CN110284587A - 一种错层预制飘窗与钢结构连接节点及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种错层预制飘窗与钢结构连接节点，包括预制飘窗组件、可调连接组件和钢梁构件组件；所述预制飘窗组件由水平上悬挑板、水平下悬挑板和竖向中间连接板连接组成钢筋混凝土预制构件，该竖向中间连接板上设置有飘窗牛腿，所述飘窗牛腿上开设有若干个用于与钢结构连接的螺栓孔，所述竖向中间连接板上还设置有用于与钢结构连接的预埋钢板；所述竖向中间连接板上开设有倾斜的灌浆孔，该灌浆孔位于飘窗牛腿的下方。该错层预制飘窗使用高强螺栓等连接件与钢结构进行连接，安装方便、快速，同时构件体积小，结构简单，重量轻，符合钢结构住宅轻量化的特点。

Description

一种错层预制飘窗与钢结构连接节点及施工方法

技术领域

本发明涉及装配式建筑技术领域，特别是一种错层预制飘窗与钢结构连接节点及施工方法。

背景技术

目前多层及高层民用建筑中，装配式混凝土结构建筑的预飘窗板往往与外墙板整体预制，其构件重量较大，构造复杂，模板利用率低，对施工吊装不利，需要改进。因此，减轻飘窗预制构件重量是本发明的目标。本发明提供一种在国内钢结构住宅中很少采用的凸出建筑立面的飘窗结构。由于国内没有相应可借鉴的成熟工程经验，当装配式钢结构住宅选择了外凸的预制飘窗时，实现建筑设计效果，丰富建筑外立面造型，适合钢结构住宅的预制飘窗构件的设计、制作、安装的技术问题就暴露了出来，创新一套适用于钢结构住宅体系的预制飘窗施工技术，就成了工程建设所要解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于多高层装配式钢结构住宅的错层预制飘窗。该飘窗使用高强螺栓等连接件与钢结构进行连接，安装方便、快速，同时构件体积小，结构简单，重量轻，符合钢结构住宅轻量化的特点。

解决上述问题的技术方案是：一种错层预制飘窗，由预制飘窗组件组成，所述预制飘窗组件由水平上悬挑板、水平下悬挑板和竖向中间连接板连接组成钢筋混凝土预制构件，该竖向中间连接板上设置有飘窗牛腿，所述飘窗牛腿上开设有若干个用于与钢结构连接的螺栓孔，所述竖向中间连接板上还设置有用于与钢结构连接的预埋钢板；所述竖向中间连接板上开设有倾斜的灌浆孔，该灌浆孔位于飘窗牛腿的下方。

其进一步技术方案是：所述水平上悬挑板的上表面设有窗框定位槽，下表面设有滴水槽；所述水平下悬挑板的下表面设有滴水槽。

其又进一步技术方案是：所述水平上悬挑板的上表面设有吊环Ⅰ；所述竖向中间连接板上设有吊环Ⅱ，该吊环Ⅱ与飘窗牛腿分别位于竖向中间连接板的两侧。

其更进一步技术方案是：所述水平上悬挑板、水平下悬挑板、竖向中间连接板和飘窗牛腿整体预制而成。

其更进一步技术方案是：所述预制飘窗组件的厚度不大于100mm。

其相关的另一技术方案是：一种错层预制飘窗与钢结构连接节点，包括设置在上层楼窗洞下方的砌砖体、设置在下层楼窗洞上方的窗过梁、及叠合楼板；还包括预制飘窗组件、可调连接组件和钢梁构件组件；所述预制飘窗组件是上述的一种错层预制飘窗中所述的预制飘窗组件；所述可调连接组件包括高强螺栓、垫铁和PVC管；所述钢梁构件组件包括钢梁和等边角钢，所述钢梁设置在窗过梁与叠合楼板之间，所述等边角钢与钢梁的腹板焊接；所述高强螺栓的底部穿过叠合楼板与钢梁顶部焊接固定；所述飘窗牛腿搭到叠合楼板上、位于砌砖体的下方，所述飘窗牛腿上的螺栓孔穿过高强螺栓使飘窗牛腿与钢梁固定连接；所述垫铁上开设有用于给高强螺栓穿过的穿孔，该垫铁放置在飘窗牛腿与高强螺栓的螺母之间，通过拧紧高强螺栓上的螺母紧固在飘窗牛腿上；所述PVC管套设在高强螺栓外部，所述高强螺栓与PVC管之间的空隙填充改性环氧树脂；所述预制飘窗组件上的预埋钢板与等边角钢焊接固定；所述钢梁与窗过梁、叠合楼板之间的空隙通过灌浆孔用水泥砂浆浇筑；所述砌砖体与飘窗牛腿之间的空隙采用水泥砂浆进行浇筑。

其相关的另一技术方案是：一种错层预制飘窗与钢结构连接节点的施工方法，其特征在于：它是上述一种错层预制飘窗与钢结构连接节点的施工方法，其施工工艺流程为：A、准备预制飘窗模具的材料→B、预制飘窗模具设计制作→C、预制飘窗组件生产→D、预制飘窗运输→E、预制飘窗施工现场安装；其中步骤E、预制飘窗施工现场安装是在当前楼层的主体结构完成之后进行，预制飘窗安装施工流程如下：E1、施工现场对预制飘窗预埋的吊环直接进行吊装，起吊0.5米，确定吊物平稳后，方可进行高处吊运；将预制飘窗吊到指定楼层时，注意移动平稳，将飘窗牛腿上开设的螺栓孔对准焊接在钢梁上的高强螺栓，缓慢放下；待螺栓孔位置对正后，灌入改性环氧树脂；将垫铁与螺母安装并拧紧；

E2、随后将钢梁上的等边角钢与预制飘窗中的竖向中间连接板上的预埋钢板进行焊接；待焊接完成后，对吊具进行拆卸，后期可将吊环割除；至此该预制飘窗的吊装工序完成；

E3、在浇筑钢梁位置时，对于预制飘窗组件与钢梁之间无法填满的空间，通过灌浆孔对混凝土无法填满的空间进行灌浆，灌浆时，采用灌浆孔的其中一孔进行灌浆，其余孔用胶塞堵住，待浆料灌满时，将胶塞挤出。

所述步骤A、准备预制飘窗模具的材料，其主要内容是：材料的选择；材料使用厚度为6m~10mm的钢板作为预制飘窗的模具的主要材料或者满足强度要求的材料均可；

所述步骤B、预制飘窗模具设计制作，其设计原理为：模具简单轻便，分层设计，安装方向从下往上，拆模方向则相反；以空间小，减少材料使用为原则进行设计；

所述步骤C、预制飘窗组件生产，其生产要点包括以下几点：

C1、在保证场地平整的情况下对模具进行拼装，尺寸、定位确认无误后进行钢筋的下料、绑扎；

C2、针对高强螺栓开孔所需的工装安装位置和预埋钢板的预埋位置，需要测量精准，以免造成安装上的困难；

C3、钢筋绑扎完成后，刷脱模剂浇筑混凝土，待各项指标满足要求后，对模具进行拆卸；随后进行养护、检测工作。

由于采用上述技术方案，本发明之一种错层预制飘窗与钢结构连接节点及施工方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的预制飘窗结构简单，便于预制加工，节省材料，适合标准化，产业化生产。

2、本发明的预制飘窗使用高强螺栓定位和固定，降低施工现场安装繁琐操作，提高安装精度、安装速率的同时，自身外观简洁，用户满意度也得以提升。

3、本发明的预制飘窗设计了灌浆孔，利用灌浆孔解决飘窗与钢梁接触处空间无法浇筑的问题，给同类问题提供了一个新的思路且具有深远意义。

4、本发明的预制飘窗设计滴水槽，使用简单的方法，解决了雨水沿着顶面流入室内的问题。本发明的预制飘窗设计了窗框定位槽，对于窗框的安装起到了固定作用，能提高现场的安装效率。

下面结合附图和实施例对本发明之一种错层预制飘窗与钢结构连接节点及施工方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1为本发明之预制飘窗组件结构示意图一；

图2为本发明之预制飘窗组件结构示意图二；

图3为本发明之预制飘窗模具设计示意图；

图4为本发明之错层预制飘窗与钢结构连接节点结构示意图；

图5为本发明之错层预制飘窗安装截面图；

图6为本发明预制飘窗配筋断面图。

图中：

1-预制飘窗组件，11-窗框定位槽，12-滴水槽，13-水平上悬挑板，14-灌浆孔，15-预埋钢板，16-水平下悬挑板，17-飘窗牛腿，171-螺栓孔，18-竖向中间连接板,191-吊环Ⅰ,192-吊环Ⅱ；

2-可调连接组件，21-高强螺栓，22-垫铁，23-改性环氧树脂，24-PVC管；

3-钢梁构件组件，31-钢梁，32-等边角钢；

41-砌砖体，42-水泥砂浆，43-窗过梁，44-叠合楼板。

CD-窗洞，HJ-熔透焊缝。

具体实施方式

实施例1：

一种错层预制飘窗，主要由预制飘窗组件1组成，如图1、图2所示，所述预制飘窗组件1由水平上悬挑板13、水平下悬挑板16和竖向中间连接板18连接组成钢筋混凝土预制构件，该竖向中间连接板18上设置有飘窗牛腿17，所述飘窗牛腿17上开设有若干个用于与钢结构连接的螺栓孔171，所述竖向中间连接板18上还设置有用于与钢结构连接的预埋钢板15；所述竖向中间连接板18上开设有倾斜的灌浆孔14，该灌浆孔14位于飘窗牛腿的下方。如图1中所示该灌浆孔14可以有两个。

所述水平上悬挑板13的上表面设有窗框定位槽11，下表面设有滴水槽12；所述水平下悬挑板16的下表面设有滴水槽12。

所述水平上悬挑板13的上表面设有吊环Ⅰ191；所述竖向中间连接板18上设有吊环Ⅱ192，该吊环Ⅱ192与飘窗牛腿17分别位于竖向中间连接板18的两侧。

所述水平上悬挑板13、水平下悬挑板16、竖向中间连接板18和飘窗牛腿17整体预制而成。

本实施例中的所述预制飘窗组件1的厚度不大于100mm。

实施例2：

一种错层预制飘窗与钢结构连接节点，如图4、图5所示，包括设置在上层楼窗洞下方的砌砖体41、设置在下层楼窗洞上方的窗过梁43、及叠合楼板44；还包括预制飘窗组件1、可调连接组件2和钢梁构件组件3；所述预制飘窗组件是实施例1所述的一种错层预制飘窗中所述的预制飘窗组件；所述可调连接组件2包括高强螺栓21、垫铁22和PVC管24；所述钢梁构件组件3包括钢梁31和等边角钢32，所述钢梁31设置在窗过梁43与叠合楼板44之间，所述等边角钢32与钢梁31的腹板焊接；所述高强螺栓的底部穿过叠合楼板与钢梁顶部焊接固定；所述飘窗牛腿17搭到叠合楼板44上、位于砌砖体41的下方，所述飘窗牛腿17上的螺栓孔穿过高强螺栓21使飘窗牛腿与钢梁31固定连接；所述垫铁22上开设有用于给高强螺栓穿过的穿孔，该垫铁放置在飘窗牛腿与高强螺栓的螺母之间，通过拧紧高强螺栓上的螺母紧固在飘窗牛腿上；所述PVC管24套设在高强螺栓21外部，所述高强螺栓与PVC管之间的空隙填充改性环氧树脂23；所述改性环氧树脂23有防水、加固补强的作用。所述预制飘窗组件上的预埋钢板15与等边角钢32焊接固定；所述钢梁31与窗过梁43、叠合楼板44之间的空隙通过灌浆孔14用水泥砂浆42浇筑；所述砌砖体41与飘窗牛腿17之间的空隙采用水泥砂浆42进行浇筑。

该预制飘窗的施工现场安装，高强螺栓21焊接在钢梁上；预制飘窗安装时，与高强螺栓21对正安装，高强螺栓起到定位的作用，同时通过预埋钢板15与钢梁31的焊接连接，起到固定的效果。进行浇筑时，利用灌浆孔14对未能浇筑部位进行灌浆操作，保证浆料灌满。

实施例3：

一种错层预制飘窗与钢结构连接节点的施工方法，它是实施例2中所述一种错层预制飘窗与钢结构连接节点的施工方法，其施工工艺流程为：A、准备预制飘窗模具的材料→B、预制飘窗模具设计制作→C、预制飘窗组件生产→D、预制飘窗运输→E、预制飘窗施工现场安装；具体的步骤为：

A、准备预制飘窗模具的材料，其主要内容是：材料的选择；材料宜使用厚度为6m~10mm的钢板作为预制飘窗的模具的主要材料或者满足强度要求的材料均可。

B、预制飘窗模具设计制作，其设计原理为：模具简单轻便，分层设计，安装方向从下往上，拆模方向则相反。以空间小，减少材料使用为原则进行设计。

C、预制飘窗组件生产，其生产要点包括以下几点：

C1、在保证场地平整的情况下对模具进行拼装，尺寸、定位确认无误后进行钢筋的下料、绑扎（参见图6为本发明预制飘窗配筋断面图）。例如：该飘窗的预制构件生产模具的安装，边模主要采用6mm~10mm厚的钢板，各边模之间采用螺栓进行连接（参见图3）。保证飘窗的成型质量，和飘窗连接件埋件的位置定位精度。

C2、针对高强螺栓21开孔所需的工装安装位置和预埋钢板15的预埋位置，需要测量精准，以免造成安装上的困难。

C3、钢筋绑扎完成后，刷脱模剂浇筑混凝土，待各项指标满足要求后，对模具进行拆卸。随后进行养护、检测等工作。

D、运输：把预制飘窗组件运输到安装现场。

E、预制飘窗施工现场安装是在当前楼层的主体结构完成之后进行，预制飘窗安装施工流程如下：

E1、施工现场对预制飘窗预埋的吊环（吊环Ⅰ191）直接进行吊装，起吊0.5米，确定吊物平稳后，方可进行高处吊运；将预制飘窗吊到指定楼层时，注意移动平稳，将飘窗牛腿17上开设的螺栓孔171对准焊接在钢梁上的高强螺栓，缓慢放下；待螺栓孔171位置对正后，灌入改性环氧树脂；将垫铁与螺母安装并拧紧；

E2、随后将钢梁上的等边角钢与预制飘窗中的竖向中间连接板18上的预埋钢板进行焊接；待焊接完成后，对吊具进行拆卸，后期可将吊环Ⅱ192和吊环Ⅰ191割除；至此该预制飘窗的吊装工序完成；

E3、由于装配式钢结构建筑的梁为H型钢，钢梁31特殊的造型会使得后期灌浆无法对预制飘窗组件1与钢梁31之间的空间填满。为解决这一问题，该预制飘窗组件1设计灌浆孔14。在浇筑钢梁位置时，对于预制飘窗组件与钢梁之间无法填满的空间，通过灌浆孔对混凝土无法填满的空间进行灌浆，灌浆时，采用灌浆孔的其中一孔进行灌浆，其余孔用胶塞堵住，待浆料灌满时，将胶塞挤出。

在上述实施过程中还应注意的地方：

①该预制飘窗在构件厂生产时，要保证砂、石、水泥、钢材等材料合格。钢筋、预埋件的绑扎与定位必须满足设计要求。

②构件厂生产模具采用激光切割或数控等离子切割下料，下料精度控制在±1mm以内。

③预制构件生产时，混凝土的浇筑、振捣、抹面、堆放等工艺要完全按照生产要求进行，保证混凝土强度满足设计要求。

④现场施工时，应对构件进行全面的检查、核对，如构件的数量、尺寸、平整度。

本发明的错层预制飘窗的设计原理：

本预制飘窗由水平上悬挑板13、水平下悬挑板16、竖向中间连接板18和飘窗牛腿17整体预制而成。预制飘窗组件1、可调连接组件2、钢梁构件组件3和其他组件一起组成连接节点。其他组件包括砌砖体41、水泥砂浆42、窗过梁43和叠合楼板44等。

预制飘窗组件1为错层预制，即作为某标准层的飘窗顶板的水平下悬挑板16与作为上一楼层飘窗底板的水平上悬挑板13 整体预制而成。

预制飘窗组件1在预制构件厂使用标准模具进行生产。钢梁构件组件3在钢结构厂生产完成，按照施工图纸要求，在施工现场正确安装。在钢结构厂中，钢梁构件组件3中的等边角钢32和可调连接组件2中的高强螺栓21中与钢梁31进行焊接，以减少现场施焊的困难。

如图4、图5所示，所述预制飘窗组件1通过高强螺栓21的定位安装，将飘窗牛腿17搭到叠合楼板44上。连接处灌入改性环氧树脂23，加入垫铁22，将高强螺栓21的螺母拧紧固定。同时将预埋钢板15和等边角钢32焊接，使其与钢梁31进行连接。后期进行水泥砂浆42的浇灌时，使用灌浆孔14对贴近飘窗且无法灌浆的部位进行灌浆操作。

本发明预制飘窗的特点：

①本发明预制飘窗连接节点使用高强螺栓与主体结构进行连接，同时使用预埋钢板与主体结构的钢梁焊接相连，吊装时预制飘窗与高强螺栓直接对位安装，和市场上常用的预制飘窗对比，定位简单，精度更高，大大提高了施工现场安装效率。

②相对于组件重量较大，构造复杂的传统装配式混凝土飘窗，本发明的飘窗预制件厚度不大于100mm，结构简单，模板利用率高。

③本发明预制飘窗的连接节点的设计适用于针对装配式钢结构体系。

④本发明的预制飘窗上设计灌浆孔，在安装现场使用胶塞灌浆的方式解决与钢梁接触处浆料无法灌满的问题，增加窗体墙混凝土的密实性。

⑤本发明的预制飘窗设计的窗框定位槽，使窗框的定位速度和安装精度得到明显的提升。设计的滴水槽12能有效防止雨水沿顶面流入室内，起到良好的排水作用。

Claims (8)

1.一种错层预制飘窗，其特征在于：由预制飘窗组件（1）组成，所述预制飘窗组件（1）由水平上悬挑板（13）、水平下悬挑板（16）和竖向中间连接板（18）连接组成钢筋混凝土预制构件，该竖向中间连接板（18）上设置有飘窗牛腿（17），所述飘窗牛腿（17）上开设有若干个用于与钢结构连接的螺栓孔（171），所述竖向中间连接板（18）上还设置有用于与钢结构连接的预埋钢板（15）；所述竖向中间连接板（18）上开设有倾斜的灌浆孔（14），该灌浆孔（14）位于飘窗牛腿的下方。

2.根据权利要求1所述的一种错层预制飘窗，其特征在于：所述水平上悬挑板（13）的上表面设有窗框定位槽（11），下表面设有滴水槽（12）；所述水平下悬挑板（16）的下表面设有滴水槽（12）。

3.根据权利要求2所述的一种错层预制飘窗，其特征在于：所述水平上悬挑板（13）的上表面设有吊环Ⅰ（191）；所述竖向中间连接板（18）上设有吊环Ⅱ（192），该吊环Ⅱ（192）与飘窗牛腿（17）分别位于竖向中间连接板（18）的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种错层预制飘窗，其特征在于：所述水平上悬挑板（13）、水平下悬挑板（16）、竖向中间连接板（18）和飘窗牛腿（17）整体预制而成。

5.根据权利要求4所述的一种错层预制飘窗，其特征在于：所述预制飘窗组件（1）的厚度不大于100mm。

6.一种错层预制飘窗与钢结构连接节点，包括设置在上层楼窗洞下方的砌砖体（41）、设置在下层楼窗洞上方的窗过梁（43）、及叠合楼板（44）；其特征在于：还包括预制飘窗组件（1）、可调连接组件（2）和钢梁构件组件（3）；所述预制飘窗组件是权利要求1-5任一所述的一种错层预制飘窗中所述的预制飘窗组件；所述可调连接组件（2）包括高强螺栓（21）、垫铁（22）和PVC管（24）；所述钢梁构件组件（3）包括钢梁（31）和等边角钢（32），所述钢梁（31）设置在窗过梁（43）与叠合楼板（44）之间，所述等边角钢（32）与钢梁（31）的腹板焊接；所述高强螺栓的底部穿过叠合楼板与钢梁顶部焊接固定；所述飘窗牛腿（17）搭到叠合楼板（44）上、位于砌砖体（41）的下方，所述飘窗牛腿（17）上的螺栓孔穿过高强螺栓（21）使飘窗牛腿与钢梁（31）固定连接；所述垫铁（22）上开设有用于给高强螺栓穿过的穿孔，该垫铁放置在飘窗牛腿与高强螺栓的螺母之间，通过拧紧高强螺栓上的螺母紧固在飘窗牛腿上；所述PVC管（24）套设在高强螺栓（21）外部，所述高强螺栓与PVC管之间的空隙填充改性环氧树脂（23）；所述预制飘窗组件上的预埋钢板（15）与等边角钢（32）焊接固定；所述钢梁（31）与窗过梁（43）、叠合楼板（44）之间的空隙通过灌浆孔（14）用水泥砂浆（42）浇筑；所述砌砖体（41）与飘窗牛腿（17）之间的空隙采用水泥砂浆（42）进行浇筑。

7.一种错层预制飘窗与钢结构连接节点的施工方法，其特征在于：它是权利要求6所述一种错层预制飘窗与钢结构连接节点的施工方法，其施工工艺流程为：A、准备预制飘窗模具的材料→B、预制飘窗模具设计制作→C、预制飘窗组件生产→D、预制飘窗运输→E、预制飘窗施工现场安装；其中步骤E、预制飘窗施工现场安装是在当前楼层的主体结构完成之后进行，预制飘窗安装施工流程如下：E1、施工现场对预制飘窗预埋的吊环直接进行吊装，起吊0.5米，确定吊物平稳后，方可进行高处吊运；将预制飘窗吊到指定楼层时，注意移动平稳，将飘窗牛腿（17）上开设的螺栓孔（171）对准焊接在钢梁上的高强螺栓，缓慢放下；待螺栓孔（171）位置对正后，灌入改性环氧树脂；将垫铁与螺母安装并拧紧；

E2、随后将钢梁上的等边角钢与预制飘窗中的竖向中间连接板（18）上的预埋钢板进行焊接；待焊接完成后，对吊具进行拆卸，后期可将吊环割除；至此该预制飘窗的吊装工序完成；

E3、在浇筑钢梁位置时，对于预制飘窗组件与钢梁之间无法填满的空间，通过灌浆孔对混凝土无法填满的空间进行灌浆，灌浆时，采用灌浆孔的其中一孔进行灌浆，其余孔用胶塞堵住，待浆料灌满时，将胶塞挤出。

8.根据权利要求7所述的一种错层预制飘窗与钢结构连接节点的施工方法，其特征在于：所述步骤A、准备预制飘窗模具的材料，其主要内容是：材料的选择；材料使用厚度为6m~10mm的钢板作为预制飘窗的模具的主要材料或者满足强度要求的材料均可；

所述步骤B、预制飘窗模具设计制作，其设计原理为：模具简单轻便，分层设计，安装方向从下往上，拆模方向则相反；以空间小，减少材料使用为原则进行设计；

所述步骤C、预制飘窗组件生产，其生产要点包括以下几点：

C1、在保证场地平整的情况下对模具进行拼装，尺寸、定位确认无误后进行钢筋的下料、绑扎；

C2、针对高强螺栓（21）开孔所需的工装安装位置和预埋钢板（15）的预埋位置，需要测量精准，以免造成安装上的困难；

C3、钢筋绑扎完成后，刷脱模剂浇筑混凝土，待各项指标满足要求后，对模具进行拆卸；随后进行养护、检测工作。