板（14），所述两块腹板（13）相互平行，所述腹板（13）垂直固接于两块翼缘板（14）之间；两块腹板（13）与两块翼缘板（14）组成了空腔（11）；翼缘板（14）与预制板平行。
9.根据权利要求8所述的钢柱/梁与预制板的连接节点，其特征在于，所述固定柱（1）/梁靠近所述后浇带（5）一侧开设有通孔（12），所述栓钉（4）自通孔（12）伸入空腔（11）内与固定柱（1）/梁内壁远离后浇带（5）一侧焊接，所述空腔（11）内浇筑混凝土。
10.一种钢柱/梁与预制板的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、将预制板（2）竖直放置在固定柱（1）/梁一侧，并保持预制板（2）两端分别与相邻两固定柱（1）/梁搭接；
步骤b、安装套筒（101），调整套筒（101）的位置；
步骤c、将栓钉（4）穿过套筒（101）的栓钉孔（67）并与固定柱（1）/梁焊接；
步骤d、后浇带（5）内浇筑混凝土，使混凝土浆液填满后浇带（5）；后浇带（5）内的混凝土填满套筒（101）内部间隙。
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