CN110725475A - 一种内置通高波纹管的预制柱及其框架结构及施工方法 - Google Patents

一种内置通高波纹管的预制柱及其框架结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

一种内置通高波纹管的预制柱及其框架结构及施工方法，预制柱包括柱主体；柱主体为钢筋混凝土结构，柱主体中设有钢筋骨架；钢筋骨架包括架立钢筋和箍筋；架立钢筋有一组，沿着柱主体的外侧面间隔布置；箍筋有一组，沿竖向间隔箍设在一组架立钢筋的外侧；在架立钢筋内设置有横向钢筋和纵向钢筋；柱主体中通长埋设有波纹管；波纹管中穿有受力钢筋；受力钢筋的上端超出柱主体的顶部，受力钢筋的下端位于柱主体底部以下位置处；波纹管内还填充有孔道浆料。本发明要解决传统的预制柱质量大、连接节点处对钢筋对位的精度要求高，施工难度大，接缝灌浆工艺复杂，施工质量可控性差以及框架结构的抗剪性能和抗震性能受连接节点的影响较大的技术问题。

Description

一种内置通高波纹管的预制柱及其框架结构及施工方法
技术领域
本发明涉及装配式建筑领域，特别是涉及一种内置通高波纹管的预制柱及其框架结构及施工方法。
背景技术
目前，我国正在大力推广装配整体式混凝土建筑，现有装配整体式框架建筑节点连接复杂，且预制柱重量较重，经济代价较高。装配式框架结构常用的水平拼缝的连接方式主要包括套筒灌浆连接、螺栓连接等，其中应用最为广泛的是套筒灌浆连接的装配式框架。
套筒灌浆连接，在柱底部预留灌浆套筒，运至现场后内插钢筋并向灌浆套筒内灌注专用灌浆料，其对钢筋对位的精度、对封堵工艺和灌浆工艺的要求均较高，施工质量难以有效控制，容易出现漏浆、灌浆不密实等问题。
浆锚连接，在柱底部预留孔洞，下一层的柱钢筋向上伸出，伸入上层预制柱的预留孔洞中，然后从上层预制柱底部靠下的孔洞中灌浆，其对钢筋对位的精度要求相对套筒灌浆较低，但对封堵工艺和灌浆工艺的要求仍然较高，柱钢筋数量较多时灌浆时间较长。
螺栓连接，在柱底部预留螺栓孔，将下一层柱外伸钢筋对准上一层柱底部螺栓孔后，安装螺母。螺栓连接的柱底承载力较低，对框架结构的抗剪性能和抗震性能具有一定的影响。
日本预制空心柱，其空心为抽芯成孔工艺制作，多为矩形或方形成孔；国内目前预制空心柱均采用日本该类产品的思路。抽芯成孔后孔壁较为光滑，新旧混凝土结合性能较差。且抽芯成孔费用较高，难以大面积推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种内置通高波纹管的预制柱及其框架结构及施工方法，要解决传统的预制柱质量大、连接节点处对钢筋对位的精度要求高，施工难度大，接缝灌浆工艺复杂，施工质量可控性差以及框架结构的抗剪性能和抗震性能受连接节点的影响较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种内置通高波纹管的预制柱，包括有柱主体；所述柱主体为钢筋混凝土结构；所述柱主体中设置有钢筋骨架；所述钢筋骨架包括有架立钢筋和箍筋；所述架立钢筋有一组，沿着柱主体的外侧面间隔布置；所述箍筋有一组，沿竖向间隔箍设在一组架立钢筋的外侧；在架立钢筋内设置有横向钢筋和纵向钢筋，将钢筋骨架的内部空间分隔成一组单元格；所述柱主体中、位于单元格中沿柱主体的竖轴通长埋设有波纹管；所述波纹管中穿设有受力钢筋；所述受力钢筋的上端超出柱主体的顶部，受力钢筋的下端位于柱主体底部以下位置处；所述波纹管内还填充有孔道浆料；所述受力钢筋被浇筑在孔道浆料中。
优选的，所述波纹管的水平切面呈圆形或者呈椭圆形或者呈矩形；所述波纹管的材质为金属波纹管或塑料波纹管。
一种基于预制柱的框架结构，包括有框架柱、框架梁和楼板；所述框架柱包括有一组沿竖向间隔布置的预制柱，并且相邻预制柱之间的间距等于框架梁与楼板的厚度之和；
所述框架梁设置在下层的预制柱顶部；所述楼板铺设在框架梁上，并且楼板的侧边与框架梁对应一侧的端部平齐；下层的受力钢筋全部或者部分伸入上层的波纹管中，且与上层的受力钢筋通过连接套筒连接或焊接连接；在下层的预制柱、框架梁与楼板围合成节点区中填充有节点混凝土层；所述节点混凝土层的顶面与楼板顶面平齐；在节点混凝土层的顶面与上层的预制柱之间设置有接缝浆料层。
优选的，所述受力钢筋在每根波纹管中均设置有一组，每组受力钢筋通过连接件固定成一束；所述连接件有一组，沿竖向间隔布置；所述连接件采用钢筋或钢丝制成。
优选的，所述预制柱的波纹管中还设有加强筋；所述加强筋的上端伸入上层的波纹管内，加强筋的下端超出预制柱的底面、浇筑在节点混凝土层中。
优选的，所述预制柱侧面、对应连接套筒的位置处开设有安装槽；在波纹管侧壁上、对应波纹管的位置开设有安装孔；所述安装槽与波纹管内的孔道相连通。
一种框架结构的施工方法，包括步骤如下。
步骤一，在工厂进行预制柱的制作：预制柱的制作方法，包括以下步骤。
步骤1、绑扎柱钢筋骨架。
步骤2、在钢筋骨架中放置波纹管，校正波纹管的位置，并支设模板。
步骤3、浇筑预制柱的混凝土，并养护至标准强度。
步骤4、拆除模板，形成预制柱。
步骤二、将预制柱运送至施工现场。
步骤三、进行精确的测量和放线，确定下层的预制柱的安装位置。
步骤四、在最下层的预制柱中插设受力钢筋，并且安装最下层的预制柱，使全部或者部分的受力钢筋的上端伸入待施工的上层的预制柱中。
步骤五、向最下层的预制柱中的波纹管中灌注孔道浆料。
步骤六、完成框架梁和楼板的施工。
步骤七、浇筑节点混凝土层。
步骤八、将上层的预制柱中的受力钢筋与步骤四中下层的预制柱中的受力钢筋采用连接套筒对应连接或直接焊接。
步骤九、进行测量和放线，确定上层的预制柱的安装位置，并设置接缝浆料层。
步骤十、吊升上层的预制柱，使上层的预制柱套设在步骤八施工的受力钢筋外，调整位置和角度，然后将上层的预制柱进行临时固定。
步骤十一、向上层的预制柱中的波纹管中灌注孔道浆料，并养护。
步骤十二、重复步骤六-步骤十一的过程，完成整体结构施工。
优选的，当预制柱的波纹管中还设有加强筋时，在步骤七浇筑节点混凝土层之前，将加强筋插入待浇筑的节点混凝土层位置处。
优选的，步骤十中，再对上层的预制柱行临时固定时，在上层的预制柱外侧支设有斜撑。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明的内置通高波纹管的预制柱中，上下层预制柱之间采用受力钢筋和连接套筒贯通连接，装配式建筑的整体抗震性能好；预制柱中通过设置波纹管形成竖向贯通孔，波纹管、预制柱的混凝土和孔道浆料的连接紧密，预制与后浇部分可以形成统一的整体，连接牢固性远优于现浇混凝土与预制混凝土直接接触的连接方式。
2、本发明中的预制柱在钢筋骨架中设置波纹管，直接预留形成竖向贯通孔，制作工艺简单易操作，加工效率高，预制模板的施工质量可控性强；由于增加波纹管，预制柱的重量可得到降低，利于运输和吊装；并且本发明的预制柱中受力钢筋设置在竖向贯通孔内，在波纹管内进行连接；这种结构在施工时，上下层受力钢筋的连接能够在上层的预制柱吊装前进行，连接完毕后将上层的预制柱套在上层的受力钢筋外，极大提高了连接节点施工便捷性。
3、本发明的框架结构的施工方法预制率高，节省了模板，大大降低了施工现场的现浇施工的工作量；施工方法便捷高效，工序简单，操作难度低，校正位置，放入连接件，灌注浆料即可完成连接施工，省时省力，大大提高了施工效率，而且施工质量的可控性强；预制柱中的波纹管可以根据预制柱的大小和实际施工情况，灵活调整设置的位置和数量，制作方便，灵活；并且孔道浆料可以从波纹管的上方直接灌注而下，大大简化了灌浆工艺的工序，节省了灌浆时间，降低了灌浆难度，使得灌浆质量能够得到有效的控制和保证。
4、本发明采用贯通连接与传统节点连接相结合的方式，上下层的受力钢筋连接在上层的波纹管中进行，并且在波纹管中还设有加强筋；加强筋的上端伸入上层的波纹管内，加强筋的下端超出预制柱的底面、浇筑在节点混凝土层中，这种结构的设计大大增强了水平连接节点处的连接牢固性和抗剪强度。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1 本发明中柱主体内开设波纹管的结构示意图。
图2 本发明中预制柱的水平切面呈圆形时的水平切面结构示意图。
图3 本发明中预制柱的水平切面呈矩形时的水平切面结构示意图。
图4 本发明中预制柱与梁板之间的节点结构示意图。
图5 本发明的施工方法中，步骤八中下层的受力钢筋全部伸入上层波纹管中，且连接完毕后的结构示意图。
图6 本发明的施工方法中，步骤八中下层的受力钢筋部分伸入上层波纹管中，且连接完毕后的结构示意图。
图7 本发明中采用连接件将波纹管中一组受力钢筋连接后的结构示意图。
图8本发明的施工方法中，步骤十施工完毕后的结构示意图。
图9本发明的施工方法中，步骤十一施工完毕后的结构示意图。
图10本发明的框架结构中，预制柱侧面、对应连接套筒的位置处开设有安装槽的结构示意图。
图11本发明的框架结构中，预制柱的波纹管中设有加强筋的结构示意图。
附图标记：1－预制柱、1.1－柱主体、1.2－波纹管、1.3－钢筋骨架、1.3.1－架立钢筋、1.3.2－箍筋、1.4－纵向钢筋、1.5－单元格、1.6－横向钢筋、2－连接件、3－接缝浆料层、4－加强筋、5－连接套筒、6－框架梁、7－楼板、8－受力钢筋、9－节点混凝土层、10－孔道浆料、11－安装槽、12－安装孔、13－斜撑。
具体实施方式
如图1-11所示，这种内置通高波纹管的预制柱，包括有柱主体1.1；所述柱主体1.1为钢筋混凝土结构；所述柱主体1.1中设置有钢筋骨架1.3；所述钢筋骨架1.3包括有架立钢筋1.3.1和箍筋1.3.2；所述架立钢筋1.3.1有一组，沿着柱主体1.1的外侧面间隔布置；所述箍筋1.3.2有一组，沿竖向间隔箍设在一组架立钢筋1.3.1的外侧；在架立钢筋1.3.1内设置有横向钢筋1.6和纵向钢筋1.4，将钢筋骨架1.3的内部空间分隔成一组单元格1.5；所述柱主体1.1中、位于单元格1.5中沿柱主体1.1的竖轴通长埋设有波纹管1.2；所述波纹管1.2中穿设有受力钢筋8；所述受力钢筋8的上端超出柱主体1.1的顶部，受力钢筋8的下端位于柱主体1.1底部以下位置处；所述波纹管1.2内还填充有孔道浆料10；所述受力钢筋8被浇筑在孔道浆料10中。
本实施例中，所述柱主体1.1的水平切面呈圆形或者呈椭圆形或者呈矩形。
本实施例中，所述波纹管1.2的水平切面呈圆形或者呈椭圆形或者呈矩形；所述波纹管1.2的材质为金属波纹管或塑料波纹管。
这种含有预制柱的框架结构，包括有框架柱、框架梁6和楼板7；其特征在于：所述框架柱包括有一组沿竖向间隔布置的预制柱1，并且相邻预制柱1之间的间距等于框架梁6与楼板7的厚度之和；
所述框架梁6设置在下层的预制柱1顶部；所述楼板7铺设在框架梁6上，并且楼板7的侧边与框架梁6对应一侧的端部平齐；下层的受力钢筋8全部或者部分伸入上层的波纹管1.2中，且与上层的受力钢筋8通过连接套筒5连接或焊接连接；在下层的预制柱1、框架梁6与楼板7围合成节点区中填充有节点混凝土层9；所述节点混凝土层9的顶面与楼板7顶面平齐；在节点混凝土层9的顶面与上层的预制柱1之间设置有接缝浆料层3。
本实施例中，当下层的受力钢筋8部分伸入上层的波纹管1.2中，剩余的受力钢筋8锚固在节点混凝土层9内。
本实施例中，所述受力钢筋8在每根波纹管1.2中均设置有一组，每组受力钢筋8通过连接件2固定成一束；所述连接件2有一组，沿竖向间隔布置；所述连接件2采用钢筋或钢丝制成。
本实施例中，所述预制柱1的波纹管1.2中还设有加强筋4；所述加强筋4的上端伸入上层的波纹管1.2内，加强筋4的下端超出预制柱1的底面、浇筑在节点混凝土层9中。
本实施例中，所述预制柱1侧面、对应连接套筒5的位置处开设有安装槽11；在波纹管1.2侧壁上、对应波纹管1.2的位置开设有安装孔12；所述安装槽11与波纹管1.2内的孔道相连通。
本实施例中，框架结构的施工方法，包括步骤如下：
步骤一，在工厂进行预制柱1的制作：预制柱1的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、绑扎柱钢筋骨架1.3；
步骤2、在钢筋骨架1.3中放置波纹管1.2，校正波纹管1.2的位置，并支设模板；
步骤3、浇筑预制柱1的混凝土，并养护至标准强度；
步骤4、拆除模板，形成预制柱1。
步骤二、将预制柱1运送至施工现场。
步骤三、进行精确的测量和放线，确定下层的预制柱1的安装位置。
步骤四、在最下层的预制柱1中插设受力钢筋8，并且安装最下层的预制柱1，使全部或者部分的受力钢筋8的上端伸入待施工的上层的预制柱1中。
步骤五、向最下层的预制柱1中的波纹管1.2中灌注孔道浆料10。
步骤六、完成框架梁6和楼板7的施工。
步骤七、浇筑节点混凝土层9。
步骤八、将上层的预制柱1中的受力钢筋8与步骤四中下层的预制柱1中的受力钢筋8采用连接套筒5对应连接或直接焊接。
步骤九、进行测量和放线，确定上层的预制柱1的安装位置，并设置接缝浆料层3。
步骤十、吊升上层的预制柱1，使上层的预制柱1套设在步骤八施工的受力钢筋8外，调整位置和角度，然后将上层的预制柱1进行临时固定。
步骤十一、向上层的预制柱1中的波纹管1.2中灌注孔道浆料10，并养护。
步骤十二、重复步骤六-步骤十一的过程，完成整体结构施工。
本实施例中，当预制柱1的波纹管1.2中还设有加强筋4时，在步骤七浇筑节点混凝土层9之前，将加强筋4插入待浇筑的节点混凝土层9位置处。
本实施例中，步骤十中，再对上层的预制柱1进行临时固定时，在上层的预制柱1外侧支设有斜撑13。
本实施例中，所述波纹管1.2内的孔道浆料10为混凝土或者为高强砂浆或者为高强灌浆料。
本实施例中，超出部分的长度不小于外伸受力钢筋8的公称直径的8倍。
本实施例中，在步骤八施工完毕后，采用连接件2将每根波纹管1.2中的一组受力钢筋8连接。
上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种内置通高波纹管的预制柱，包括有柱主体（1.1）；所述柱主体（1.1）为钢筋混凝土结构；其特征在于：所述柱主体（1.1）中设置有钢筋骨架（1.3）；所述钢筋骨架（1.3）包括有架立钢筋（1.3.1）和箍筋（1.3.2）；所述架立钢筋（1.3.1）有一组，沿着柱主体（1.1）的外侧面间隔布置；所述箍筋（1.3.2）有一组，沿竖向间隔箍设在一组架立钢筋（1.3.1）的外侧；在架立钢筋（1.3.1）内设置有横向钢筋（1.6）和纵向钢筋（1.4），将钢筋骨架（1.3）的内部空间分隔成一组单元格（1.5）；所述柱主体（1.1）中、位于单元格（1.5）中沿柱主体（1.1）的竖轴通长埋设有波纹管（1.2）；所述波纹管（1.2）中穿设有受力钢筋（8）；所述受力钢筋（8）的上端超出柱主体（1.1）的顶部，受力钢筋（8）的下端位于柱主体（1.1）底部以下位置处；所述波纹管（1.2）内还填充有孔道浆料（10）；所述受力钢筋（8）被浇筑在孔道浆料（10）中。
2.根据权利要求1所述的内置通高波纹管的预制柱，其特征在于：所述波纹管（1.2）的水平切面呈圆形或者呈椭圆形或者呈矩形；所述波纹管（1.2）的材质为金属波纹管或塑料波纹管。
3.一种基于权利要求1-2中任意一项所述的内置通高波纹管的预制柱的框架结构，包括有框架柱、框架梁（6）和楼板（7）；其特征在于：所述框架柱包括有一组沿竖向间隔布置的预制柱（1），并且相邻预制柱（1）之间的间距等于框架梁（6）与楼板（7）的厚度之和；
所述框架梁（6）设置在下层的预制柱（1）顶部；所述楼板（7）铺设在框架梁（6）上，并且楼板（7）的侧边与框架梁（6）对应一侧的端部平齐；下层的受力钢筋（8）全部或者部分伸入上层的波纹管（1.2）中，且与上层的受力钢筋（8）通过连接套筒（5）连接或焊接连接；在下层的预制柱（1）、框架梁（6）与楼板（7）围合成节点区中填充有节点混凝土层（9）；所述节点混凝土层（9）的顶面与楼板（7）顶面平齐；在节点混凝土层（9）的顶面与上层的预制柱（1）之间设置有接缝浆料层（3）。
4.根据权利要求3所述的框架结构，其特征在于：所述受力钢筋（8）在每根波纹管（1.2）中均设置有一组，每组受力钢筋（8）通过连接件（2）固定成一束；所述连接件（2）有一组，沿竖向间隔布置；所述连接件（2）采用钢筋或钢丝制成。
5.根据权利要求3所述的框架结构，其特征在于：所述预制柱（1）的波纹管（1.2）中还设有加强筋（4）；所述加强筋（4）的上端伸入上层的波纹管（1.2）内，加强筋（4）的下端超出预制柱（1）的底面、浇筑在节点混凝土层（9）中。
6.根据权利要求3所述的框架结构，其特征在于：所述预制柱（1）侧面、对应连接套筒（5）的位置处开设有安装槽（11）；在波纹管（1.2）侧壁上、对应波纹管（1.2）的位置开设有安装孔（12）；所述安装槽（11）与波纹管（1.2）内的孔道相连通。
7.一种权利要求3-6中任意一项所述的框架结构的施工方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一，在工厂进行预制柱（1）的制作：预制柱（1）的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、绑扎柱钢筋骨架（1.3）；
步骤2、在钢筋骨架（1.3）中放置波纹管（1.2），校正波纹管（1.2）的位置，并支设模板；
步骤3、浇筑预制柱（1）的混凝土，并养护至标准强度；
步骤4、拆除模板，形成预制柱（1）；
步骤二、将预制柱（1）运送至施工现场；
步骤三、进行精确的测量和放线，确定下层的预制柱（1）的安装位置；
步骤四、在最下层的预制柱（1）中插设受力钢筋（8），并且安装最下层的预制柱（1），使全部或者部分的受力钢筋（8）的上端伸入待施工的上层的预制柱（1）中；
步骤五、向最下层的预制柱（1）中的波纹管（1.2）中灌注孔道浆料（10）；
步骤六、完成框架梁（6）和楼板（7）的施工；
步骤七、浇筑节点混凝土层（9）；
步骤八、将上层的预制柱（1）中的受力钢筋（8）与步骤四中下层的预制柱（1）中的受力钢筋（8）采用连接套筒（5）对应连接或直接焊接；
步骤九、进行测量和放线，确定上层的预制柱（1）的安装位置，并设置接缝浆料层（3）；
步骤十、吊升上层的预制柱（1），使上层的预制柱（1）套设在步骤八施工的受力钢筋（8）外，调整位置和角度，然后将上层的预制柱（1）进行临时固定；
步骤十一、向上层的预制柱（1）中的波纹管（1.2）中灌注孔道浆料（10），并养护；
步骤十二、重复步骤六-步骤十一的过程，完成整体结构施工。
8.根据权利要求7所述的框架结构的施工方法，其特征在于：当预制柱（1）的波纹管（1.2）中还设有加强筋（4）时，在步骤七浇筑节点混凝土层（9）之前，将加强筋（4）插入待浇筑的节点混凝土层（9）位置处。
9.根据权利要求7所述的框架结构的施工方法，其特征在于：步骤十中，再对上层的预制柱（1）进行临时固定时，在上层的预制柱（1）外侧支设有斜撑（13）。
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