CN109594717A - 基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑结构领域，具体涉及一种基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺。本装配式钢筋混凝土柱施工工艺包括以下步骤：1)、搭建立体网格骨架；2)、拼装预制标准拼装片；3)、成型预制混凝土外层；4)、成型现浇混凝土内层。本发明一方面避免了现浇施工中柱外表面蜂窝麻面等一系列施工质量问题；另一方面相较传统装配式柱，又具有单个装配式构件体型小自重轻、易于运输、无需大型施工机械等优势，还能在保证柱子性能的前提下降低装配式柱安装工作量，且施工方便提高了施工效率，从而进一步扩大了预制装配式结构的运用范围，市场前景广阔。

Description

基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺

技术领域

本发明属于建筑结构领域，具体涉及一种基于预制标准拼装片的装配式 钢筋混凝土柱施工工艺。

背景技术

建筑工业化是社会经济发展进入中高收入水平以后的建筑工业的主流 发展趋势。半个多世纪以来，建筑工业化已在国内外得到了广泛的应用。而 相较于国外，由于我国一直以现浇施工为主，工业化建筑技术基础和条件储 备相对薄弱。近年来随着我国经济的飞速发展，为了满足我国建筑工业化发 展的需要，政府部门开展了相应的政策扶持，2016年2月6日，国务院印发 《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提出，力争用10 年时间，使装配式建筑占新建建筑比例达到30％。目前，我国相对成熟的装 配式结构体系，主要还是以装配式混凝土结构为主，而在已有的装配式混凝 土建筑中结构柱，则主要采用现浇混凝土柱和预制装配式混凝土柱两种形 式。

现浇混凝土柱在现场施工时，需完成从钢筋绑扎、支模到混凝土浇筑养 护等一系列工序，施工量大，工期长，并且在支模、拆模过程中需消耗大量 模板材料，造成浪费。而现有的预制装配式混凝土柱，则常采用单层分节柱 的形式；虽然这种结构形式的预制装配式柱相较于现浇混凝土柱具有缩短现 场工期、节约能源等优势，但由于其以层为单位对结构柱进行制作和施工， 对于大、中型建筑或桥梁结构中截面较大的结构柱，易导致单根预制柱重量 和体量大，造成运输和安装工作繁琐、安全性差，从而给实际施工带来诸多 困扰。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于预制标准拼装 片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺，相较传统单层分节预制装配式柱施工方 式而言，本发明操作更为便捷和高效，并能在保证柱子性能的前提下降低装 配式柱安装工作量。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺，其特征在于 包括以下步骤：

1)、搭建立体网格骨架：

确定装配式钢筋混凝土柱施工位置，并在该施工位置首先绑扎竖向钢筋 和箍筋，再在外围设置纵向连接钢筋从而形成立体网格骨架；其中，竖向钢 筋和纵向连接钢筋与下端基础、预制或现浇构件钢筋采用绑扎搭接、机械连 接或焊接方式连接；

2)、拼装预制标准拼装片：

将预制标准拼装片运输至装配式钢筋混凝土柱施工位置；在已绑扎完成 的立体网格骨架外围，沿水平向采用首尾围合的顺序对预制标准拼装片进行 拼装作业；所述预制标准拼装片上设置有向所述装配式钢筋混凝土柱内侧伸 出的钢筋箍；

预制标准拼装片在拼装时，使各纵向连接钢筋沿铅垂面由下至上依序穿 过对应的预制标准拼装片上的所述钢筋箍；

3)、成型预制混凝土外层：

当预制标准拼装片拼装完成后，在相邻预制标准拼装片之间的空隙内压 注高聚合砂浆以形成预制混凝土外层；

4)、成型现浇混凝土内层：

在3)步骤施工完成后，以预制混凝土外层作为柱模板，浇筑内层混凝 土；待内层混凝土成型后，形成现浇混凝土内层；待现浇混凝土内层成型后， 预制标准拼装片即可与现浇混凝土内层粘结一体并共同承受外部荷载。

优选的，所述预制标准拼装片包括钢筋桁架以及包覆于钢筋桁架外的由 高性能混凝土组成的预制混凝土包覆层，所述钢筋桁架包括水平钢筋、纵向 钢筋和腹杆钢筋；所述水平钢筋与纵向钢筋在铅垂面上彼此交错且各交错点 彼此固接，从而形成供预制混凝土包覆层包覆的铅垂钢筋网络；所述腹杆钢 筋外形呈沿水平向延伸的波浪线状，且腹杆钢筋的各个波峰顶端均对应固定 于相应的纵向钢筋处且两者间构成固接配合，而腹杆钢筋的各个波谷顶端均 突出预制混凝土包覆层之外；以预制混凝土包覆层的供腹杆钢筋的波谷顶端 突出的一侧面为内侧面，水平钢筋在一端直角弯折后伸出预制混凝土包覆层 的内侧面，且水平钢筋的伸出上述内侧面的伸出端在与腹杆钢筋同一水平面 上形成口字型闭口箍；

所述腹杆钢筋的波谷以及所述口字型闭口箍均为所述钢筋箍。

进一步优选的，所述预制标准拼装片在拼装时，使各纵向连接钢筋沿铅 垂面由下至上依序穿过对应的预制标准拼装片腹杆钢筋的波谷底端和/或水 平钢筋形成的口字型闭口箍，其中，口字型闭口箍与位于口字型闭口箍内的 纵向连接钢筋共同形成暗柱骨架。

优选的，所述2)步骤中，在对预制标准拼装片进行拼装作业时，用支 架固定预制标准拼装片位置以保持施工和浇筑过程中的稳定。

优选的，以水平面作横截面，所述预制混凝土包覆层在该横截面上呈适 配钢筋桁架的矩形或扇环状；预制混凝土包覆层内侧面在口字型闭口箍的另 一端处凹设有台阶部，从而在预制混凝土包覆层的该台阶部处形成L状的缺 口槽。

优选的，所述立体网格骨架中布置沿铅垂向延伸的型钢或钢管，再对预 制混凝土外层所围合空间灌浆，以形成劲性混凝土柱从而提高构件承载力和 抗震耗能能力。

优选的，在所述立体网格骨架中布置沿铅垂向延伸的内模板，再对预制 混凝土外层与内模板之间间隙内灌浆，从而使得现浇混凝土内层形成空心截 面，以减小材料消耗，增大构件经济性。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明结合了现浇式混凝土柱与装配式混凝土柱两种施工方式的优 点，取长补短，既通过预先制作预制标准拼装片再后期运输装配来形成预制 混凝土外层，又通过后期向预制混凝土外层内现浇混凝土从而形成现浇混凝 土内层，从而既省去了柱施工方法中用于支模、拆模过程中的材料、人力、 工期消耗，又简化了施工工序，降低了工程造价，缩短了工期，一举多得。 与此同时，由于预制标准拼装片如上述所言是在工厂预制生产的，因此不仅 具有较好的经济性，其质量也能得到保证。本发明一方面避免了现浇施工中 柱外表面蜂窝麻面等一系列施工质量问题；另一方面相较传统装配式柱，又 具有单个装配式构件体型小自重轻、易于运输、无需大型施工机械等优势， 还能在保证柱子性能的前提下降低装配式柱安装工作量，且施工方便提高了 施工效率，从而进一步扩大了预制装配式结构的运用范围，市场前景广阔。

实际操作时，一旦经过现浇步骤，由于水泥砂浆因波浪状突出的腹杆钢 筋的波谷段的存在而牢牢嵌紧预制标准拼装片，因此此时预制标准拼装片不 仅可与现浇混凝土内层可靠连接共同受力，还可有效约束内部混凝土层，提 高结构柱的整体承载力；同时预制标准拼装片的存在也对现浇混凝土内层具 有较好的围护作用，有效提高了结构柱的耐久性。尤其值得注意的是，预制 标准拼装片一端设有口字型闭口箍，在预制标准拼装片拼装完成后，口字型 闭口箍与纵向连接钢筋将共同形成暗柱骨架；暗柱骨架的存在，会在现浇混 凝土后能进一步的提升结构柱的承载性，整个装配式钢筋混凝土柱的结构刚 度及工作可靠性可进一步的得到显著提升。

2)、实际使用时，预制标准拼装片可以为弧形状，也可以为长方块状， 也即所述的矩形或扇环状，从而在预制标准拼装片彼此首尾衔接时，能够形 成四方筒状或圆环状的预制混凝土外层。当然，此处的所谓水平向与铅垂向， 只是相对正常的铅垂柱结构而言；实际使用时，更确切的说，其水平向应当 是垂直装配式钢筋混凝土柱的轴线方向，而铅垂向应当是平行装配式钢筋混 凝土柱的轴线方向，以便于理解。

3)、缺口槽的设置，一方面在装配时可起到标识作用，从而辅助现场施 工人员对当前的预制标准拼装片进行快速的安装方向判断，以进一步提升施 工效率；另一方面，缺口槽使得预制标准拼装片一侧内凹，从而使得暗柱骨 架成型后能部分陷入缺口槽内，从而尽可能的不挤占立体网格骨架的位置， 进而有效确保了各工序的有序正常进行，一举多得。

4)、具体操作时，对于现浇混凝土内层，可以为实心柱结构，也可以为 空心柱构造，可视现场情况酌情选定。为进一步的提升柱子的结构刚性，现 浇混凝土内层也需布置如箍筋及竖向钢筋，以作为内部骨架所使用，此处就 不再一一赘述。

附图说明

图1为其中一种实施例的实心矩形的装配式钢筋混凝土柱的结构示意 图；

图2为在图1所示结构下，暗柱骨架的所在位置图；

图3为钢筋桁架的结构爆炸示意图；

图4为矩形的预制标准拼装片的平面图；

图5为空心矩形的装配式钢筋混凝土柱的结构示意图；

图6为另一种实施例的实心矩形的装配式钢筋混凝土柱的结构示意图；

图7为铅垂方向上的两相邻预制标准拼装片处纵向钢筋之间的配合状态 图；

图8为扇环状的预制标准拼装片的平面图；

图9为圆形的装配式钢筋混凝土柱的结构示意图。

附图中各标号与部件名称的对应关系如下：

a-暗柱骨架 b-直螺纹套筒

10-预制混凝土外层

11-预制混凝土包覆层 11a-缺口槽 12-水平钢筋

12a-口字型闭口箍 13-纵向钢筋 14-腹杆钢筋

15-纵向连接钢筋

20-现浇混凝土内层

21-竖向钢筋 22-箍筋 23-型钢 24-钢管

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-9，以实施例的方式对本发明的具体结构及 工作方式作以下进一步描述：

实施例一

本实施例一中，装配式钢筋混凝土柱为实心矩形装配式钢筋混凝土柱。

如图1-2所示，一种装配式钢筋混凝土柱是由预制标准拼装片首尾围合 而成的预制混凝土外层10和现浇混凝土内层20组成，其中，外层预制标准 拼装片内含有钢筋桁架，而如图2-3所示，钢筋桁架由水平钢筋12、纵向钢 筋13和腹杆钢筋14组成。所述水平钢筋12与纵向钢筋13通过绑扎连接， 并伸出预制标准拼装片一端从而形成口字型闭口箍12a。腹杆钢筋14外形呈 如图2-4所示的波浪状，且其波峰顶端与纵向钢筋13之间采用绑扎或焊接连接，而其波谷顶端则伸出预制标准拼装片表面，以便与水平连接钢筋15 之间加以衔接。在图1所示结构中，现浇混凝土内层20为实心截面，并设 置有竖向钢筋21和箍筋22组成的立体网格骨架。

在图1-4所示结构中，预制标准拼装片的水平横截面为矩形，在去除左 端部分的缺口槽11a部分后，预制混凝土包覆层11厚度为70～120mm，长度 500～5500mm。对于缺口槽11a部分的预制混凝土包覆层11，其厚度30～50mm， 长度120～400mm。当然，此处的所谓水平向与铅垂向，只是相对正常的铅垂 柱结构而言；实际使用时，更确切的说，其水平向应当是垂直装配式钢筋混 凝土柱的轴线方向，而铅垂向应当是平行装配式钢筋混凝土柱的轴线方向， 以便于理解。在如图8-9所示结构中，预制标准拼装片的水平横截面也可为 扇环形，具体可视现场状况而酌情选定。

实际使用时，预制标准拼装片可以单独作为一个独立的个体来使用，并 在需要时直接运达现场即可执行现场拼接施工作业。

此外的，为增加预制标准拼装片与现浇混凝土内层20的配合紧密性， 预制标准拼装片的与现浇混凝土内层20相邻的内表面也即其内侧面设置为 毛面，甚至可考虑采用涂刷缓凝剂涂抹其内表面后再用高压水枪冲毛的方式 形成。预制标准拼装片的外侧面则可为毛面、平面或为艺术造型表面。

为增强内外层混凝土的协同工作能力和装配式钢筋混凝土柱的整体性 及延性耗能能力，预制标准拼装片的一端采用口字型闭口箍12a，在相邻两 预制标准拼装片衔接后，口字型闭口箍12a与纵向连接钢筋15衔接形成暗 柱骨架a；暗柱骨架a的存在，会在现浇混凝土后能进一步的提升结构柱的 承载性，整个装配式钢筋混凝土柱的结构刚度及工作可靠性可进一步的得到 显著提升。

下面将结合附图对本发明中的施工方法做详细说明：

首先，在装配式钢筋混凝土柱施工时，应在原位绑扎竖向钢筋21、箍筋 22和纵向连接钢筋15，其中竖向钢筋21和纵向连接钢筋15与下端基础、 预制或现浇构件钢筋采用绑扎搭接、机械连接、焊接方式连接。竖向钢筋21、 箍筋22和纵向连接钢筋15配合形成立体网格骨架。

之后，在已绑扎完成的立体网格骨架外围，按已配置好的序列采用首尾 围合的方式对预制标准拼装片进行拼装作业，在拼装预制标准拼装片时，应 使各纵向连接钢筋15沿铅垂面由下至上依序穿过对应的预制标准拼装片腹 杆钢筋14的波谷底端或水平钢筋12形成的口字型闭口箍12a，在施工和浇 筑过程中预制标准拼装片须支架固定以保持稳定。对外伸于预制标准拼装片 内侧面的腹杆钢筋14的波谷顶端，应与竖向连接钢筋15之间通过绑扎或焊 接方式连接。纵向钢筋13与预制装配式钢筋混凝土柱的下端基础、预制或 现浇构件钢筋采用直螺纹套筒连接。在拼装完成后，在相邻块件之间的空隙 内压注高聚合砂浆以形成整体。在预制混凝土外层10施工完成后，将预制 混凝土外层10作为柱模板，浇筑内层混凝土。

重复上述工步，采用分节拼装再分段浇筑模式至设计标高。在装配式钢 筋混凝土柱成型后，预制标准拼装片会与现浇混凝土内层20粘结一体，以 便共同承受正常使用条件下的外部荷载。

实施例二

本实施例二中，装配式钢筋混凝土柱为空心或实心矩形装配式钢筋混凝 土柱。

如图5-6所示，该装配式钢筋混凝土柱同样是由预制标准拼装片首尾围 合而成的预制混凝土外层10和现浇混凝土内层20组成。现浇混凝土内层20 为空心或实心截面，内部配有竖向钢筋21、箍筋22、纵向连接钢筋15、钢 管24或型钢23。在铅垂方向如图7所示，装配式钢筋混凝土柱由预制标准 拼装片分节拼装再分段浇筑现浇混凝土内层20成型，两节预制标准拼装片 内纵向钢筋13用直螺纹套筒b连接，并在灌注混凝土完成连接。

在具体实施过程中，应首先将钢管24或型钢23与下端基础、预制或现 浇构件采用焊接方式连接，再绑扎竖向钢筋21、箍筋22和纵向连接钢筋13， 其中竖向钢筋21和纵向连接钢筋13与下端基础、预制或现浇构件钢筋采用 绑扎搭接、机械连接、焊接方式连接。在立体网格骨架绑扎完成后，在其外 围对预制标准拼装片进行拼装作业，在拼装预制标准拼装片时，应使各纵向 连接钢筋15沿铅垂面由下至上依序穿过对应的预制标准拼装片腹杆钢筋14 的波谷底端或水平钢筋12形成的口字型闭口箍12a，在施工和浇筑过程中预 制标准拼装片须支架固定以保持稳定。对外伸于预制标准拼装片内侧面的腹 杆钢筋14的波谷顶端，应与纵向连接钢筋15之间通过绑扎或焊接方式连接。 纵向钢筋13与装配式钢筋混凝土柱下端基础或预制构件采用直螺纹套筒b 连接，并在上下两片预制装配式钢筋混凝土柱接头处支设定型模板。在拼装 完成后，在相邻块件之间的空隙内压注高聚合砂浆以形成整体。在预制混凝 土外层10施工完成后，将预制混凝土外层10作为柱模板浇筑内层混凝土。

重复上述工步，采用分节拼装再分段浇筑模式至设计标高。在装配式钢 筋混凝土柱成型后，预制标准拼装片会与现浇混凝土内层20粘结一体，以 便共同承受正常使用条件下的外部荷载。

实施例三

本实施例三中，装配式钢筋混凝土柱为圆形的装配式钢筋混凝土柱。

如图9所示，在水平向，该装配式钢筋混凝土柱是由如图8所示 扇环状的预制标准拼装片首尾围合而成的预制混凝土外层10和现浇 混凝土内层20组成。其中，外层预制标准拼装片内含有钢筋桁架，而 现浇混凝土内层20为实心截面，并设置有竖向钢筋21、箍筋22和纵 向连接钢筋15组成的立体网格骨架。在铅垂方向，装配式钢筋混凝土 柱由预制标准拼装片分节拼装再分段浇筑现浇混凝土内层20成型，铅 垂方向上的相邻两节预制标准拼装片内的纵向钢筋13之间用连接套 筒灌浆连接。

为便于理解，下面将结合附图8-9对本发明中的施工方法做详细说明：

首先，在圆形装配式钢筋混凝土柱施工时，应在原位绑扎竖向钢筋21、 箍筋22和纵向连接钢筋15，从而形成立体网格骨架。其中竖向钢筋21和纵 向连接钢筋15与下端基础、预制或现浇构件钢筋采用绑扎搭接、机械连接、 焊接方式连接；

之后，在已绑扎完成的立体网格骨架外围，按已配置好的序列采用首尾 围合的方式对预制标准拼装片进行拼装作业，在拼装预制标准拼装片时，应 使各纵向连接钢筋15沿铅垂面由下至上依序穿过对应的预制标准拼装片腹 杆钢筋14的波谷底端或水平钢筋12形成的口字型闭口箍12a，在施工和浇 筑过程中预制标准拼装片须支架固定以保持稳定。对外伸于预制标准拼装片 内侧面的腹杆钢筋14的波谷顶端，应与纵向连接钢筋15及竖向钢筋21之 间通过绑扎或焊接方式连接。纵向钢筋13与预制装配式钢筋混凝土柱下端 基础或预制构件采用连接套筒灌浆连接。在拼装完成后，在相邻块件之间的 空隙内压注高聚合砂浆以形成整体；在预制混凝土外层10施工完成后，将 预制混凝土外层10作为柱模板浇筑内层混凝土。

重复上述工步，采用分节拼装再分段浇筑模式至设计标高。在装配式钢 筋混凝土柱成型后，预制标准拼装片会与现浇混凝土内层20粘结一体，以 便共同承受正常使用条件下的外部荷载。

Claims (7)

1.一种基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺，其特征在于包括以下步骤：

1)、搭建立体网格骨架：

确定装配式钢筋混凝土柱施工位置，并在该施工位置首先绑扎竖向钢筋(21)和箍筋(22)，再在外围设置纵向连接钢筋(15)从而形成立体网格骨架；其中，竖向钢筋(21)和纵向连接钢筋(15)与下端基础、预制或现浇构件钢筋采用绑扎搭接、机械连接或焊接方式连接；

2)、拼装预制标准拼装片：

将预制标准拼装片运输至装配式钢筋混凝土柱施工位置；在已绑扎完成的立体网格骨架外围，沿水平向采用首尾围合的顺序对预制标准拼装片进行拼装作业；所述预制标准拼装片上设置有向所述装配式钢筋混凝土柱内侧伸出的钢筋箍；

预制标准拼装片在拼装时，使各纵向连接钢筋(15)沿铅垂面由下至上依序穿过对应的预制标准拼装片上的所述钢筋箍；

3)、成型预制混凝土外层：

当预制标准拼装片拼装完成后，在相邻预制标准拼装片之间的空隙内压注高聚合砂浆以形成预制混凝土外层(10)；

4)、成型现浇混凝土内层：

在3)步骤施工完成后，以预制混凝土外层(10)作为柱模板，浇筑内层混凝土；待内层混凝土成型后，形成现浇混凝土内层(20)；待现浇混凝土内层(20)成型后，预制标准拼装片即可与现浇混凝土内层(20)粘结一体并共同承受外部荷载。

2.根据权利要求1所述的一种基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺，其特征在于：所述预制标准拼装片包括钢筋桁架以及包覆于钢筋桁架外的由高性能混凝土组成的预制混凝土包覆层(11)，所述钢筋桁架包括水平钢筋(12)、纵向钢筋(13)和腹杆钢筋(14)；所述水平钢筋(12)与纵向钢筋(13)在铅垂面上彼此交错且各交错点彼此固接，从而形成供预制混凝土包覆层(11)包覆的铅垂钢筋网络；所述腹杆钢筋(14)外形呈沿水平向延伸的波浪线状，且腹杆钢筋(14)的各个波峰顶端均对应固定于相应的纵向钢筋(13)处且两者间构成固接配合，而腹杆钢筋(14)的各个波谷顶端均突出预制混凝土包覆层(11)之外；以预制混凝土包覆层(11)的供腹杆钢筋(14)的波谷顶端突出的一侧面为内侧面，水平钢筋(12)在一端直角弯折后伸出预制混凝土包覆层(11)的内侧面，且水平钢筋(12)的伸出上述内侧面的伸出端在与腹杆钢筋同一水平面上形成口字型闭口箍(12a)；

所述腹杆钢筋(14)的波谷以及所述口字型闭口箍(12a)均为所述钢筋箍。

3.根据权利要求2所述的一种基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺，其特征在于：所述预制标准拼装片在拼装时，使各纵向连接钢筋(15)沿铅垂面由下至上依序穿过对应的预制标准拼装片腹杆钢筋(14)的波谷底端和/或水平钢筋(12)形成的口字型闭口箍(12a)，其中，口字型闭口箍(12a)与位于口字型闭口箍(12a)内的纵向连接钢筋(15)共同形成暗柱骨架(a)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺，其特征在于：所述2)步骤中，在对预制标准拼装片进行拼装作业时，用支架固定预制标准拼装片位置以保持施工和浇筑过程中的稳定。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺，其特征在于：以水平面作横截面，所述预制混凝土包覆层(11)在该横截面上呈适配钢筋桁架的矩形或扇环状；预制混凝土包覆层(11)内侧面在口字型闭口箍的另一端处凹设有台阶部，从而在预制混凝土包覆层(11)的该台阶部处形成L状的缺口槽(11a)。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺，其特征在于：所述立体网格骨架中布置沿铅垂向延伸的型钢(23)或钢管(24)，再对预制混凝土外层(10)所围合空间灌浆，以形成劲性混凝土柱从而提高构件承载力和抗震耗能能力。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种基于预制标准拼装片的装配式钢筋混凝土柱施工工艺，其特征在于：在所述立体网格骨架中布置沿铅垂向延伸的内模板，再对预制混凝土外层(10)与内模板之间间隙内灌浆，从而使得现浇混凝土内层(20)形成空心截面，以减小材料消耗，增大构件经济性。