CN109339283A - 一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构及其施工方法 - Google Patents

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方膨膨
郭子雄
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Abstract

本发明公开了一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构及其施工方法，包括一上型钢混凝土剪力墙和一下型钢混凝土剪力墙，上型钢混凝土剪力墙的下端和下型钢混凝土剪力墙的上端之间的区域为连接区域，上述连接区域浇筑有超高性能混凝土，以将上型钢混凝土剪力墙和下型钢混凝土剪力墙连成一体。本发明将超高性能混凝土应用于预制装配式型钢混凝土剪力墙之间，充分利用了超高性能混凝土卓越的抗压和抗拉性能，从而解决了节点区域连接薄弱的问题。

Description

一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构及其施 工方法
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构及其施工方法。
背景技术
装配式型钢混凝土结构是我国建筑结构发展的重要方向之一，其具有产品质量可控、绿色环保和施工便捷等优点。预制装配式型钢混凝土剪力墙之间的竖向连接区域是预制装配式型钢混凝土剪力墙结构中的敏感部位，也是结构的薄弱环节。因此，预制装配式型钢混凝土剪力墙之间的连接方法影响着结构的安全性、耐久性及功能性。但是，现有预制装配式型钢混凝土剪力墙的竖向拼接节点形式较少，且具体实施方式较为繁琐。因此，需要一种性能优越，施工便捷，符合建筑工业化要求的新型节点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构。
本发明的另一目的在于提供上述预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构的施工方法。
本发明的技术方案如下：
一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构，包括：
一上型钢混凝土剪力墙，其下底面沿其长度方向向下凸设至少二横截面为正方形的凸榫，其下底面的两端分别设有一上外伸工字型钢和若干上端部外伸纵筋，其底面的中部设有若干上中部外伸纵筋，上端部外伸纵筋设于上外伸工字型钢外周，上中部外伸纵筋的配筋率不小于0.25％，上端部外伸纵筋的直径大于上中部外伸纵筋；
一下型钢混凝土剪力墙，其上顶面凹设对应上述凸榫的至少二横截面为正方形的凹槽，其上顶面的两端分别设有与上述上外伸工字型钢对应的一下外伸工字型钢及与上述若干上端部外伸纵筋一一对应且尺寸相同的若干下端部外伸纵筋，其上顶面的中部设有与上述若干上中部外伸纵筋一一对应且尺寸相同的若干下中部外伸纵筋；
上型钢混凝土剪力墙的下端和下型钢混凝土剪力墙的上端之间的区域为连接区域，上述凸榫的下端插设于上述凹槽内，上述凸榫的横截面的边长为上述上型钢混凝土剪力墙的厚度的20～30％，上述凹槽的横截面的边长比上述凸榫的横截面的边长大1.8～2.5mm，上外伸工字型钢和下外伸工字型钢通过拼接钢板及高强螺栓相连，上端部外伸纵筋和下端部外伸纵筋相互搭接并通过铁丝捆扎相连，上端部外伸纵筋和下端部外伸纵筋的搭接区域的长度为上端部外伸纵筋和下端部外伸纵筋的直径的10～15倍，上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋相互搭接并通过铁丝捆扎相连，上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋的搭接区域的长度为上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋的直径的10～15倍，上述连接区域浇筑有超高性能混凝土，以将上型钢混凝土剪力墙和下型钢混凝土剪力墙连成一体，上型钢混凝土剪力墙的周壁等间距开设有连通所述连接区域的若干出浆通道，以保证超高性能混凝土浇筑密实。
在本发明的一个优选实施方案中，所述凸榫的横截面的边长为所述上型钢混凝土剪力墙的厚度的25％。
在本发明的一个优选实施方案中，沿所述上型钢混凝土剪力墙的长度方向，在所述上型钢混凝土剪力墙的两面分别等间距开设有若干连通所述连接区域的出浆通道，且沿所述上型钢混凝土剪力墙的宽度方向，在所述上型钢混凝土剪力墙的两面的中部分别开设有一连通所述连接区域的出浆通道。
在本发明的一个优选实施方案中，所述出浆通道的直径小于相邻二上端部外伸纵筋的间距及相邻二上中部外伸纵筋的净距。
在本发明的一个优选实施方案中，所述上外伸工字型钢上设有若干上螺栓孔，所述下外伸工字型钢上设有若干下螺栓孔，所述拼接钢板的上下两端分别设有若干拼接螺栓孔，所述高强螺栓通过该拼接钢板的上端的拼接螺栓孔中的至少之一及下端的拼接螺栓孔中的至少之一分别适配上述若干上螺栓孔中的至少之一和上述若干下螺栓孔中的至少之一，以将上外伸工字型钢与下外伸工字型钢拼接在一起。
在本发明的一个优选实施方案中，所述上端部外伸纵筋的直径为16～28mm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述上中部外伸纵筋的直径为10～18mm。
上述预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构的施工方法，包括如下步骤：
(1)在工厂预制上型钢混凝土剪力墙和下型钢混凝土剪力墙，预留好所述出浆通道，预设所述凸榫和凹槽，并确保上端部外伸纵筋、下端部外伸纵筋、上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋的外伸长度以满足搭接长度要求；
(2)将所述凸榫的下端插设于所述凹槽内对上型钢混凝土剪力墙和下型钢混凝土剪力墙进行定位，通过高强螺栓和拼接钢板将上外伸工字型钢和下外伸工字型钢相连，利用铁丝将对应的上端部外伸纵筋、下端部外伸纵筋、上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋进行绑扎连接；
(3)将若干钢模板的上部及下部各预先开若干通孔，通过高强螺钉将若干钢模板固定在上型钢混凝土剪力墙和下型钢混凝土剪力墙的外壁面，其中一适配上型钢混凝土剪力墙的长度方向的钢模板沿上型钢混凝土剪力墙的长度方向均匀设有至少二灌浆口，每一灌浆口上均设有一灌浆连接固定机构；
(4)将灌浆机构与灌浆连接固定机构相连，通过灌浆机构向所述连接区域内浇筑超高性能混凝土，待上述出浆通道均均匀冒浆时，停止浇筑，并用蜡封住出浆通道，拆除灌浆机构，并封堵上述至少二灌浆口；
(5)待浇筑后至少24h，拆除若干钢模板，即成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述灌浆连接固定机构包括设于灌浆口上方的一上滑槽、设于灌浆口下方的一下滑槽和滑动设置在该上滑槽和下滑槽内的一封口板，该灌浆连接固定机构具有一第一状态和一第二状态，当处于第一状态时，封口板封闭灌浆口，当处于第二状态时，封口板远离灌浆口使灌浆口打开。
进一步优选的，所述灌浆机构包括一灌浆管，该灌浆管的一端呈漏斗状，另一端的边缘向外延伸形成一端板，该端板滑动适配于所述上滑槽和下滑槽内。
本发明的有益效果是：
1、本发明将超高性能混凝土应用于预制装配式型钢混凝土剪力墙之间，充分利用了超高性能混凝土卓越的抗压和抗拉性能，从而解决了节点区域连接薄弱的问题。
2、本发明中超高性能混凝土装配节点材料用量小，构造简单，仅采用纵向钢筋无需再布置水平钢筋。
3、本发明的施工方法在技术上具备良好的可行性，且施工方法较简单，保证了现场施工质量，提高了现场施工效率及安全性。
附图说明
图1为本发明未浇筑超高性能混凝土的结构示意图。
图2为图1A处的放大示意图。
图3为本发明施工过程中的结构示意图。
图4为本发明的灌浆连接固定机构的结构示意图。
图5为本发明的灌浆机构的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
如图1和2所示，一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构，包括横截面均为方形的一上型钢混凝土剪力墙1和一下型钢混凝土剪力墙2，上型钢混凝土剪力墙1的下端和下型钢混凝土剪力墙2的上端之间的区域为连接区域3。
上型钢混凝土剪力墙1，其下底面沿其长度方向向下凸设至少二横截面为正方形的凸榫10，其下底面的两端分别设有一上外伸工字型钢14和若干上端部外伸纵筋11，其底面的中部设有若干上中部外伸纵筋12，上端部外伸纵筋11设于上外伸工字型钢14外周，上中部外伸纵筋12的配筋率不小于0.25％，上端部外伸纵筋11的直径大于上中部外伸纵筋12，具体的，上端部外伸纵筋11的直径为20mm，所述上中部外伸纵筋12的直径为10mm。
下型钢混凝土剪力墙2，其上顶面凹设对应上述凸榫10的至少二横截面为正方形的凹槽20，其上顶面的两端分别设有与上述上外伸工字型钢14对应的一下外伸工字型钢24及与上述若干上端部外伸纵筋11一一对应且尺寸相同的若干下端部外伸纵筋21，其上顶面的中部设有与上述若干上中部外伸纵筋12一一对应且尺寸相同的若干下中部外伸纵筋22。
如图1至图3所示，上型钢混凝土剪力墙1的下端和下型钢混凝土剪力墙2的上端之间的区域为连接区域3，上述凸榫10的下端插设于上述凹槽20内，上述凸榫10的横截面的边长为上述上型钢混凝土剪力墙1的厚度的25％，上述凹槽20的横截面的边长比上述凸榫10的横截面的边长大1.8～2.5mm，将上述凸榫10的下端插设于上述凹槽20内以保证精确定位；上外伸工字型钢14和下外伸工字型钢24通过拼接钢板4及高强螺栓5相连，所述上外伸工字型钢14上设有若干上螺栓孔140，所述下外伸工字型钢24上设有若干下螺栓孔240，所述拼接钢板4的上下两端分别设有若干拼接螺栓孔41，所述高强螺栓5通过该拼接钢板4的上端的拼接螺栓孔41中的至少之一及下端的拼接螺栓孔41中的至少之一分别适配上述若干上螺栓孔140中的至少之一和上述若干下螺栓孔240中的至少之一，以将上外伸工字型钢14与下外伸工字型钢24拼接在一起；上端部外伸纵筋11和下端部外伸纵筋21相互搭接并通过铁丝捆扎相连，上端部外伸纵筋11和下端部外伸纵筋21的搭接区域的长度为所述上端部外伸纵筋11和所述下端部外伸纵筋21的直径的10倍，上中部外伸纵筋12和下中部外伸纵筋22相互搭接并通过铁丝捆扎相连，上中部外伸纵筋12和下中部外伸纵筋22的搭接区域的长度为上中部外伸纵筋12和下中部外伸纵筋22的直径的10倍；上述连接区域3浇筑有超高性能混凝土，以将上型钢混凝土剪力墙1和下型钢混凝土剪力墙2连成一体，其抗压强度超过150MPa，抗拉强度超过15MPa，能显著提高连接区域3的承载力和抗震性能，并可利用浇筑后其余不含高强螺栓5的螺栓孔中形成的混凝土榫的消栓作用增强上外伸工字型钢14、下外伸工字型钢24和拼接钢板4之间的连接强度；沿所述上型钢混凝土剪力墙1的长度方向，在所述上型钢混凝土剪力墙1的两面分别均匀开设有二连通所述连接区域的出浆通道13，且沿所述上型钢混凝土剪力墙1的宽度方向，在所述上型钢混凝土剪力墙1的两面的中部分别开设有一连通所述连接区域3的出浆通道13，以保证超高性能混凝土浇筑密实，出浆通道13的直径小于相邻二上端部外伸纵筋11及相邻二上中部外伸纵筋12的净距，以避免影响纵向钢筋的布置。
如图3所示，上述预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构的施工方法，包括如下步骤：
(1)在工厂预制上型钢混凝土剪力墙1和下型钢混凝土剪力墙2，预留好所述出浆通道13，预设所述凸榫10和凹槽20，并确保上端部外伸纵筋11、下端部外伸纵筋21、上中部外伸纵筋12和下中部外伸纵筋22的外伸长度以满足搭接长度要求；
(2)将所述凸榫10的下端插设于所述凹槽20内对上型钢混凝土剪力墙1和下型钢混凝土剪力墙2进行定位，通过高强螺栓5和拼接钢板4将上外伸工字型钢14和下外伸工字型钢24相连，并利用铁丝将对应的上端部外伸纵筋11、下端部外伸纵筋21、上中部外伸纵筋12和下中部外伸纵筋22进行绑扎连接；
(3)将四钢模板7的上部及下部各预先开若干通孔，通过高强螺钉将若干钢模板7固定在上型钢混凝土剪力墙1和下型钢混凝土剪力墙2的四外壁面，其中一适配上型钢混凝土剪力墙1的长度方向的钢模板7的中部沿上型钢混凝土剪力墙1的长度方向均匀设有二灌浆口70，每一灌浆口70上设有一灌浆连接固定机构71；
如图4和图5所示，灌浆连接固定机构71包括设于灌浆口70上方的一上滑槽711、设于灌浆口70下方的一下滑槽712和滑动设置在该上滑槽711和下滑槽712内的一封口板713，该灌浆连接固定机构71具有一第一状态和一第二状态，当处于第一状态时，封口板713封闭灌浆口70，当处于第二状态时，封口板713远离灌浆口70使灌浆口70打开；灌浆机构8包括一灌浆管80，该灌浆管80的一端呈漏斗状，另一端的边缘向外延伸形成一端板81，该端板81滑动适配于所述上滑槽711和下滑槽712内；灌浆管80的内径与灌浆口70的直径相同；
(4)将灌浆机构8的端板81插入上滑槽711和下滑槽712内，沿上滑槽711和下滑槽712推开封口板713，使灌浆机构8与灌浆连接固定机构71相连，通过灌浆机构8向所述连接区域3内浇筑超高性能混凝土，待上述出浆通道13均均匀冒浆时，停止浇筑，并用蜡封住出浆通道13，推动封口板713以顶出灌浆机构8的端板81，使封口板713回位以封堵灌浆口70；
(5)待浇筑后至少24h，拆除钢模板7，在螺钉孔中补上水泥浆并用蜡封住即成。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构，其特征在于：包括：
一上型钢混凝土剪力墙，其下底面沿其长度方向向下凸设至少二横截面为正方形的凸榫，其下底面的两端分别设有一上外伸工字型钢和若干上端部外伸纵筋，其底面的中部设有若干上中部外伸纵筋，上端部外伸纵筋设于上外伸工字型钢外周，上中部外伸纵筋的配筋率不小于0.25％，上端部外伸纵筋的直径大于上中部外伸纵筋；
一下型钢混凝土剪力墙，其上顶面凹设对应上述凸榫的至少二横截面为正方形的凹槽，其上顶面的两端分别设有与上述上外伸工字型钢对应的一下外伸工字型钢及与上述若干上端部外伸纵筋一一对应且尺寸相同的若干下端部外伸纵筋，其上顶面的中部设有与上述若干上中部外伸纵筋一一对应且尺寸相同的若干下中部外伸纵筋；
上型钢混凝土剪力墙的下端和下型钢混凝土剪力墙的上端之间的区域为连接区域，上述凸榫的下端插设于上述凹槽内，上述凸榫的横截面的边长为上述上型钢混凝土剪力墙的厚度的20～30％，上述凹槽的横截面的边长比上述凸榫的横截面的边长大1.8～2.5mm；上外伸工字型钢和下外伸工字型钢通过拼接钢板及高强螺栓相连；上端部外伸纵筋和下端部外伸纵筋相互搭接并通过铁丝捆扎相连，上端部外伸纵筋和下端部外伸纵筋的搭接区域的长度为上端部外伸纵筋和下端部外伸纵筋的直径的10～15倍，上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋相互搭接并通过铁丝捆扎相连，上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋的搭接区域的长度为上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋的直径的10～15倍，上述连接区域浇筑有超高性能混凝土，以将上型钢混凝土剪力墙和下型钢混凝土剪力墙连成一体，上型钢混凝土剪力墙的周壁等间距开设有连通所述连接区域的若干出浆通道，以保证超高性能混凝土浇筑密实。
2.如权利要求1所述的一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构，其特征在于：所述凸榫的横截面的边长为所述上型钢混凝土剪力墙的厚度的25％。
3.如权利要求1所述的一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构，其特征在于：沿所述上型钢混凝土剪力墙的长度方向，在所述上型钢混凝土剪力墙的两面分别等间距开设有若干连通所述连接区域的出浆通道，且沿所述上型钢混凝土剪力墙的宽度方向，在所述上型钢混凝土剪力墙的两面的中部分别开设有一连通所述连接区域的出浆通道。
4.如权利要求1所述的一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构，其特征在于：所述出浆通道的直径小于相邻二上端部外伸纵筋的间距及相邻二上中部外伸纵筋的净距。
5.如权利要求1所述的一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构，其特征在于：所述上外伸工字型钢上设有若干上螺栓孔，所述下外伸工字型钢上设有若干下螺栓孔，所述拼接钢板的上下两端分别设有若干拼接螺栓孔，所述高强螺栓通过该拼接钢板的上端的拼接螺栓孔中的至少之一及下端的拼接螺栓孔中的至少之一分别适配上述若干上螺栓孔中的至少之一和上述若干下螺栓孔中的至少之一，以将上外伸工字型钢与下外伸工字型钢拼接在一起。
6.如权利要求1所述的一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构，其特征在于：所述上端部外伸纵筋的直径为16～28mm。
7.如权利要求1所述的一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构，其特征在于：所述上中部外伸纵筋的直径为10～18mm。
8.权利要求1至7中任一权利要求所述的一种预制装配式型钢混凝土剪力墙竖向拼接节点结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在工厂预制上型钢混凝土剪力墙和下型钢混凝土剪力墙，预留好所述出浆通道，预设所述凸榫和凹槽，并确保上端部外伸纵筋、下端部外伸纵筋、上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋的外伸长度以满足搭接长度要求；
(2)将所述凸榫的下端插设于所述凹槽内对上型钢混凝土剪力墙和下型钢混凝土剪力墙进行定位，通过高强螺栓和拼接钢板将上外伸工字型钢和下外伸工字型钢相连，利用铁丝将对应的上端部外伸纵筋、下端部外伸纵筋、上中部外伸纵筋和下中部外伸纵筋进行绑扎连接；
(3)将若干钢模板的上部及下部各预先开若干通孔，通过高强螺钉将若干钢模板固定在上型钢混凝土剪力墙和下型钢混凝土剪力墙的外壁面，其中一适配上型钢混凝土剪力墙的长度方向的钢模板沿上型钢混凝土剪力墙的长度方向均匀设有至少二灌浆口，每一灌浆口上均设有一灌浆连接固定机构；
(4)将灌浆机构与灌浆连接固定机构相连，通过灌浆机构向所述连接区域内浇筑超高性能混凝土，待上述出浆通道均均匀冒浆时，停止浇筑，并用蜡封住出浆通道，拆除灌浆机构，并封堵上述至少二灌浆口；
(5)待浇筑后至少24h，拆除若干钢模板，即成。
9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于：所述灌浆连接固定机构包括设于灌浆口上方的一上滑槽、设于灌浆口下方的一下滑槽和滑动设置在该上滑槽和下滑槽内的一封口板，该灌浆连接固定机构具有一第一状态和一第二状态，当处于第一状态时，封口板封闭灌浆口，当处于第二状态时，封口板远离灌浆口使灌浆口打开。
10.如权利要求9所述的施工方法，其特征在于：所述灌浆机构包括一灌浆管，该灌浆管的一端呈漏斗状，另一端的边缘向外延伸形成一端板，该端板滑动适配于所述上滑槽和下滑槽内。
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