CN112681515A

CN112681515A - 一种预制混凝土水平构件的连接方法

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Publication number: CN112681515A
Application number: CN202011544209.6A
Authority: CN
Inventors: 应义淼
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-04-20

Abstract

一种预制混凝土水平构件的连接方法，包括以下步骤：1)、制作钢筋转换连接盒；2)、钢筋与钢筋转换连接盒一端连接；3)、按设计要求在水平构件中定位钢筋及钢筋转换连接盒，并在水平构件连接端面设置抗剪槽，浇筑混凝土形成预制水平构件；4)、选择钢筋转换连接盒间的连接螺栓；5)、在预制水平构件的连接端面用高强度粘结砂浆坐浆或涂刷高强度结构胶，再将两个预制水平构件的连接端面贴合并对齐；6)、依次将所有钢筋转换连接盒通过螺栓连接完后，两个预制水平构件也被连接到了一起。本发明实现了预制混凝土水平构件之间的刚性连接，又完全避免采用现浇混凝土的湿作业方式，使成本和工期大大降低；预制构件的运输与吊装更为方便。

Description

一种预制混凝土水平构件的连接方法

技术领域

本发明涉及一种预制混凝土水平构件的连接方法。

背景技术

建筑行业的工业化已成为我国建筑业发展的方向，在建筑业工业化的过程中，将建筑物以现场施工建造为主的现状转变为以工厂化预制，现场装配方式建造的形式就成为必然。目前，我国极大部分的建筑物都是采用现浇钢筋混凝土技术建造。随着装配式混凝土技术的推广应用，为了保证装配式混凝土结构在结构性能上不低于现浇混凝土结构，我国也制定相应的混凝土结构技术规程，包括从结构设计到构件预制和现场施工等方面，基本思路是将现浇混凝土结构经过合理的拆分、工厂预制构件、现场拼装等环节。其中拆分有利于工厂预制，也要有利于现场拼装，且拼装后的结构要满足结构的安全性和功能性要求。为此，出现了多种形式的拆分及拼装连接方式，其连接方式直接影响到施工速度及结构安全性，更受到广泛的关注。

目前预制混凝土竖向构件如柱子、剪力墙等由于其在装配过程中可以从上向下吊入，因此可以采用在预制混凝土竖向构件连接处的一端预留钢筋另一端预留套筒或连接盒，在竖向构件吊入时将预留钢筋插入套筒或连接盒，再通过套筒注浆或用机械方法连接钢筋与连接盒的方式，使两个竖向构件连接在一起。但预制混凝土水平构件由于没有空间可以进行预留钢筋的插入操作，所以其连接方法目前一般采用在水平构件连接两端分别预留钢筋，然后用套筒或其他机械连接方法连接对应的预留钢筋，再用现浇混凝土的方法在连接处进行混凝土浇捣，待混凝土达到强度后使两构件实现刚性连接。如果不采用现浇混凝土的方法，预制混凝土水平构件一般只能搁置在牛腿等构件上进行简支构造连接，无法实现完全刚性连接。

由于现浇混凝土需要支模、浇捣等全套湿作业流程，而且混凝土达到强度需要时间，所以费时费工增加造价。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种预制混凝土水平构件的连接方法，通过在将要连接的预制混凝土水平构件两端同时埋置与构件主筋相连的钢筋转换连接盒，用高强螺栓对两连接盒进行机械连接，从而实现两个预制混凝土水平构件的快速连接；由于两个预制混凝土水平构件的内部钢筋通过双盒连接实现了贯通，因此本连接方法能使构件实现完全刚性连接；进一步，采用本方法在所有构件的端头都不需要预留连接钢筋，这不但彻底解决了水平构件拼接的操作空间问题，也使预制构件的运输与吊装更为方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种预制混凝土水平构件的连接方法，包括以下步骤：

1)、制作钢筋转换连接盒，所述钢筋转换连接盒包括底板、传力侧板和封闭侧板，所述传力侧板对称设置在所述底板的两侧，所述底板一端设置所述封闭侧板，所述底板另一端为开口，所述传力侧板的上端与所述钢筋转换连接盒的顶部相接，所述钢筋转换连接盒的顶部设有与钢筋一端连接的钢筋连接孔，所述底板上设有螺栓连接孔；

2)、钢筋与钢筋转换连接盒一端连接；

3)、按设计要求在水平构件中定位钢筋及钢筋转换连接盒，并在水平构件连接端面设置抗剪槽，浇筑混凝土形成预制水平构件；

4)、选择钢筋转换连接盒间的连接螺栓；

5)、待预制水平构件制作完成并运至施工现场进行安装时，在预制水平构件的连接端面用高强度粘结砂浆坐浆或涂刷高强度结构胶；将两个预制水平构件的连接端面贴合并对齐，这时两个预制水平构件上的钢筋转换连接盒端面也全部贴合并对齐；

6)、将螺栓穿过钢筋转换连接盒上的螺栓连接孔并拧紧至预定扭矩，依次将所有钢筋转换连接盒通过螺栓连接完后，两个预制水平构件也被连接到了一起。

进一步，所述方法还包括以下步骤：7)、采用水泥砂浆灌浆料将钢筋转换连接盒处的空隙填满。

再进一步，所述水平构件的连接是指梁与梁之间的连接或柱与梁之间的连接。当然，也可以是其他水平构件之间的连接。

本发明的技术构思为：为了使预制混凝土水平构件之间即能实现完全刚性连接，又能避免采用现浇混凝土的湿作业方法，本方法提供了一种新的解决途径：本发明采用双盒连接的方法，在需要连接的水平构件两端均埋置连接盒，同时连接盒与各自构件主筋焊接，通过将两连接盒用螺栓进行机械连接，从而实现两个预装构件的快速连接，由于两水平构件的内部钢筋通过双盒连接实现了贯通，而连接面的混凝土也通过高强砂浆或结构胶实现了粘结，因此本连接方法能使构件实现完全刚性连接。由于本方法在所有构件的端头都不再预留连接钢筋，所以没有了外伸的连接钢筋就可以彻底解决水平构件拼接的操作空间问题。

保证钢筋在连接面处断开后重新连接的机械性能不变，也就是控制各连接环节的强度，以确保连接的可靠性与安全性不低于整根钢筋。本发明的核心是应用钢筋转换连接盒于各种混凝土结构中的不同连接截面，解决钢筋转换连接盒的埋设及连接，其特点是可保证连接钢筋两端的力作用线保持非偏离状态，且能够传递钢筋的拉力和压力。

建立在现行钢筋及钢结构设计标准、规范基础之上的，在混凝土结构设计完成后，就可确定需要连接的钢筋，以钢筋标称直径作为连接的基本参量进行连接设计，在工厂将钢筋转换连接盒及构件钢筋一端连接，并完成构件预制；在工程现场可直接用螺栓将预制构件两端相连接。

本发明的有益效果主要表现在：通过采用双盒机械连接的方法，即实现了预制混凝土水平构件之间的刚性连接，又完全避免采用现浇混凝土的湿作业方式，使成本和工期大大降低；而且由于用本方法的预装构件的端头都不再需要预留连接钢筋，使预制构件的运输与吊装更为方便。

附图说明

图1是一种钢筋转换连接盒正视图。

图2是一种钢筋转换连接盒俯视图。

图3是钢筋转换连接盒顶板剖口焊缝示意图。

图4是预制混凝土主梁-次梁连接示意图。

图5是预制混凝土主梁-次梁连接面铺设高强粘结砂浆。

图6是预制混凝土主梁-次梁连接螺栓全部拧紧。

图7是预制混凝土主梁-次梁连接盒内填充高强粘结砂浆。

图8是柱与梁的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图8，一种预制混凝土水平构件的连接方法，包括以下步骤：

1)、根据钢筋的直径d确定钢筋转换连接盒0的受力钢板厚度，设计、制作钢筋转换连接盒；

所述钢筋转换连接盒0包括顶板2、底板5、传力侧板3和封闭侧板9，所述顶板2与底板5之间对称两侧设置所述传力侧板3如图1 所示。所述顶板2与底板5之间一端设置所述封闭侧板9，所述顶板2 与底板5之间另一端为开口侧10，如图2所示；所述顶板2上设有与钢筋一端连接的钢筋连接孔1，所述底板5上设有螺栓连接孔4。按照该方案，钢筋转换连接盒呈等腰梯形，如图1所示。所述顶板2在必要时也可以舍弃，将两块传力侧板顶部直接相连形成顶部，此时钢筋转换连接盒呈等腰三角形状。

钢筋转换连接盒及连接螺栓的基本要求：

1.1)钢筋转换连接盒的钢材抗拉f_y、抗剪强度f_v不能小于所连接钢筋材料相应的强度f及f_vv；连接用的螺栓的材料抗拉f_y′、抗剪强度f_v′必须大于所连接钢筋材料相应的强度。以d表示所连接钢筋的公称直径，也作为螺栓的公称直径；

1.2)钢筋转换连接盒的连接内外表面作压痕处理，以增加连接面间的摩擦力以及与混凝土间的粘结力；

1.3)连接螺栓7采用8.8级高强螺栓；

1.4)当d<20mm时，取钢筋连接孔孔径D＝d+2～3mm，钢筋转换连接盒顶板厚度取t，t不小于15mm；

1.5)当d≥20mm时，顶板厚度t不小于20mm，与钢筋连接孔应按附图3的方式采用剖口形式，其中可取E＝3d，α≯45°，b＝(d-2)mm；

1.6)传力侧板厚度取K；螺栓连接孔孔径取D，连接孔中心至各侧边的最小有效距离为j，可取2倍钢筋直径，即j≥2d，底板厚度 T＝t+(2～5)mm；钢筋转换连接盒净高取L>L₁(L₁为高强连接螺栓总长，按螺栓标准确定；

1.7)钢筋转换连接盒加工中各板间均采用双面角焊连接；钢筋混凝土保护层厚度应满足现行混凝土设计规范的要求，转换连接器外边缘的混凝土保护层厚度可小于钢筋混凝土保护层厚度。

2)、钢筋与钢筋转换连接盒一端连接，比如采用焊接(连接焊缝8)。

3)、按设计要求在水平构件中定位钢筋及钢筋转换连接盒，并在水平构件连接端面设置抗剪槽，浇筑混凝土形成预制水平构件。

4)、选择钢筋转换连接盒间的连接螺栓，采用高强度螺栓。

5)、待预制水平构件的制作完成并运至施工现场进行安装时，在预制水平构件的连接端面用高强度粘结砂浆坐浆；将两个预制水平构件的连接端面贴合并对齐，这时两个预制水平构件上的钢筋转换连接盒端面也是全部贴合并对齐的。

6).将螺栓穿过钢筋转换连接盒上的预留孔并拧紧至预定扭矩，依次将所有钢筋转换连接盒通过螺栓连接完后，两个预制水平构件也被连接到了一起。

7).采用高强度粘结砂浆料将钢筋转换连接盒处的空隙填满，此步骤可以在连接完毕后进行，也可在结构整体施工完毕后进行。

现以连接钢筋公称直径d<20mm的预制混凝土主梁-次梁正交连接为例说明本发明的具体施方案，也可以是其它水平构件钢筋的连接，如结构柱与主梁之间的连接(如图8所示)，以及钢筋公称直径d≥20mm的情况也可采用类似方法：

(1)、当d<20mm时，顶板的连接孔孔径D＝d+2mm，顶板厚度取 t＝15mm；传力侧板厚度取K＝5～8mm及k＝1～3mm，；螺栓连接孔孔径 4取D＝d+2mm，底板厚度T＝t+(2～5)mm；钢筋转换连接盒0净高取 L>L₁；钢筋转换连接盒0加工中各板间均采用双面角焊连接，钢筋转换连接盒0也可整体铸造而成；钢筋混凝土保护层厚度应满足现行混凝土设计规范的要求，转换连接器0外边缘也具有混凝土保护层，其厚度不大于钢筋混凝土保护层厚度；钢筋转换连接盒0采用钢材制成，按设计加工制作钢筋转换连接盒0。

钢筋公称直径d≥20mm的情况也采用此方法，连接口应采用图3 形式。

(2)、将受力钢筋6端头置入顶板上的钢筋连接孔1中并将其与钢筋内力转换器0顶板焊接。

(3)、如图4所示，

预制混凝土主梁-次梁连接时，在预制主梁20侧面设置牛腿21，在预制次梁24两端设置与预制主梁牛腿处相对应的连接牛腿22；在预制主梁与预制次梁上分别按设计受力钢筋6及钢筋转换连接盒0；预制主梁上的牛腿接口参照现浇混凝土结构牛腿配筋形式；梁的上部受力钢筋端部的钢筋转换连接盒0开口侧10朝上，梁下部受力钢筋端部的钢筋转换连接盒开口侧10朝侧面，且对开口加盖，浇筑混凝土形成预制主梁及次梁，并保证在浇筑时钢筋转换连接盒不会被混凝土填充。

(4)、选择钢筋转换连接盒0间的连接螺栓7，采用高强度螺栓。螺栓长度按钢筋内力转换器及螺栓标准确定，其中总长L₁＝2T+2×(螺母高度+垫片)+20mm。

(5)、将预制水平构件运送至现场进行拼装，如图4所示，现场拼装前需在预制主梁牛腿21上表面及抗剪键槽27内处先铺设一层LD 系列的高强度坐浆砂浆29(其它型号的同性质砂浆也可用)，如图5 所示。随后起吊预制次梁24，打开钢筋转换连接盒0开口侧10的端盖，并垂直向下搁置于预制主梁牛腿处，使次梁24端部的混凝土抗剪键28与牛腿21上抗剪键槽27贴合，同时使主-梁端面贴合且钢筋转换连接盒分别两两对齐。

(6)将螺栓7放入钢筋转换连接盒0中，按高强螺栓的预紧力要求，将连接面两侧的钢筋内力转换器用螺栓相连，并使主-次梁连接面上的高强度粘结砂浆满铺且均匀受力，连接时控制扭矩T₀≮0.132Pd (其中P为螺栓预紧拉力值，由高强螺栓标准按直径取值)，如图6 所示

(7).检查连接面上每根钢筋的连接螺栓均达到控制扭矩的要求后，用高强度粘结砂浆填充钢筋内力转换器的腔体，如图7所示，此步骤也可待所有连接面完成连接后一并进行。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims

1.一种预制混凝土水平构件的连接方法，其特征在于，所述连接方法包括以下步骤：

1)、制作钢筋转换连接盒，所述钢筋转换连接盒包括底板、传力侧板和封闭侧板，所述传力侧板对称设置在所述底板的两侧，所述底板一端设置所述封闭侧板，所述底板另一端为开口，所述传力侧板的上端与所述钢筋连接盒的顶部相接，所述钢筋连接盒的顶部设有与钢筋一端连接的钢筋连接孔，所述底板上设有螺栓连接孔；

2)、钢筋与钢筋转换连接盒一端连接；

4)、选择钢筋转换连接盒间的连接螺栓；

5)、待预制水平构件制作完成并运至施工现场进行安装时，在预制水平构件的连接端面用高强度粘结砂浆坐浆或涂刷高强度结构胶，再将两个预制水平构件的连接端面贴合并对齐，这时两个预制水平构件上的钢筋转换连接盒端面也全部贴合并对齐；

6)、将螺栓穿过钢筋转换连接盒上的螺栓连接孔并拧紧至预定扭矩，依次将所有钢筋转换连接盒通过螺栓连接完后，两个预制构件也被水平连接到了一起。

2.如权利要求1所述的一种预制混凝土水平构件的连接方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：7)、采用水泥砂浆灌浆料将钢筋转换连接盒处的空隙填满。

3.如权利要求1或2所述的一种预制混凝土水平构件的连接方法，其特征在于，所述水平构件的连接是指梁与梁之间的连接或柱与梁之间的连接。