CN109853858A - 用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑结构技术领域，公开了用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件及装配方法。用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件包括薄壁钢管、箍筋笼和自密实混凝土芯柱。薄壁钢管固设于所述预制混凝土单元内，两端分别从所述预制混凝土单元内伸出，箍筋笼浇筑于所述薄壁钢管内的自密实混凝土芯柱内。装配方法采用上述用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件。预制混凝土单元通过本发明连接快捷可靠、可无现场焊接工序、修正或补偿施工误差简便、工业化适用性强，籍此施工的装配预制混凝土结构的含钢率相对低、装配整体性好、承载能力高、抗震性能优异，可广泛应用于装配式混凝土构件或结构的定位连接。

Description

用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件及装配方法

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，尤其涉及用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件及装配方法。

背景技术

当前很多国家的装配式混凝土结构设计规范对装配式混凝土结构的抗震和抗风设计限制非常严格。对于装配式预制混凝土结构来说，结构整体性是确保其抗震和抗风安全的关键性能，因而接缝处的连接措施非常关键。此外，在保障装配式混凝土结构整体性的同时，还需要充分考虑连接施工的便捷性和装配成本的经济性。但是，现有装配式混凝土结构的连接质量过分依赖钢筋连接的构造措施及施工质量，导致钢筋连接构造复杂、施工工艺要求高、装配质量控制难度大、工期长、成本高，难以实现“等同现浇”的拼装效果，装配式预制混凝土结构的建造高度、高地震设防烈度区使用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件及装配方法，能够避免对钢筋连接的构造措施及施工质量过度依赖，简单高效地完成装配式混凝土结构的拼装，实现“等同现浇”的拼装效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，包括：

薄壁钢管，固设于预制混凝土单元内，两端分别从所述预制混凝土单元内伸出；

箍筋笼，设置于所述薄壁钢管内，两个所述预制混凝土单元进行拼装时，两个所述预制混凝土单元上的所述薄壁钢管相抵接，一个所述预制混凝土单元的所述箍筋笼伸入另一个所述预制混凝土单元的薄壁钢管内；

自密实混凝土芯柱，两个所述预制混凝土单元进行拼装时，浇筑于两个相连通的所述薄壁钢管内。

作为优选，所述薄壁钢管的横截面为圆形、椭圆形或多边形。

作为优选，所述薄壁钢管为单管腔结构或多管腔结构，所述薄壁钢管为单管腔结构时，管腔内设置有1个或多个所述箍筋笼，所述薄壁钢管为多管腔结构时，每个管腔内设置有1个或多个所述箍筋笼。

作为优选，所述箍筋笼包括：

架立件，沿所述薄壁钢管长度方向延伸；和

螺旋箍筋，固连于所述架立件，所述架立件设置于所述螺旋箍筋的环内或环外。

作为优选，所述螺旋箍筋为螺旋钢箍筋或螺旋纤维增强复合材料箍筋。

作为优选，所述螺旋箍筋两端的绕设密度大于中间的绕设密度。

作为优选，还包括抗剪切滑移件，所述抗剪切滑移件设置于所述薄壁钢管的外周，沿所述薄壁钢管的长度方向间隔设置有多个。

作为优选，还包括套接件，两个所述预制混凝土单元进行拼装时，所述套接件用于对两个所述预制混凝土单元之间的钢筋进行连接。

作为优选，所述预制混凝土单元为装配式预制混凝土柱、装配式预制混凝土梁、装配式预制混凝土墙、装配式预制混凝土节点、装配式预制混凝土桥墩、装配式预制混凝土支撑或装配式预制混凝土结构单层。

一种装配方法，使用上述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，包括如下步骤：

将上层带有薄壁钢管的预制混凝土单元吊装于下层带有薄壁钢管的预制混凝土单元上，使对应位置的两个薄壁钢管相抵接，并且使下层的薄壁钢管内的箍筋笼伸入上层的薄壁钢管内；

向相连通的两个薄壁钢管内浇筑自密实混凝土芯柱，并且向两个预制混凝土单元之间两个薄壁钢管的外侧浇筑混凝土形成接缝坐浆层，以连接两个预制混凝土单元。

本发明的有益效果：

带有薄壁钢管和箍筋笼的预制混凝土单元在拼装时，能够在施工现场通过向薄壁钢管内浇筑自密实混凝土实现相邻的两个预制混凝土单元的连接，操作便捷可靠，可省略现场焊接工序，修正或补偿施工误差简便，工业化适用性强，籍此施工的装配预制混凝土结构的含钢率相对低、装配整体性好、承载能力高、抗震性能优异，避免了对钢筋连接的构造措施及施工质量过度依赖，实现了“等同现浇”的拼装效果。

内嵌薄壁钢管和螺旋箍筋约束自密实混凝土芯柱连接相邻上下层的预制混凝土单元，使其形成牢固的整体，薄壁钢管和螺旋箍筋约束混凝土具有连续的较高的承载力和刚度，可显著减少对钢筋连接构造措施及施工质量的依赖，改变装配式混凝土单元的受力破坏模式，有效解决现有装配式预制混凝土结构的整体性不强、面外抗压稳定性不高的技术难题，保证其塑性变形发展能力和抗震延性能力。

除薄壁钢管内浇筑的自密实混凝土芯柱外的其它部件均可在工厂规模化制作完成，现场可完全取消焊接工序，箍筋笼既为预制混凝土单元的装配定位提供便捷，又很容易修正或补偿施工误差，简化甚至减少其它钢筋的连接，显著提高建造施工效率，钢管内后浇混凝土无需安装模板，与相邻上下层预制混凝土单元之间的接缝坐浆层同期浇筑，工作量增加少且不增加工期。

相对于现有双钢管构造，薄壁钢管和螺旋箍筋组合构造装配连接的结构含钢率显著减小，薄壁钢管与管内螺旋箍筋约束自密实混凝土芯柱和管外预制混凝土单元的受力变形协调并能充分发挥各自的承载能力，不但为两个预制混凝土单元之间的接缝坐浆层提供可靠的承载力，而且为预制混凝土单元提供辅助的抗压、抗剪和抗弯承载力，使得接缝坐浆层的承载力提高，可取消焊接工序，减少对钢筋连接构造措施及施工质量的依赖，大幅简化施工工艺、减少现场工作量，籍此施工的预制混凝土单元的承载力提高，则可在现行装配式预制混凝土结构设计规范的基础上适当地放松限值指标，如轴压比、高厚比等，从而降低装配式混凝土结构的自重，减小结构地震反应，节约抗震投资。

本发明用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件可通用于装配式预制混凝土柱、装配式预制混凝土梁、装配式预制混凝土墙、装配式预制混凝土节点、装配式预制混凝土桥墩、装配式预制混凝土支撑、装配式预制混凝土结构的部分单元、装配式预制混凝土结构单层及其它任意装配式预制混凝土构件或结构的连接，可适用于高烈度地震区的装配式预制混凝土结构，应用十分广泛。

附图说明

图1是本发明实施例所述的带有一种用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件的预制混凝土单元拼装后的端面示意图；

图2是图1的正面剖视图；

图3是本发明实施例所述的带有另一种用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件的预制混凝土单元拼装后的端面示意图；

图4是图3的正面剖视图；

图5是本发明实施例所述的带有第三种用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件的预制混凝土单元拼装后的端面示意图；

图6是本发明实施例所述的带有第四种用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件的预制混凝土单元拼装后的端面示意图。

图中：

1、薄壁钢管；

2、箍筋笼；21、架立件；22、螺旋箍筋；

3、自密实混凝土芯柱；

4、抗剪切滑移件；

5、套接件；

100、预制混凝土单元；101、竖向钢筋；102、水平钢筋；103、预制混凝土；

200、接缝坐浆层。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-图6所示，本发明提供了一种用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，包括薄壁钢管1、箍筋笼2和自密实混凝土芯柱3。其中，薄壁钢管1固设于预制混凝土单元100内，两端分别从预制混凝土单元100内伸出，箍筋笼2设置于薄壁钢管1内，两个预制混凝土单元100进行拼装时，两个预制混凝土单元100上的薄壁钢管1相抵接(可连接或者不连接，连接时，两个薄壁钢管1的连接端可进行焊接、法兰螺栓连接或其它形式的连接)，一个预制混凝土单元100的箍筋笼2伸入另一个预制混凝土单元100的薄壁钢管1内，然后自密实混凝土芯柱3浇筑于两个相连通的薄壁钢管1内，对两个预制混凝土单元100进行定位连接和加强。

本发明中，带有薄壁钢管1和箍筋笼2的预制混凝土单元100在拼装时，能够在施工现场通过向薄壁钢管1内浇筑自密实混凝土形成自密实混凝土芯柱3，实现相邻的两个预制混凝土单元100的连接，操作便捷可靠，可省略现场焊接工序，修正或补偿施工误差简便，工业化适用性强，籍此施工的预制混凝土单元100的含钢率相对低、装配整体性好、承载能力高、抗震性能优异，避免了对钢筋连接的构造措施及施工质量过度依赖，实现了“等同现浇”的拼装效果。

如图1、图5和图6所示，在本实施例中，薄壁钢管1的横截面为圆形、椭圆形、多边形(三角形、方形、矩形等)或其它任意形状。薄壁钢管1为单管腔结构或多管腔结构，如图1和图3所示，薄壁钢管1为单管腔结构时，管腔内设置有1个或多个箍筋笼2，薄壁钢管1为多管腔结构时，每个管腔内设置有1个或多个箍筋笼2。

在本实施例中，箍筋笼2包括架立件21和螺旋箍筋22。其中，架立件21沿薄壁钢管1长度方向延伸，设置于螺旋箍筋22的环内或环外(本实施例中其设置于环内)，固连于螺旋箍筋22，与螺旋箍筋22拼装形成箍筋笼2。架立件21具体为架立筋或其它结构的架立部件，螺旋箍筋22具体为螺旋钢箍筋、螺旋纤维增强复合材料箍筋(FRP箍筋)或其它材料的螺旋箍筋。

具体地，螺旋箍筋22两端的绕设密度(单位长度内相邻绕匝之间的平均间距)大于中间的绕设密度。

为加强薄壁钢管1的抗剪切能力，本发明用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件还包括抗剪切滑移件4，抗剪切滑移件4设置于薄壁钢管1的外周，沿薄壁钢管1的长度方向间隔设置有多个。抗剪切滑移件4具体为抗剪环钢筋或抗剪切销钉。

在本实施例中，预制混凝土单元100包括多根竖向钢筋101、多根水平钢筋102和预制混凝土103。其中，多根竖向钢筋101平行于薄壁钢管1设置，薄壁钢管1设置于多根竖向钢筋101之间，多根水平钢筋102垂直于薄壁钢管1设置，围绕在多根竖向钢筋101的内侧，沿薄壁钢管1的延伸方向间隔设置，预制混凝土103浇筑包裹竖向钢筋101和水平钢筋102，薄壁钢管1通过预制混凝土103固设于预制混凝土单元100内。预制混凝土单元100具体可以是装配式预制混凝土柱、装配式预制混凝土梁、装配式预制混凝土墙、装配式预制混凝土节点、装配式预制混凝土桥墩、装配式预制混凝土支撑、装配式预制混凝土结构的部分单元、装配式预制混凝土结构的单层及其它任意装配式预制混凝土构件或结构。

本发明的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件还包括套接件5，两个预制混凝土单元100进行拼装时，套接件5用于对抵接的两个预制混凝土单元100之间的钢筋(在本实施例中钢筋指的是竖向钢筋101)进行连接。套接件5具体为钢套筒，每个钢套筒可套接一对竖向钢筋101。

在本实施例中，针对薄壁钢管1选用壁厚为1.5mm的钢管，抗剪切滑移件4选用抗剪环钢筋，沿薄壁钢管1的长度方向，每隔500mm贴焊一个抗剪环钢筋，薄壁钢管1的两端从预制混凝土单元100向外伸出100mm，箍筋笼2从薄壁钢管1的一端向外伸出300mm。

本发明还提供了一种装配方法，使用上述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，主要包括如下步骤：

将上层带有薄壁钢管1的预制混凝土单元100吊装于下层带有薄壁钢管1的预制混凝土单元100上，使对应位置的两个薄壁钢管1相抵接，并且使下层薄壁钢管1内的箍筋笼2伸入上层的薄壁钢管1内；

向相连通的两个薄壁钢管1内浇筑自密实混凝土形成自密实混凝土芯柱3，并且向两个预制混凝土单元100之间两个薄壁钢管1的外侧浇筑混凝土形成接缝坐浆层200，以连接两个预制混凝土单元100。

在实际施工混凝土柱时，对上述装配方法的主要步骤进行展开，其详细步骤为：

步骤一、在薄壁钢管1的外壁上贴焊若干抗剪切滑移件4，将带有抗剪切滑移件4的薄壁钢管1浇筑在预制混凝土单元100内，在架立件21上绑扎固定螺旋箍筋22，制作设定高度的箍筋笼2。

此步骤中，带有薄壁钢管1的预制混凝土单元100和箍筋笼2均在工厂加工生产，浇筑预制混凝土单元100时采用C50的混凝土，准确按设计尺寸要求定位，薄壁钢管1伸出预制混凝土单元100的上顶面和下底面各100mm。

步骤二、固装下层预制混凝土单元100后，吊装上层预制混凝土单元100，将上层预制混凝土单元100下底面伸出的薄壁钢管1，套住下层预制混凝土单元100上顶面相应位置处从薄壁钢管1内伸出的箍筋笼2。

在此步骤中，通过薄壁钢管1和箍筋笼2对上下两层预制混凝土单元100进行定位安装，上层的薄壁钢管1的下端口与下层的薄壁钢管1的上端口对接但不直接连接。

步骤三、将上层预制混凝土单元100的箍筋笼2插入上层的薄壁钢管1内。

在此步骤中，上层的箍筋笼2与下层的箍筋笼2在上层的薄壁钢管1内抵接或部分重叠，箍筋笼2伸出上层的薄壁钢管1上端口300mm。

步骤四、向两个相连通的薄壁钢管1内浇筑自密实混凝土形成自密实混凝土芯柱3，同时，使用套接件5连接上、下层预制混凝土单元100之间的竖向钢筋101，在竖向钢筋101上绑扎水平钢筋102，支模然后在上、下层预制混凝土单元100之间浇筑形成接缝坐浆层200。

此步骤中，在薄壁钢管1内浇筑C100的自密实混凝土，薄壁钢管1内的混凝土接触面设置在接缝坐浆层范围内，接缝坐浆层200采用C50的混凝土进行浇筑。

步骤五、依次循环直至完成混凝土柱的装配。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，其特征在于，包括：

薄壁钢管(1)，固设于预制混凝土单元(100)内，两端分别从所述预制混凝土单元(100)内伸出；

箍筋笼(2)，设置于所述薄壁钢管(1)内，两个所述预制混凝土单元(100)进行拼装时，两个所述预制混凝土单元(100)上的所述薄壁钢管(1)相抵接，一个所述预制混凝土单元(100)的所述箍筋笼(2)伸入另一个所述预制混凝土单元(100)的薄壁钢管(1)内；

自密实混凝土芯柱(3)，两个所述预制混凝土单元(100)进行拼装时，浇筑于两个相连通的所述薄壁钢管(1)内。

2.根据权利要求1所述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，其特征在于，所述薄壁钢管(1)的横截面为圆形、椭圆形或多边形。

3.根据权利要求1所述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，其特征在于，所述薄壁钢管(1)为单管腔结构或多管腔结构，所述薄壁钢管(1)为单管腔结构时，管腔内设置有1个或多个所述箍筋笼(2)，所述薄壁钢管(1)为多管腔结构时，每个管腔内设置有1个或多个所述箍筋笼(2)。

4.根据权利要求1所述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，其特征在于，所述箍筋笼(2)包括：

架立件(21)，沿所述薄壁钢管(1)长度方向延伸；和

螺旋箍筋(22)，固连于所述架立件(21)，所述架立件(21)设置于所述螺旋箍筋(22)的环内或环外。

5.根据权利要求4所述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，其特征在于，所述螺旋箍筋(22)为螺旋钢箍筋或螺旋纤维增强复合材料箍筋。

6.根据权利要求4所述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，其特征在于，所述螺旋箍筋(22)两端的绕设密度大于中间的绕设密度。

7.根据权利要求1所述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，其特征在于，还包括抗剪切滑移件(4)，所述抗剪切滑移件(4)设置于所述薄壁钢管(1)的外周，沿所述薄壁钢管(1)的长度方向间隔设置有多个。

8.根据权利要求1所述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，其特征在于，还包括套接件(5)，两个所述预制混凝土单元(100)进行拼装时，所述套接件(5)用于对两个所述预制混凝土单元(100)之间的钢筋进行连接。

9.根据权利要求1-8任一所述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，其特征在于，所述预制混凝土单元(100)为装配式预制混凝土柱、装配式预制混凝土梁、装配式预制混凝土墙、装配式预制混凝土节点、装配式预制混凝土桥墩、装配式预制混凝土支撑或装配式预制混凝土结构单层。

10.一种装配方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一所述的用于装配混凝土构件或结构的定位连接加强件，包括如下步骤：

将上层带有薄壁钢管(1)的预制混凝土单元(100)吊装于下层带有薄壁钢管(1)的预制混凝土单元(100)上，使对应位置的两个薄壁钢管(1)相抵接，并且使下层的薄壁钢管(1)内的箍筋笼(2)伸入上层的薄壁钢管(1)内；

向相连通的两个薄壁钢管(1)内浇筑自密实混凝土芯柱(3)，并且向两个预制混凝土单元(100)之间两个薄壁钢管(1)的外侧浇筑混凝土形成接缝坐浆层(200)，以连接两个预制混凝土单元(100)。