CN113833162B - 一种高预制率低成本剪力墙结构体系及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高预制率低成本新型剪力墙结构体系及施工方法，所述高预制率低成本新型剪力墙结构体系包括新套筒设计和新平面模板设计。新型剪力墙结构体系和配套的新施工方法，将互锁接头运用于剪力墙的边缘构件中及墙身中，使预制装配剪力墙为全预制构件；水平向和节点的设计和施工方式，整体提高预制率，避免了剪力墙湿作业，加快了施工进度；在施工效率和预制率上有显著进步，将传统30％预制率提升至70％，经济性优势在行业内罕见，具有应用推广价值。

Description

一种高预制率低成本剪力墙结构体系及施工方法

技术领域

本发明涉及一种装配式建筑技术领域。

背景技术

近年来，随着城镇化进程加快、城市基础设施建设规模不断扩大，资源供给不足和能源大量消耗之间的矛盾日益突出，生态文明建设与环境保护的形势越发严峻，传统建筑业粗放式的发展方式已经不能适应社会发展的要求，与建设领域的生态文明建设，以及贯彻落实绿色循环低碳的发展理念差别越来越大，建筑业发展面临着转型升级的巨大压力。与传统的现浇混凝土结构相比，装配式混凝土结构具有节能环保、质量可控、缩短工期、降低劳动成本、提高工作效率、改善施工环境等优点，因此装配式建筑迎来了快速发展的机遇。

1、预制装配剪力墙体系现状及缺点

1)现有带桁架筋预制楼板及预制装配剪力墙体系现状

预制装配剪力墙结构体系一般为剪力墙为半现浇、叠合楼板，连梁采用现浇段与预制剪力墙连接,预制楼板外须露出钢筋，以便与预制剪力墙及预制连梁连接，且预制板为实心预制板，板体薄，运输过程中易引起板开裂，由于板厚偏薄，施工时须整体支模，才能保证叠合板浇筑安全。

现有带桁架筋预制板如图1、图2、图3所示，一般为60mm，作为一个单元模块，预制单元模块四面一般有钢筋伸出，单元模块搬往现场后，楼板下设置满堂支撑，将众多的单元模块铺设在模板上，四面出筋的单元模块间连接是通过伸出的钢筋交错，如图4、图5所示，再在上部浇叠合层，从而水平方向将所有预制单元模块注浇拼接，在纵向形成叠合层，并与剪力墙结构之间也形成浇筑固结，形成较好的连接，但是四面钢筋的存在也带来运输上的不便。预制板上部设有桁架筋，以及侧面钢筋的存在，在现场叠合安装时，施工作业必须谨慎，避免钢筋与原有结构碰撞弯折，或与梁箍筋交错碰撞。

另外，现有上、下两部分预制剪力墙与预制板连接拼装结构示意，如图6所示，在水平向预制单元模块钢筋(图中预制板钢筋)伸出插入到剪力墙内，同时浇筑后叠层与剪力墙处形成拼接节点，浇筑成一体。由于剪力墙中通过现有套筒的竖向钢筋连通，预制楼板安放在墙边缘，楼板就位前须在楼板下设置满堂支撑，然后才能浇筑上部混凝土叠合层，现场操作难度大。

一般为剪力墙为半现浇：图7所示，一字型、T型、L型预制剪力墙的墙身在工厂预制，边缘构件暗柱一般为现场现浇，存在现浇的湿作业，需支模浇捣混凝土，施工速度减缓，预制装配率低。

如果剪力墙采用现有对接套筒全预制，“一”、“L”、“T”字型预制装配剪力墙整个墙体的套筒数量多,施工难度大，或者出现钢筋无法插入套筒中，钢筋被截断，留下极大安全隐患。

由于剪力墙中通过现有套筒的竖向钢筋连通，预制楼板安放在墙边缘，楼板就位前须在楼板下设置满堂支撑，然后才能浇筑上部混凝土叠合层，现场操作。

目前剪力墙与连梁采用现浇段连接,剪力墙上预留齿槽，预制梁采用现浇段与剪力墙连接，预制连梁底需要支模，浇捣体积很小的现浇段混凝土，施工不便，混凝土浇捣质量不易保证，也使预制装配率降低。

现有预制剪力墙竖向构件剪力墙不是全预制，存在不少的现浇段及湿作业，需支模、浇捣，没有充分的发挥预制装配的作用；预制板叠合安装时，外伸钢筋易与原有结构碰撞弯折或易与预制连梁的箍筋交错碰撞，施工不便；而且预制板整体在运输、吊装施工时易开裂，在施工过程中须满堂支模，才能保证叠合施工的安全。目前预制连梁与预制剪力墙连接为剪力墙上预留齿槽，与预制梁采用现浇段连接,预制装配率降低。

2)钢筋套筒灌浆对接连接现状及缺点

目前广泛应用的预制构件节点钢筋连接方式主要为套筒灌浆对接连接，如图8所示，即规范《钢筋套筒灌浆连接运用技术规程》JGJ 355-2015给出的钢筋连接方式。12～25mm、28～40mm直径钢筋，套筒最小内径与连接钢筋直径差最小值分别为10mm、15mm，套筒与连接钢筋的净距为5～7.5mm，这要求预制工厂在加工预制构件时对套筒和钢筋进行精确的定位，这给由人工主导的现场施工造成很大不便。

如图8所示的现有套筒，钢筋在套筒内固结后形成连接接头，入口径较小，为了加大接头强度还需要加长套筒，为现场拼接增加了更大的难度。由于套管口径小，装配施工时灌浆采用大压力灌浆，底部灌浆口压力灌入，上部出浆口出浆，由于套管口径小，装配施工时套筒中灌浆料的密实性无法保证。留下极大的安全隐患。

对接接头套筒约束一根钢筋，两对接钢筋(一组)在套筒及灌浆料中相互抗衡，维持接头的平衡，每根钢筋对套筒及灌浆料的作用为钢筋所在区域，钢筋对所在区域的的套筒及灌浆料的作用的力与钢筋受力方向一致,不存在任何抵消及消弱，因此对接接头工作机理相对简单，套筒中部无钢筋处为接头的薄弱环节，忽略灌浆料抗拉能力，该出外拉力全由套筒成担，因此套筒对灌浆料起约束作用的同时，套筒也要抵抗拉力。

另外，对接接头套筒与灌浆料间的摩擦力及粘结也应足够大,来抵抗接头受拉产生的剪应力,以免灌浆料与套筒壁间发生滑移，灌浆料被拔出，因此对接接头的套筒中须进行刻痕处理，且套筒最小厚度必须大于3mm。

同时灌浆料强度也应足够大，抵抗中部截面的拉力，增加套筒壁与灌浆料的粘结力。

现有灌浆套筒对接接头对套筒、灌浆料材料抗拉强度要求高，对套筒壁与灌浆料的抗滑移性能要求也高。因此套筒的材质要好，须进行刻痕处理，灌浆料强度要大于C80，而且由于钢筋与套筒筒壁间距离小，灌浆料骨料最大粒径为2.36mm，这些都使现有接头造价高。

现有套筒一次只能连接一根钢筋，连接效率低，而且为保证接头传力可靠需要很多繁琐的措施保证，如套筒要厚，套筒直径要小，套筒灌浆料强度要高，套筒内壁要刻痕处理等。

现有钢筋套筒灌浆对接连接存在的缺点：

(1)施工不便，有安全隐患

目前预制装配结构中应用较多的是灌浆套筒对接接头，根据JGJ 355-2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》中12～25mm、28～40mm直径钢筋，套筒最小内径与连接钢筋直径差最小值分别为10mm、15mm，套筒与连接钢筋的净距为5～7.5mm，这要求预制工厂在加工预制构件时对套筒和钢筋进行精确的定位。同时在施工过程中预留钢筋也应进行精确的定位，允许误差为毫米级，这给由人工主导的现场施工造成很大不便。当钢筋接头较多时，容易出现钢筋不能同时插入套筒的情况，这样预留钢筋就需调整位置，当误差较大时，为插入套筒，预留钢筋可能会被弯成90度，无法传力，极端情况下，会出现将不能插入套筒的钢筋剪断情况，这都留下安全隐患。

(2)灌浆不易密实

(3)造价高

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，得益于新型套筒设计和新型水平向模板设计，本发明提出一种全新的剪力墙结构体系，以及为此配套的施工方法。

显著的创造性:新剪力墙结构体系和配套的新施工方法，在施工效率和预制率上有显著进步，将传统30％预制率提升至70％，经济性优势在行业内罕见，具有应用推广价值。

技术方案：

一种高预制率低成本新型剪力墙结构体系，其特征在于，该体系包括：

一、新套筒构造的提出，以及适应性地改造传统剪力墙，新套筒构件分别预制于剪力墙的上下两部分，再在现场上下拼装，在完成套筒和剪力墙拼装的同时，经对套筒点灌浆后也形成了上下剪力墙节点；

新套筒装置，其构造上包括第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)、套筒壳体(13)、细石混凝土(14)、盖板(15)、灌浆管(16)；

所述第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)均为“U”型结构；第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)的U型段均安装在套筒壳体(13)内；所述第一U型钢筋(11)点焊在套筒壳体(13)内壁上，第一U型钢筋(11)的U型段靠近套筒壳体(13)下方，第一U型钢筋(11)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向上伸出；所述第二U型钢筋(12)的U型段靠近套筒壳体(13)上方，第二U型钢筋(12)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向下伸出；套筒壳体(13)横断面上，第一U型钢筋(11)和第二U型钢筋(12)平行布置；

所述套筒壳体(13)为长方体钢结构，包括上开口面和下开口面；

其上开口面安装有盖板(15)；盖板(15)布设两个钢筋孔(51)，第一U型钢筋(11)从钢筋孔(51)穿过，在工厂预制化过程中所述第一U型钢筋(11)浇筑于上半部分剪力墙中；

同时，在工厂预制化过程中剪力墙下半部分浇筑有第二U型钢筋(12)，其中所述第二U型钢筋(12)的水平段(17)外露于剪力墙下半部分顶部；

在现场安装过程中将剪力墙下半部分的第二U型钢筋(12)外露部分对准置入剪力墙上半部分中相应套筒壳体(13)下开口面，使得第一U型钢筋、第二U型钢筋在套筒壳体(13)内交错平行；进而将套筒壳体(13)下开口面置于剪力墙下半部分的座浆层；所述座浆层铺设于上、下剪应力墙之间；座浆层的材料和工艺制备在本领域属于已有技术；

所述盖板(15)上安装有灌浆管(16)，所述灌浆管(16)为弯管，用于在现场与灌浆设备连接，所述灌浆管(16)用于向套筒壳体(13)灌入细石混凝土(14)，形成连接接头。

二、预制的新平面模板构造的提出；以及在现场直接在剪力墙上水平铺装，现场浇筑获得上下叠合楼板；

(一)、预制的平面模块(21)：所述预制平面模块(21)，为四面不出筋的预制板，其底部为实心底板(21-1)，实心底板上设置混凝土肋，实心底板内部配受力筋(101)，交叉分布于预制模块中；

(二)、包括拼接层：由若干预制的平面模块(21)拼接构成，每块平面模块(21)通过两边缘跨接在房间的两个剪力墙之间，相邻平面模块(21)之间紧密排布，在房间平面内形成拼接层；如果两个剪力墙之间的距离超出4米，则房间通过添加预制混凝土梁，使平面模块(21)跨接在房间的“剪力墙、预制混凝土梁”组合传力体之上；

(三)、还包括现浇的叠合层：在拼接层上方浇筑混凝土形成现浇叠合层(22)，从而使得底部的拼接层、上部的叠合层形成新型预制楼板构造，以及实现楼板与剪力墙之间、楼板与混凝土梁之间都凝结成一体；

三、在安全保障上，针对大房间，进一步披露细节性的结构：

(一)、剪力墙体系中对剪力墙构造进行改造，开设孔洞；

针对大房间大跨度，为了削弱墙体的刚度以保证安全强度，在两个剪力墙之间预留孔洞，两个剪力墙及孔洞之间采用预制连梁连接；具体的，在预制剪力墙中预埋L形钢筋、设置牛腿，设有凹槽的预制连梁搁置到左右剪力墙边侧的牛腿之上，牛腿上L形预埋钢筋置于预制连梁的凹槽中，并与左右剪力墙形成间隙，通过上部现浇叠合层22现浇混凝土，混凝土注入预留间隙中，使预制连梁与预制剪力墙浇筑成为整体，避免剪力墙墙与连梁间连接的现浇段。

(二)、除了墙体两边侧，平面模板底下可以直接搭接在混凝土预制梁上；

还包括楼板与预制混凝土梁之间的叠合结构：

应用于大房间，受力上在平面模板(21)下增设预制混凝土梁给平面模板(21)提供支点以减小在两个大间距剪力墙之间的跨度，再由预制混凝土梁将上部荷载通过竖向的剪力墙传给基础；

在上述预制拼接层，其两侧边缘分别搭接在剪力墙和预制混凝土梁(24)上，其上部现浇叠合层(22)，在竖向形成叠合层并分别与剪力墙结构、预制混凝土梁(24)之间也形成浇筑固结；相互浇注结合的下层的预制拼接层、上层的浇叠合层，两者结合形成楼板，楼板与剪力墙通过浇筑形成连接节点。

四、在预制率、成本、效率的卓越成效，还得益于对剪力墙体系中各类节点的合理设计和施工处理，包括：1、上下剪力墙、楼板之间的节点处理；2、平面模板底下直接搭接在混凝土预制梁上的情况下对节点设计和处理；

(一)包括平面模块(21)边缘与剪力墙之间的拼接连接节点结构，包括预制剪力墙(26)、平面模块(21、现浇叠合层(22)、套筒(1)、座浆层(5)，所述预制剪力墙包括预制剪力墙上半部分(3)、预制剪力墙下半部分(4)；套筒(1)构造上包括第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)、套筒壳体(13)、细石混凝土(14)，所述第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)均为“U”型结构；第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)的U型段均安装在套筒壳体(13)内；所述第一U型钢筋(11)点焊在套筒壳体(13)内壁上，第一U型钢筋(11)的U型段靠近套筒壳体(13)下方，第一U型钢筋(11)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向上伸出；所述第二U型钢筋(12)的U型段靠近套筒壳体(13)上方，第二U型钢筋(12)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向下伸出，从上到下依次穿过座浆层(5)、现浇叠合层(22)后固定在预制剪力墙下半部分(4)中；套筒壳体(13)横断面上，第一U型钢筋(11)和第二U型钢筋(12)平行布置；所述套筒壳体(13)包括上开口面和下开口面；在工厂预制化过程中所述第一U型钢筋(11)浇筑于预制剪力墙上半部分(3)中；同时，在工厂预制化过程中预制剪力墙下半部分(4)中浇筑有第二U型钢筋(12)，其中所述第二U型钢筋(12)的水平段(17)外露于预制剪力墙下半部分(4)顶部；套筒壳体(13)灌入细石混凝土(14)，形成连接接头；所述平面模块(21)利用其两侧边缘分别搭设在位于房间两处的预制剪力墙下半部分(4)上，在该节点处先现浇叠合层(22)、再浇座浆层(5)，将预制剪力墙上半部分(3)吊装并与预制剪力墙下半部分(4)对准拼接，同时完成两半剪力墙内套筒(1)的组装；再向套筒(1)内灌注细石混凝土(14)使节点固结。

(二)包括平面模块(21)边缘与剪力墙(26)之间的拼接节点

在上述预制拼接层，其两侧边缘分别搭接在剪力墙上，其上部现浇叠合层(22)，如此上下形成叠合结构并与剪力墙结构之间也形成浇筑固结；浇注后相互结合的下层的预制拼接层、上层的现浇浇叠合层，两者结合形成楼板，楼板与剪力墙通过浇筑形成拼接连接节点；

(三)包括楼板与预制混凝土梁(24)通过浇筑形成连接节点：包括预制混凝土梁(24)、位于预制混凝土梁两侧的两块不出筋平面模块(21)、预制混凝土梁中的箍筋(105)、现场放置的位于梁顶面的两个架立钢筋(104)、预制混凝土梁内的另两个架立钢筋(104)、交叉分布于浇筑层中的受力钢筋(102)，其中：新型平面模块利用边缘置于近侧处的预制混凝土梁(24)之上，以获得混凝土梁(24)对其提供的一侧支点；在四个架立钢筋(104)外部由预制混凝土梁中的箍筋(105)箍紧；现场放置的各类钢筋一起构成了拼接连接处的钢筋网络，相邻两新型平面模块(21)中的凸起间构造连接钢筋(103)横跨于架立钢筋(104)和预制混凝土梁中的箍筋(105)组成的结构中，以加强拼接连接处的钢筋网络强度；在两块新型平面模块(21)之上以及与预制混凝土梁(24)的拼接结构处采用现浇混凝土形成楼板的现浇叠合层(22)，从而固结并形成上述楼板与预制混凝土梁(24)的连接节点。

基于上述剪力墙体系的构成介绍，进一步公开剪力墙施工步骤，如此逐层构建、累加，形成建筑体。以基础及一层、二层剪力墙拼装为例介绍竖向构件全预制、水平构件全叠合新型预制剪力墙施工流程：

第一步工厂预制剪力墙，在工厂完成边缘构件；运输到现场；

预制剪力墙上半部分3或边缘构件中浇筑有多个第一U型钢筋11和套筒壳体13，第一U型钢筋11露出段电焊在套筒壳体13上；预制剪力墙下半部分或边缘构件中浇筑有多个第二U型钢筋12；在工厂预制加工好平面模块21；每一个第一U型钢筋11和套筒壳体13和对应位置的第二U型钢筋12，形成一个组合。

第二步现场拼装(采用吊车)：

步骤2.1基础浇筑好后，有预留第一U型钢筋(11)伸上来。

步骤2.2吊装工厂预制的剪力墙，下半部分或边缘构件；将基础预留第一U型钢筋(11)钢筋插入套筒壳体13中；将预制楼板搭接在预制剪力墙下半部分或边缘构件上；将预制剪力墙上半部分或边缘构件吊起，将套筒壳体13对准预制剪力墙下半部分或边缘构件中第二U形钢筋12，插入套筒壳体13内；每个组合加盖盖板15和灌浆管16，形成密封的灌浆钢筋U型互锁接头式套筒1。由于本申请套筒截面尺寸大，施工方便。

步骤2.3注浆形成整体结构

通过向多个灌浆钢筋U型互锁接头式套筒1注入细石混凝土14，以及预制楼板和灌浆钢筋U型互锁接头式套筒之间缝隙浇筑混凝土形成叠合楼板，结束灌浆，封堵相应灌浆孔，整体上形成带楼板的高预制化剪力墙结构。预制剪力墙现场拼装，将预制剪力墙与基础连接。按示例房型构造，相应位置布置剪力墙有L行、T型及一字型。

步骤2.4将剪力墙L行、T型及一字型间用预制混凝土梁连接。进行预制梁的拼装，结合现有规范方法进行拼装。所述规范，参见图集《装配式混凝土连接节点构造》(15G310-2)第67页梁与墙的构造方法处理。

步骤2.5进行平面模块(预制板)的安装，进行平面模块(预制板)上叠合现浇混凝土22的浇捣。

如此，在基础上重复完成构建第一、二层剪力墙体系。

所述步骤2.3：

基于新型套筒设计，本发明施工方法中，在现场采用一种钢筋连接接头浇筑方法：双筋套管接头压力倒灌浆施工法，套管采用单个灌浆，灌浆口在套筒上部，灌浆自上而下，与重力方向相同，接头灌浆需要的压力小，套筒口径大，灌浆宜密实，接头传力可靠，实现竖向剪力墙全预制；采用做浆法连接上、下剪力墙，(而不是底部连通腔灌浆法，该方法需要提前使用浆料对墙板底部四周进行封仓，由于该工艺对封仓的深度、强度都有严格的要求，因此施工难度较大，且容易出现密封不严而导致灌浆时底部漏浆的隐患)，确保结构施工质量。灌浆采用C60自密实细石混凝土。

本发明有益效果：

上述剪力墙体系以及该体系的全预制施工方法，将互锁接头运用于剪力墙的边缘构件中及墙身中，使预制装配剪力墙为全预制构件；水平向和节点的设计和施工方式，整体提高预制率，避免了剪力墙湿作业，加快了施工进度。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1现有带桁架筋的预制板；图2是图1在1-1处的剖视示意；图3是图1在2-2剖视示意；图4将图1预制板进行拼接后的平面布置示意。

图5是图4中相邻预制单元模块之间拼接示意；图6现有上、下两部分预制剪力墙与预制模块连接拼装结构示意

图7现有技术中剪力墙边缘构件现浇与墙身区域预制的关系示意图

图8现有技术中钢筋连接的对接灌浆套筒示意图

图9双筋套筒接头结构示意图

图10双筋套筒接头俯视图

图11双筋套筒接头立体示意图

图12剪力墙俯视图

图13图12A—A1处剖面图

图14图12B—B1处剖面图，即本申请平面模块边缘与剪力墙之间的拼接；

图15本申请中预制平面模块平面示意图；图16本申请预制楼板的平面模块配筋模板示意：为砼凸起的配筋图；图17本申请预制楼板的平面模块配筋模板示意：为实心底板配筋图；图18为图16在1-1处的混凝土凸起纵剖面；图19为图16在2-2处横剖面。

图20本申请平面模块预制底板间拼接:预制单元模块之间拼接示意；

图21本申请平面模块预制底板间拼接:房间平面布置示例；

图22本申请预制梁与楼板的无出筋平面模块21之间的拼接结构D；

图23为两个剪力墙及孔洞之间采用预制连梁连接。

标记说明

套筒1，箍筋2，座浆层5；

交叉分布于预制模块中的受力钢筋101，露出受力钢筋101-1；交叉分布于浇筑层中的受力钢筋102，构造连接钢筋103，架立钢筋104，预制混凝土梁中的箍筋105；砼凸起内钢筋106，桁架筋108；

平面模块21，实心底板21-1，砼凸起21-2，带有咬合齿的粗糙面21-3，凸起间孔洞21-4，倒角21-5，吊环21-6，梯子筋21-7；

现浇叠合层22；预制混凝土梁24，支撑模板25，预制连梁27，预制连梁的凹槽27-1，L形预埋钢筋28；

预制剪力墙26，牛腿26-1，预制剪力墙上半部分3，预制剪力墙下半部分4；

第一U型钢筋11,第二U型钢筋12,套筒壳体13,细石混凝土14,盖板15,灌浆管16，水平段17；

具体实施方式

本发明提出的剪力墙体系:

一种高预制率低成本新型剪力墙结构体系，其特征在于，该体系包括：

一、新套筒构造的提出，以及适应性地改造传统剪力墙，新套筒构件分别预制于剪力墙的上下两部分，再在现场上下拼装，在完成套筒和剪力墙拼装的同时，经对套筒点灌浆后也形成了上下剪力墙节点；

如图9-图11所示:

新套筒装置，其构造上包括第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)、套筒壳体(13)、细石混凝土(14)、盖板(15)、灌浆管(16)；

所述第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)均为“U”型结构；第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)的U型段均安装在套筒壳体(13)内；所述第一U型钢筋(11)点焊在套筒壳体(13)内壁上，第一U型钢筋(11)的U型段靠近套筒壳体(13)下方，第一U型钢筋(11)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向上伸出；所述第二U型钢筋(12)的U型段靠近套筒壳体(13)上方，第二U型钢筋(12)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向下伸出；套筒壳体(13)横断面上，第一U型钢筋(11)和第二U型钢筋(12)平行布置；

所述套筒壳体(13)为长方体钢结构，包括上开口面和下开口面；

其上开口面安装有盖板(15)；盖板(15)布设两个钢筋孔(51)，第一U型钢筋(11)从钢筋孔(51)穿过，在工厂预制化过程中所述第一U型钢筋(11)浇筑于上半部分剪力墙中；

同时，在工厂预制化过程中剪力墙下半部分浇筑有第二U型钢筋(12)，其中所述第二U型钢筋(12)的水平段(17)外露于剪力墙下半部分顶部；

如图12-图14所示:

在现场安装过程中将剪力墙下半部分的第二U型钢筋(12)外露部分对准置入剪力墙上半部分中相应套筒壳体(13)下开口面，使得第一U型钢筋、第二U型钢筋在套筒壳体(13)内交错平行；进而将套筒壳体(13)下开口面置于剪力墙下半部分的座浆层；所述座浆层铺设于上、下剪应力墙之间；座浆层的材料和工艺制备在本领域属于已有技术；

所述盖板(15)上安装有灌浆管(16)，所述灌浆管(16)为弯管，用于在现场与灌浆设备连接，所述灌浆管(16)用于向套筒壳体(13)灌入细石混凝土(14)，形成连接接头。

二、预制的新平面模板构造的提出；以及在现场直接在剪力墙上水平铺装，现场浇筑获得上下叠合楼板；

如图15-19、图20所示:

(一)、预制的平面模块(21)：所述预制平面模块(21)，为四面不出筋的预制板，其底部为实心底板(21-1)，实心底板上设置混凝土肋，实心底板内部配受力筋(101)，交叉分布于预制模块中；

(二)、包括拼接层：由若干预制的平面模块(21)拼接构成，每块平面模块(21)通过两边缘跨接在房间的两个剪力墙之间，相邻平面模块(21)之间紧密排布，在房间平面内形成拼接层；如果两个剪力墙之间的距离超出4米，则房间通过添加预制混凝土梁，使平面模块(21)跨接在房间的“剪力墙、预制混凝土梁”组合传力体之上；如图22所示；

(三)、还包括现浇的叠合层：在拼接层上方浇筑混凝土形成现浇叠合层(22)，从而使得底部的拼接层、上部的叠合层形成新型预制楼板构造，以及实现楼板与剪力墙之间、楼板与混凝土梁之间都凝结成一体；如图14所示；

三、在安全保障上，针对大房间，进一步披露细节性的结构：

(一)、剪力墙体系中对剪力墙构造进行改造，开设孔洞；

如图23所示:

针对大房间大跨度，为了削弱墙体的刚度以保证安全强度，在两个剪力墙26之间预留孔洞，两个剪力墙及孔洞之间采用预制连梁27连接；具体的，在预制剪力墙中预埋L形预埋钢筋、设置牛腿，设有凹槽的预制连梁搁置到左右剪力墙边侧的牛腿26-1之上，牛腿上L形预埋钢筋28置于预制连梁的凹槽27-1中，并与左右剪力墙形成间隙，通过上部现浇叠合层22现浇混凝土，混凝土注入预留间隙中，使预制连梁与预制剪力墙浇筑成为整体，避免剪力墙与连梁间连接的现浇段。

(二)、除了墙体两边侧，平面模板底下可以直接搭接在混凝土预制梁上；

如图22所示:

还包括楼板与预制混凝土梁之间的叠合结构：

应用于大房间，受力上在平面模板(21)下增设预制混凝土梁给平面模板(21)提供支点以减小在两个大间距剪力墙之间的跨度，再由预制混凝土梁将上部荷载通过竖向的剪力墙传给基础；

在上述预制拼接层，其两侧边缘分别搭接在剪力墙和预制混凝土梁(24)上，其上部现浇叠合层(22)，在竖向形成叠合层并分别与剪力墙结构、预制混凝土梁(24)之间也形成浇筑固结；相互浇注结合的下层的预制拼接层、上层的浇叠合层，两者结合形成楼板，楼板与剪力墙通过浇筑形成连接节点。

四、在预制率、成本、效率的卓越成效，还得益于对剪力墙体系中各类节点的合理设计和施工处理，包括：1、上下剪力墙、楼板之间的节点处理；2、平面模板底下直接搭接在混凝土预制梁上的情况下对节点设计和处理；

如图14所示：

(一)包括平面模块(21)边缘与剪力墙之间的拼接连接节点结构，包括预制剪力墙(26)、平面模块(21、现浇叠合层(22)、套筒(1)、座浆层(5)，所述预制剪力墙包括预制剪力墙上半部分(3)、预制剪力墙下半部分(4)；套筒(1)构造上包括第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)、套筒壳体(13)、细石混凝土(14)，所述第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)均为“U”型结构；第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)的U型段均安装在套筒壳体(13)内；所述第一U型钢筋(11)点焊在套筒壳体(13)内壁上，第一U型钢筋(11)的U型段靠近套筒壳体(13)下方，第一U型钢筋(11)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向上伸出；所述第二U型钢筋(12)的U型段靠近套筒壳体(13)上方，第二U型钢筋(12)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向下伸出，从上到下依次穿过座浆层(5)、现浇叠合层(22)后固定在预制剪力墙下半部分(4)中；套筒壳体(13)横断面上，第一U型钢筋(11)和第二U型钢筋(12)平行布置；所述套筒壳体(13)包括上开口面和下开口面；在工厂预制化过程中所述第一U型钢筋(11)浇筑于预制剪力墙上半部分(3)中；同时，在工厂预制化过程中预制剪力墙下半部分(4)中浇筑有第二U型钢筋(12)，其中所述第二U型钢筋(12)的水平段(17)外露于预制剪力墙下半部分(4)顶部；套筒壳体(13)灌入细石混凝土(14)，形成连接接头；所述平面模块(21)利用其两侧边缘分别搭设在位于房间两处的预制剪力墙下半部分(4)上，在该节点处先现浇叠合层(22)、再浇座浆层(5)，将预制剪力墙上半部分(3)吊装并与预制剪力墙下半部分(4)对准拼接，同时完成两半剪力墙内套筒(1)的组装；再向套筒(1)内灌注细石混凝土(14)使节点固结。

(二)包括平面模块(21)边缘与剪力墙(26)之间的拼接节点

在上述预制拼接层，其两侧边缘分别搭接在剪力墙上，其上部现浇叠合层(22)，如此上下形成叠合结构并与剪力墙结构之间也形成浇筑固结；浇注后相互结合的下层的预制拼接层、上层的现浇浇叠合层，两者结合形成楼板，楼板与剪力墙通过浇筑形成拼接连接节点；

如图22所示：

(三)包括楼板与预制混凝土梁(24)通过浇筑形成连接节点：包括预制混凝土梁(24)、位于预制混凝土梁两侧的两块不出筋平面模块(21)、预制混凝土梁中的箍筋(105)、现场放置的位于梁顶面的两个架立钢筋(104)、预制混凝土梁内的另两个架立钢筋(104)、交叉分布于浇筑层中的受力钢筋(102)，其中：新型平面模块利用边缘置于近侧处的预制混凝土梁(24)之上，以获得混凝土梁(24)对其提供的一侧支点；在四个架立钢筋(104)外部由预制混凝土梁中的箍筋(105)箍紧；现场放置的各类钢筋一起构成了拼接连接处的钢筋网络，相邻两新型平面模块(21)中的凸起间构造连接钢筋(103)横跨于架立钢筋(104)和预制混凝土梁中的箍筋(105)组成的结构中，以加强拼接连接处的钢筋网络强度；在两块新型平面模块(21)之上以及与预制混凝土梁(24)的拼接结构处采用现浇混凝土形成楼板的现浇叠合层(22)，从而固结并形成上述楼板与预制混凝土梁(24)的连接节点。

下面将结合具体实施例及其附图对本申请提供的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本申请的优点和特征将更加清楚。

创新点一

应用于剪力墙体体系的首创的灌浆钢筋U型互锁接头式套筒

如图9-图11所示：

一种快速用于相邻上下两部分预制剪力墙钢筋连接装置，其构造上包括第一U型钢筋11、第二U型钢筋12、套筒壳体13、细石混凝土14、盖板15、灌浆管16。所述第一U型钢筋11、第二U型钢筋12均为“U”型结构。第一U型钢筋11、第二U型钢筋12的U型段均安装在套筒壳体13内。所述第一U型钢筋11点焊在套筒壳体13内壁上，第一U型钢筋11的U型段靠近套筒壳体13下方，第一U型钢筋11的开口段沿套筒壳体13内壁向上伸出。所述第二U型钢筋12的U型段靠近套筒壳体13上方，第二U型钢筋12的开口段沿套筒壳体13内壁向下伸出。套筒壳体13横断面上，第一U型钢筋11和第二U型钢筋12平行布置。

所述套筒壳体13为长方体钢结构，包括上开口面和下开口面。

如图10-图11、图12-图14所示：

其上开口面安装有盖板15。盖板15布设两个钢筋孔51，第一U型钢筋11从钢筋孔51穿过，在工厂预制化过程中所述第一U型钢筋11浇筑于上半部分剪力墙中。

同时，在工厂预制化过程中剪力墙下半部分浇筑有第二U型钢筋12，其中所述第二U型钢筋12的水平段17外露于剪力墙下半部分顶部。

在现场安装过程中将剪力墙下半部分的第二U型钢筋12外露部分对准置入剪力墙上半部分中相应套筒壳体13下开口面，使得第一U型钢筋、第二U型钢筋在套筒壳体13内交错平行。进而将套筒壳体13下开口面置于剪力墙下半部分的座浆层。所述座浆层铺设于上、下剪应力墙之间。座浆层的材料和工艺制备在本领域属于已有技术。

如图11所示：

所述盖板15上安装有灌浆管16，所述灌浆管16为弯管，用于在现场与灌浆设备连接，所述灌浆管16用于向套筒壳体13灌入细石混凝土14，形成连接接头。

本领域预制化仅应用于剪力墙墙身(边缘构件往往保留现浇方式，以保证施工质量和结构安全)。剪力墙分体为上下两部分，分别在工厂进行预制化并浇筑有对应的钢筋和套筒，这部分技术已为本领域成熟的工艺。

本申请的创新点在于套筒的构造设计，作为接头应用于剪力墙中。由于本申请套筒内部的两个钢筋设计成U型互锁接头，浇筑细石混凝土14后这种接头受力可靠，相对于已有套筒其尺寸可以做大，施工方便，灌浆易密实，质量能有保证，所以边缘构件也可以采用预制化施工，完全突破于现有技术。

应用时，本申请的套筒可以作为预制化构件中钢筋的连接节点，尤其适用于预制化剪力墙中。该套筒置于预制剪力墙安装拼接体内，套管中含有第一U型钢筋11，工厂生产后运输至现场后拼装，将下部预制剪力墙中预留的第二U型钢筋12插入套管中，细石混凝土14采用现有的灌浆设备通过灌浆管16灌入，直至灌满，实现套筒约束下，两根钢筋交错连接，成为预制化剪力墙安装拼接的连接节点，同时通过第一U型钢筋11、第二U型钢筋12在纵向实现剪力墙安装拼接体之间的连接。

利用套筒壳体13的强有力约束，实现套筒壳体13中两组受力方向相反的钢筋对灌浆料和套筒壁的作用力是相互抵消，最大限度的减少细石混凝土14和套筒壳体13壁所受的力，达到钢筋在套筒壳体13中互锁的效果，来维持套筒壳体13中力的平衡。而且加载后期套筒纵向受压，这样对套筒钢材抗拉性能要求低。

进一步的对本装置进行优化：

a)套筒壳体13，套管为方钢管由钢板热轧加工而成，内外壁不需处理，成本低。考虑施工的便利性及套筒的约束。通过增加套筒长边侧壁的厚度，增加套筒约束，这是本申请特有的。

b)、当钢筋直径为12、14、16、18、20mm，套筒长度可为以2d-3d的长度增加，套筒的横向截面尺寸(长度、宽度)不变，可满足目前预制装配剪力墙要求，当套筒程度经过设计后，能保证套筒外钢筋拉断，套筒不发生破坏。通过改变套筒锚固长度达到以适应不同钢筋直径要求，这是本申请特有的。

c)、灌浆套管中两钢筋间有水平段17，增加接头的连接性能。这是本申请特有的。

d)、自密实细石混凝土灌浆，采用大口径的套筒，利用现有的自密实细石混凝土灌浆工艺，降低造价，保证密实度，保证质量。

e)、套筒材料钢材

由于采用了本申请套筒构造设计，使得适用于本申请的钢材选用Q235号钢即可满足要求，是本申请特有的。

上述套筒灌浆钢筋互锁接头工作原理：

套筒灌浆钢筋互锁接头是通过套筒对两组钢筋约束以提高承载力。

套筒主要起约束作用。第一U型钢筋11、第二U型钢筋12在套筒内搭接，且两钢筋受力方向相反，并在外围设置横向约束套筒，最大限度的发挥钢筋受力互锁传力机制，达到接头受力合理，传力更可靠，提高接头承载力及连接效率。对套筒(灌浆料)作用力方向也相反，对套筒及灌浆料的作用是叠加的(相互抵消)，套筒所受拉力小，到加载后期，套筒中部轴向受压，接头两根钢筋互锁，接头中无薄弱环节，因此套筒材料性能要求低，内部不需处理；且套筒的截面口径大，可用自密实混凝土，抗拉性能要求相对低一些，可为C60。

由于该接头两根钢筋受力方向相反，钢筋对套筒及灌浆料作用的力相互抵消，因此套筒、灌浆料受力更合理。

本实施例两根钢筋置于同一方形套筒中的接头可运用于暗柱中,这样可以形成预制剪力墙中暗柱与墙身全预制，避免接头现浇，提高接头的施工效率、可以提高预制装配率。

创新点二

一种预制新型平面模块，以及基于所述预制新型平面模块实现水平向拼接层的全预制：

一种应用于剪力墙体体系的新型预制楼板构造，其特征在于：

如图15-图19、图20所示：

一、包括预制的平面模块21：

其中,预制新型平面模块，又可命名为“平面模块(21)”，为四面不出筋的预制板，预制新型平面模块通过其两边缘搭接在竖向构件剪力墙26上，如此在房间内免支模，避免加设施工支撑或少设施工支撑，预制板四面不出筋，施工安装方便。所述预制新型平面模块21，其底部为实心底板21-1，由于增加了板上混凝土肋，使板的刚度加大，板厚度减小为40mm，同时，板上混凝土肋代替桁架筋，肋内钢筋用量比桁架筋钢筋用量降低；内部配受力筋101，交叉分布于预制模块中，如图15-图19所示的配筋示意图。所述新型平面模块带有若干并列布置的混凝土肋，使用混凝土肋代替传统预制平面模块中的钢筋桁架；每个混凝土肋由众多的砼凸起21-2、凸起间孔洞21-4相邻间隔组成；混凝土肋上开孔洞，预制该孔洞用于装修时穿管道及电线。所述混凝土肋设有砼凸起，此砼肋结构的刚度大，该带肋的预制新型平面模块不易开裂，很好的规避了传统钢筋桁架叠合板在实际使用过程中出现开裂的情况；砼肋结构的预制混凝土板刚度大，可以实现一定跨度内的免支撑，降低施工脚手措施费；相同的厚度，砼肋结构的预制混凝土底板比普通叠合板更薄，可以降低楼板的整体厚度，减轻结构自重。板上混凝土肋代替桁架筋，肋内钢筋用量比桁架筋钢筋用量降低。

二、还包括拼接层：

如图20所示：

由若干预制的平面模块21拼接构成，各个平面模块21根据房型特点预制好各自的外形和尺寸，每块平面模块21通过两边缘跨接在房间的两个剪力墙之间，相邻平面模块21之间紧密排布，在房间平面内形成拼接层；如果两个剪力墙之间的距离超出4米的情况(即适用于大房间，如图22所示)，则平面模块21跨接在房间的“剪力墙、混凝土梁”组合传力体之上；如图20所示相邻平面模块21之间紧密排布，在房间平面内形成拼接层。

所述预制拼接层是由若干预制混凝土平面模块21在水平向拼接而成，如图20所示，各个新型平面模块设计有边缘拼接斜坡，斜坡上混凝土带有咬合齿的粗糙面21-3，相邻模块间通过拼接结构21-2形成连接，用于加强咬合拼接强度，众多新型平面模块铺设成预制拼接层如图21所示。

三、还包括现浇叠合层22：

在图21的拼接层上方浇筑混凝土形成现浇叠合层22，从而使得底部的拼接层、上部的叠合层形成楼板，以及实现楼板与剪力墙之间、楼板与混凝土梁之间都凝结成一体。

四、还包括平面模块21边缘与剪力墙26之间的拼接

在上述预制拼接层，其两侧边缘分别搭接在剪力墙上，其上部现浇叠合层22，在纵向形成叠合层并与剪力墙结构之间也形成浇筑固结；浇注后相互结合的下层的预制拼接层、上层的现浇浇叠合层，两者结合形成楼板，楼板与剪力墙通过浇筑形成连接节点，如图14所示，以上构成了本申请特有的新型预制楼板构造。

平面模块21边缘与剪力墙之间的拼接结构，包括预制剪力墙26、平面模块21、现浇叠合层22、套筒(1)、座浆层(5)，所述预制剪力墙包括预制剪力墙上半部分(3)、预制剪力墙下半部分(4)；如图9所示，套筒(1)为一种灌浆钢筋U型互锁接头，其构造上包括第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)、套筒壳体(13)、细石混凝土(14)、盖板(15)、灌浆管(16)，所述第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)均为“U”型结构；第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)的U型段均安装在套筒壳体(13)内；所述第一U型钢筋(11)点焊在套筒壳体(13)内壁上，第一U型钢筋(11)的U型段靠近套筒壳体(13)下方，第一U型钢筋(11)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向上伸出；所述第二U型钢筋(12)的U型段靠近套筒壳体(13)上方，第二U型钢筋(12)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向下伸出，从上到下依次穿过座浆层(5)、现浇叠合层(22)后固定在预制剪力墙下半部分(4)中；套筒壳体(13)横断面上，第一U型钢筋(11)和第二U型钢筋(12)平行布置；所述套筒壳体(13)为长方体钢结构，包括上开口面和下开口面；其上开口面安装有盖板(15)；在工厂预制化过程中所述第一U型钢筋(11)浇筑于预制剪力墙上半部分(3)中；同时，在工厂预制化过程中预制剪力墙下半部分(4)中浇筑有第二U型钢筋(12)，其中所述第二U型钢筋(12)的水平段(17)外露于预制剪力墙下半部分(4)顶部；所述盖板(15)上安装有灌浆管(16)，所述灌浆管(16)为弯管，用于在现场与灌浆设备连接，所述灌浆管(16)用于向套筒壳体(13)灌入细石混凝土(14)，形成连接接头；所述平面模块(21)利用其两侧边缘分别搭设在位于房间两处的预制剪力墙下半部分(4)上部，平面模块(21)和剪力墙内灌浆钢筋U型互锁接头式套筒之间缝隙内浇筑混凝土同时在相应处形成现浇叠合层(22)。

五、还包括楼板与混凝土梁之间的叠合结构，如图22所示：

所述楼板与混凝土梁之间的叠合结构，可应用于大房间，受力上在平面模板21下增设预制混凝土梁给平面模板21提供支点以减小在两个大间距剪力墙之间的跨度，再由预制混凝土梁将上部荷载通过竖向的剪力墙传给基础；

在上述预制拼接层，其两侧边缘分别搭接在剪力墙和预制混凝土梁24上，其上部浇叠合层22，在纵向形成叠合层并分别与剪力墙结构、预制混凝土梁24之间也形成浇筑固结；相互浇注结合的下层的预制拼接层、上层的浇叠合层，两者结合形成楼板，楼板与剪力墙通过浇筑形成连接节点，如图14所示，楼板与预制混凝土梁24通过浇筑形成连接节点，如图22所示，以上构成了本申请特有的新型预制楼板构造。

楼板与预制混凝土梁24通过浇筑形成连接节点：由预制混凝土梁24与其两侧的新型平面模块21上下搭接，在搭接结构处通过现浇混凝土形成楼板的叠合层22，使得平面模块21、叠合层22、预制混凝土梁24三者凝结成一体；具体的，所述楼板与预制混凝土梁24通过浇筑形成连接节点，该节点包括预制混凝土梁24、位于预制混凝土梁两侧的两块不出筋平面模块21、预制混凝土梁中的箍筋105、现场放置的位于梁顶面的两个支持钢筋104、预制混凝土梁内的另两个支持钢筋104、交叉分布于浇筑层中的受力钢筋102，其中：新型平面模块利用边缘置于近侧处的预制混凝土梁24之上，以获得混凝土梁24对其提供的一侧支点(新型平面模块另一边缘置于另一侧处的预制混凝土梁24或者剪力墙之上，以获得第二个支点，图中未示)；在四个支持钢筋104外部由预制混凝土梁中的箍筋105箍紧；现场放置的各类钢筋一起构成了拼接连接处的钢筋网络，相邻两新型平面模块21中的凸起间构造连接钢筋103横跨于支持钢筋104和预制混凝土梁中的箍筋105组成的结构中，以加强拼接连接处的钢筋网络强度；在两块新型平面模块21之上以及与预制混凝土梁24的拼接结构处采用现浇混凝土形成楼板的现浇叠合层22，从而固结并形成上述楼板与预制混凝土梁24的连接节点。

创新点三

基于灌浆钢筋U型互锁接头式套筒构建的剪力墙

高预制化剪力墙结构，包括预制剪力墙、现浇叠合层22、边缘构件，其特征在于，还包括若干个套筒1、座浆层5、平面模块21；所述预制剪力墙包括预制剪力墙上半部分3、预制剪力墙下半部分4；

若干个套筒1在布设于预制剪力墙上半部分3、预制剪力墙下半部分4之间的座浆层5上，所述座浆层5同时分布于预制剪力墙墙身区域和边缘构件区域；

每个套筒1为一种灌浆钢筋U型互锁接头式，其构造上包括第一U型钢筋11、第二U型钢筋12、套筒壳体13、细石混凝土14、盖板15、灌浆管16，所述第一U型钢筋11、第二U型钢筋12均为“U”型结构。第一U型钢筋11、第二U型钢筋12的U型段均安装在套筒壳体13内。所述第一U型钢筋11点焊在套筒壳体13内壁上，第一U型钢筋11的U型段靠近套筒壳体13下方，第一U型钢筋11的开口段沿套筒壳体13内壁向上伸出。所述第二U型钢筋12的U型段靠近套筒壳体13上方，第二U型钢筋12的开口段沿套筒壳体13内壁向下伸出，从上到下依次穿过座浆层5、现浇叠合层22后固定在预制剪力墙下半部分4或边缘构件中。套筒壳体13横断面上，第一U型钢筋11和第二U型钢筋12平行布置。

所述套筒壳体13为长方体钢结构，包括上开口面和下开口面。

其上开口面安装有盖板15。在工厂预制化过程中所述第一U型钢筋11浇筑于预制剪力墙上半部分3或边缘构件中。

同时，在工厂预制化过程中预制剪力墙下半部分4或边缘构件中浇筑有第二U型钢筋12，其中所述第二U型钢筋12的水平段17外露于预制剪力墙下半部分4或边缘构件顶部。

所述盖板15上安装有灌浆管16，所述灌浆管16为弯管，用于在现场与灌浆设备连接，所述灌浆管16用于向套筒壳体13灌入细石混凝土14，形成连接接头。

在现场安装过程中将预制剪力墙下半部分4或边缘构件的第二U型钢筋12外露部分对准置入上半部分剪力墙或边缘构件中相应套筒壳体13下开口面，使得第一U型钢筋、第二U型钢筋在套筒壳体13内交错平行。进而将套筒壳体13下开口面置于剪力墙下半部分的座浆层5。

所述平面模块21搭设在预制剪力墙下半部分4或边缘构件上部，在平面模块21和灌浆钢筋U型互锁接头式套筒之间缝隙浇筑混凝土形成现浇叠合层22。

在预制剪力墙或边缘构件中设置多个灌浆钢筋U型互锁接头式套筒1，并通过在预制剪力墙或边缘构件之间安装平面模块21，以及平面模块21和灌浆钢筋U型互锁接头式套筒之间缝隙浇筑混凝土形成现浇叠合层22，形成带楼板的高预制化剪力墙结构。

进一步的对实施方案进行优化：

在灌浆钢筋U型互锁接头式套筒1外，增加箍筋2，进一步增强灌浆钢筋U型互锁接头式套筒1的强度；

在现浇叠合层22中增加受力钢筋102，增强现浇叠合层22的抗剪和抗拉强度。

预制和施工介绍

使用时，在工厂先制作出套筒壳体13，将第一U型钢筋11(上部剪力墙中预留钢筋)点焊在套筒壳体13内壁上，固定钢筋位置，插入第二U型钢筋12(下部剪力墙中钢筋)到套筒壳体13内；再将套管上部盖板15就位，盖板15上留有孔，将两根钢筋穿过去，再将盖板15与套管壳体13焊接固定。

运输至现场后，将细石混凝土14采用现有的灌浆设备通过灌浆管16灌入，直至灌满，实现套筒约束下，两根钢筋交错连接。

利用套筒壳体13的强有力约束，实现套筒壳体13中两组受力方向相反的钢筋对灌浆料和套筒壁的作用力是相互抵消，最大限度的减少细石混凝土14和套筒壳体13壁所受的力，达到钢筋在套筒壳体13中互锁的效果，来维持套筒壳体13中力的平衡。而且加载后期套筒纵向受压，这样对套筒钢材抗拉性能要求低。

上述套筒灌浆钢筋互锁接头在剪力墙体系中的工作原理：

1、两组互锁钢筋的传力机理

套筒灌浆钢筋互锁接头是通过套筒对两组钢筋约束以提高承载力，

套筒主要起约束作用。由于套筒内两搭接钢筋受力方向相反，对套筒(灌浆料)作用力方向也相反，对套筒及灌浆料的作用是叠加的(相互抵消)，套筒所受拉力小，到加载后期，套筒中部轴向受压，接头两根钢筋互锁，接头中无薄弱环节，因此套筒材料性能要求低，内部不需处理；且套筒的截面口径大，可用自密实混凝土，抗拉性能要求相对低一些，可为C60，这些都使新型接头造价相对较低。

由于该接头两根钢筋受力方向相反，钢筋对套筒及灌浆料作用的力相互抵消，因此套筒、灌浆料受力更合理。

本发明在两钢筋间增加了水平段17，增加了钢筋在套筒中的锚固强度，这也是本发明特有的。

3、套筒灌浆钢筋互锁接头的优点：

巧妙的利用(每组)两根受力方向相等的钢筋传给套筒壁及灌浆料轴向力相互抵消，达到每组钢筋在套筒中互锁，充分利用了带肋钢筋的特性，并将两组(每组两根)钢筋置于套筒中，接头利用两组钢筋形成交错传力，并在接头外围设置强有力的横向约束套筒，最大限度的发挥钢筋受力互锁传力机制，达到接头受力合理，传力更可靠，提高接头承载力及连接效率。而且加载后期套筒纵向受压，这样对套筒钢材的抗拉性能要求低，同时，两钢筋间设有水平段17，增加了钢筋锚固性能，接头截面尺寸变大，长度变短。

4、套筒灌浆钢筋互锁接头运用于预制剪力墙的优点：

本实施例两根钢筋置于同一方形套筒中的接头可运用于暗柱中,这样可以形成预制剪力墙中暗柱与墙身全预制，避免接头现浇，提高接头的施工效率、可以提高预制装配率。

创新点四实施有益效果的总结和对比

采用竖向构件剪力墙全预制、水平构件连梁、楼板全叠合组合方案来实施的全新预制剪力墙体系及其配套的施工方法，在本领域实现可罕见的70％预制率，大大节约了产业成本

在该新预制剪力墙施工方法中由于采用本发明首次公开了的双筋矩形套筒，预制板可支撑在竖向构件剪力墙上，预制板下部免设施工支撑；

在该新预制剪力墙施工方法中由于提供叠合水平模块(即是板中有混凝土凸起，凸起中设孔，便于穿管线)，水平模块四面不出筋，施工安装方便，同时增加板的刚度，减少板厚，可以降低楼板的整体厚度，减轻结构自重，减少预制板开裂，可以实现预制板一定跨度内的免支撑，降低施工脚手措施，降低经济成本。

预制率汇算例

在本领域：

1、装配式结构的预制率的主要是根据预制构件部分的材料用量占对应结构材料总用量的比例计算得来。

2、一般采用权重系数法。

3、在剪力墙结构中间，剪力墙的权重系数约为0.55，楼板的权重系数约为0.3，梁的权重系数为0.1。

本发明预制率优势对比和推算：

其中，传统剪力墙体系预制率汇算：

传统结构中剪力墙存在现浇段，因此剪力墙预制比例约为0.4，传统结构中叠合板拼装时存在水平现浇段，因此叠合板预制比例约为0.2，也因此在剪力墙结构的预制率一般为0.55x0.4+0.3x0.2＝0.28，考虑到梁的预制，一般预制率为0.3左右。

其中，本发明剪力墙体系预制率汇算：

本发明结构中剪力墙为全预制，因此剪力墙预制比例约为1，叠合板拼装时不存在水平现浇段，因此叠合板预制比例约为0.4，因此在剪力墙结构的预制率一般为0.55x1+0.3x0.4＝0.67，考虑到梁的预制，本发明的一般预制率为0.7。

本发明有益效果70％预制率的分析：

1、提高剪力墙结构的竖向连接拼装的施工效率。

预制剪力墙的暗柱由于钢筋较多，一般采用现浇，本申请为四根钢筋置于同一方形大尺寸形套筒中，该接头可运用于墙身及暗柱中，灌浆采用套筒顶部壁开灌浆口、低压力、倒灌法的方法施工法，利用自密实混凝土自身重力和套筒口径大的优势灌浆，这样可以形成暗柱与墙身全预制，实现竖向构件剪力墙全预制，大大提高预制装配剪力墙预制装配率。

接头施工精度要求低，容错性大，施工方便。相比于套筒对接灌浆技术要求每根钢筋都准确插入仅比其直径大10mm的套筒，本套筒内径比钢筋直径大50～60mm(以套筒一半为例说明)，因此具有很大容错性，施工方便，使得竖向构件剪力墙可以全预制，现场拼装简单，易操作，施工质量有保证。

灌浆密实度有保障。本灌浆套筒搭接接头套筒口径大，钢筋与套筒壁间缝隙大，浆体由导管上部灌入，利用重力及压力灌浆，从而保证了灌浆密实性，接头传力可靠能够保证。

传力直接，受力可靠。本申请中钢筋中力的主要传导方式是钢筋-灌浆料-钢筋，套筒外钢筋可通过灌浆料间挤压剪切作用直接传力，路径短，传力直接，受力可靠。

套筒长度短，由于钢筋交错布置在套筒中，充分利用钢筋互锁机理，套筒长度短。

生产工艺简单，易于加工生产，经济性好。本申请套筒主要起环向约束作用，套筒所受的轴向拉力小，套筒材料性能要求低，且套筒可热轧成型，套筒内部不需处理；灌浆料主要是握裹钢筋，抵抗剪力，抗拉性能要求相对低一些，可用细骨料自密实混凝土，造价低。因此，本申请钢筋连接接头，套筒内部无螺纹不需处理，易于加工生产。

2、提高预制剪力墙结构的水平构件板、梁叠合的施工效率

水平模块四面不出筋，可支撑在竖向构件剪力墙上，水平模块下部免设施工支撑或少设施工支撑，安装方便，水平模块四面不出筋，水平模块与梁拼接时不会出现与梁中箍筋相碰，施工不便情况，质量管控容易，符合工业化高效原则。

水平模块不出钢筋，上部设有预制混凝土凸起，凸起中留有孔洞，可现场穿过钢筋或穿电线、管道(考虑装修要求)，使用混凝土凸起代替传统预制板中钢筋桁架，减少了板的用钢量；砼凸起的刚度大，带凸起板不宜开裂，很好的规避了钢筋桁架叠合板在实际使用过程中出现开裂的情况；砼凸起的刚度大，可以实现一定跨度内的免支撑，降低施工脚手措施费；相同的厚度，砼凸水平模块比普通预制板更薄，可以降低楼板的整体厚度，减轻结构自重。

预制梁通过预埋钢板搁置与剪力墙上，预制梁与预制墙中也预埋钢板，用抗剪钢板焊接连接两预埋板,然后浇筑叠合层混凝土，避免了支模浇捣预制墙与预制梁间连接的现浇段。预制梁本身铰接与剪力墙或预制梁上,本发明在梁端巧妙运用钢板抗剪，即承受剪力,又使施工便捷,提高预制装配率。

预制梁中开洞，在预制剪力墙中预埋钢筋、设置牛腿，将剪力墙上钢筋置于预制梁的预留洞中，通过上部叠合层现浇混凝土，使预制梁与预制墙成为整体，避免了预制墙与预制梁间连接的现浇段。本发明在梁端留孔，巧妙运用剪力墙中预留牛腿及预埋钢筋，使结构整体性好，施工又便捷,提高预制装配率。

Claims (3)

1.一种高预制率低成本剪力墙结构体系，包括：

一、套筒装置：

所述套筒装置，其构造上包括第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)、套筒壳体(13)、细石混凝土(14)、盖板(15)、灌浆管(16)；所述第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)均为“U”型结构；第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)的U型段均安装在套筒壳体(13)内；所述第一U型钢筋(11)点焊在套筒壳体(13)内壁上，第一U型钢筋(11)的U型段靠近套筒壳体(13)下方，第一U型钢筋(11)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向上伸出；所述第二U型钢筋(12)的U型段靠近套筒壳体(13)上方，第二U型钢筋(12)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向下伸出；套筒壳体(13)横断面上，第一U型钢筋(11)和第二U型钢筋(12)平行布置；所述套筒壳体(13)为长方体钢结构，包括上开口面和下开口面；其上开口面安装有盖板(15)；

其特征在于，还包括：

二、预制的新剪力墙

盖板(15)布设两个钢筋孔(51)，第一U型钢筋(11)从钢筋孔(51)穿过，在工厂预制化过程中所述第一U型钢筋(11)浇筑于上半部分预制剪力墙(26)中；同时，在工厂预制化过程中预制剪力墙下半部分(4)浇筑有第二U型钢筋(12)，其中所述第二U型钢筋(12)的水平段(17)外露于预制剪力墙下半部分(4)顶部；

在现场安装过程中将预制剪力墙下半部分(4)的第二U型钢筋(12)外露部分对准置入预制剪力墙上半部分(3)中相应套筒壳体(13)下开口面，使得第一U型钢筋、第二U型钢筋在套筒壳体(13)内交错平行；进而将套筒壳体(13)下开口面置于预制剪力墙下半部分(4)的座浆层；所述座浆层铺设于上、下剪应力墙之间；

所述盖板(15)上安装有灌浆管(16)，所述灌浆管(16)为弯管，用于在现场与灌浆设备连接，所述灌浆管(16)用于向套筒壳体(13)灌入细石混凝土(14)，形成连接接头；

三、预制的新平面模块(21)构造：

(一)、预制的平面模块(21)：所述预制平面模块(21)，为四面不出筋的预制板，其底部为实心底板(21-1)，实心底板上设置混凝土肋，实心底板内部配受力筋(101)，交叉分布于预制模块中；

(二)、包括拼接层：由若干预制的平面模块(21)拼接构成，每块平面模块(21)通过两边缘跨接在房间的两个预制剪力墙(26)之间，相邻平面模块(21)之间紧密排布，在房间平面内形成拼接层；如果两个预制剪力墙(26)之间的距离超出4米，则房间通过添加预制混凝土梁(24)，使平面模块(21)跨接在房间的“预制剪力墙(26)、预制混凝土梁(24)”组合传力体之上；

(三)、还包括现浇叠合层(22)：在拼接层上方浇筑混凝土形成现浇叠合层(22)，从而使得底部的拼接层、上部的叠合层形成预制楼板构造，以及实现楼板与预制剪力墙(26)之间、楼板与预制混凝土梁(24)之间都凝结成一体；四、在安全保障上，针对大房间，进一步细节性的结构：

针对大房间大跨度，在两个预制剪力墙(26)之间预留孔洞，两个预制剪力墙(26)及孔洞之间采用预制连梁连接；具体的，在预制剪力墙(26)中预埋L形钢筋、设置牛腿，设有凹槽的预制连梁搁置到左右预制剪力墙(26)边侧的牛腿之上，牛腿上L形预埋钢筋置于预制连梁的凹槽中，并与左右预制剪力墙(26)形成间隙，通过上部现浇叠合层(22)，混凝土注入预留间隙中，使预制连梁与预制剪力墙(26)浇筑成为整体；

还包括楼板与预制混凝土梁(24)之间的叠合结构：应用于大房间，受力上在平面模块(21)下增设预制混凝土梁(24)给平面模块(21)提供支点以减小在两个大间距预制剪力墙(26)之间的跨度，再由预制混凝土梁(24)将上部荷载通过竖向的预制剪力墙(26)传给基础；

在上述拼接层，其两侧边缘分别搭接在预制剪力墙(26)和预制混凝土梁(24)上，其上部现浇叠合层(22)，在竖向形成叠合层并分别与预制剪力墙(26)结构、预制混凝土梁(24)之间也形成浇筑固结；相互浇注结合的下层的拼接层、上层的现浇叠合层(22)，两者结合形成楼板，楼板与预制剪力墙(26)通过浇筑形成连接节点；五、上下预制剪力墙(26)、楼板之间的节点处理；平面模块(21)底下直接搭接在混凝土预制梁上的情况下对节点设计和处理；

(一)包括平面模块(21)边缘与预制剪力墙(26)之间的拼接连接节点结构，包括预制剪力墙(26)、平面模块(21)、现浇叠合层(22)、套筒(1)、座浆层(5)，所述预制剪力墙(26)包括预制剪力墙上半部分(3)、预制剪力墙下半部分(4)；套筒(1)构造上包括第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)、套筒壳体(13)、细石混凝土(14)，所述第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)均为“U”型结构；第一U型钢筋(11)、第二U型钢筋(12)的U型段均安装在套筒壳体(13)内；所述第一U型钢筋(11)点焊在套筒壳体(13)内壁上，第一U型钢筋(11)的U型段靠近套筒壳体(13)下方，第一U型钢筋(11)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向上伸出；所述第二U型钢筋(12)的U型段靠近套筒壳体(13)上方，第二U型钢筋(12)的开口段沿套筒壳体(13)内壁向下伸出，从上到下依次穿过座浆层(5)、现浇叠合层(22)后固定在预制剪力墙下半部分(4)中；套筒壳体(13)横断面上，第一U型钢筋(11)和第二U型钢筋(12)平行布置；所述套筒壳体(13)包括上开口面和下开口面；在工厂预制化过程中所述第一U型钢筋(11)浇筑于预制剪力墙上半部分(3)中；同时，在工厂预制化过程中预制剪力墙下半部分(4)中浇筑有第二U型钢筋(12)，其中所述第二U型钢筋(12)的水平段(17)外露于预制剪力墙下半部分(4)顶部；套筒壳体(13)灌入细石混凝土(14)，形成连接接头；所述平面模块(21)利用其两侧边缘分别搭设在位于房间两处的预制剪力墙下半部分(4)上，在该节点处先现浇叠合层(22)、再浇座浆层(5)，将预制剪力墙上半部分(3)吊装并与预制剪力墙下半部分(4)对准拼接，同时完成两半预制剪力墙(26)内套筒(1)的组装；再向套筒(1)内灌注细石混凝土(14)使节点固结；

(二)包括平面模块(21)边缘与预制剪力墙(26)之间的拼接节点

在上述拼接层，其两侧边缘分别搭接在预制剪力墙(26)上，其上部现浇叠合层(22)，如此上下形成叠合结构并与预制剪力墙(26)结构之间也形成浇筑固结；浇注后相互结合的下层的拼接层、上层的现浇叠合层(22)，两者结合形成楼板，楼板与预制剪力墙(26)通过浇筑形成拼接连接节点；

(三)包括楼板与预制混凝土梁(24)通过浇筑形成连接节点：包括预制混凝土梁(24)、位于预制混凝土梁(24)两侧的两块不出筋平面模块(21)、预制混凝土梁(24)中的箍筋(105)、现场放置的位于梁顶面的两个架立钢筋(104)、预制混凝土梁(24)内的另两个架立钢筋(104)、交叉分布于浇筑层中的受力钢筋(102)，其中：平面模块(21)利用边缘置于近侧处的预制混凝土梁(24)之上，以获得预制混凝土梁(24)对其提供的一侧支点；在四个架立钢筋(104)外部由预制混凝土梁(24)中的箍筋(105)箍紧；现场放置的各类钢筋一起构成了拼接连接处的钢筋网络，相邻两平面模块(21)中的凸起间构造连接钢筋(103)横跨于架立钢筋(104)和预制混凝土梁(24)中的箍筋(105)组成的结构中，以加强拼接连接处的钢筋网络强度；在两块平面模块(21)之上以及与预制混凝土梁(24)的拼接结构处采用现浇叠合层(22)形成楼板的现浇叠合层(22)，从而固结并形成上述楼板与预制混凝土梁(24)的连接节点。

2.一种权利要求1所述的高预制率低成本剪力墙结构体系的施工方法，其特征在于，竖向构件全预制、水平构件全叠合预制剪力墙(26)施工流程：

第一步 工厂预制剪力墙(26)，在工厂完成边缘构件；运输到现场；

预制剪力墙上半部分(3)或边缘构件中浇筑有多个第一U型钢筋(11)和套筒壳体(13)，第一U型钢筋(11)露出段电焊在套筒壳体(13)上；预制剪力墙下半部分(4)或边缘构件中浇筑有多个第二U型钢筋(12)；在工厂预制加工好平面模块(21)；每一个第一U型钢筋(11)和套筒壳体(13)和对应位置的第二U型钢筋(12)，形成一个组合；

第二步 现场拼装：

步骤2.1基础浇筑好后，有预留第一U型钢筋(11)伸上来；

步骤2.2吊装工厂预制剪力墙(26)，下半部分或边缘构件；将基础预留第一U型钢筋(11)钢筋插入套筒壳体(13)中；将预制楼板搭接在预制剪力墙下半部分(4)或边缘构件上；将预制剪力墙上半部分(3)或边缘构件吊起，将套筒壳体(13)对准预制剪力墙下半部分(4)或边缘构件中第二U型钢筋(12)，插入套筒壳体(13)内；每个组合加盖盖板(15)和灌浆管(16)，形成密封的灌浆钢筋U型互锁接头式套筒(1)；

步骤2.3注浆形成整体结构：

通过向多个灌浆钢筋U型互锁接头式套筒(1)注入细石混凝土(14)，以及预制楼板和灌浆钢筋U型互锁接头式套筒之间缝隙浇筑混凝土形成叠合楼板，结束灌浆，封堵相应灌浆孔，整体上形成带楼板的高预制剪力墙(26)结构；预制剪力墙(26)现场拼装，将预制剪力墙(26)与基础连接；按示例房型构造，相应位置布置预制剪力墙(26)有L行、T型及一字型；

步骤2.4将预制剪力墙(26)L行、T型及一字型间用预制混凝土梁(24)连接；进行预制梁的拼装，结合现有规范方法进行拼装；

步骤2.5进行平面模块(21)的安装，进行平面模块(21)上叠合现浇叠合层(22)的浇捣；

如此，在基础上重复完成构建第一、二层预制剪力墙(26)体系。

3.如权利要求2所述的一种高预制率低成本剪力墙结构体系的施工方法，其特征在于，所述步骤2.3：

基于套筒设计，在现场采用一种钢筋连接接头浇筑方法：双筋套管接头压力倒灌浆施工法，套管采用单个灌浆，灌浆口在套筒上部，灌浆自上而下，实现竖向预制剪力墙(26)全预制；采用做浆法连接上、下预制剪力墙(26)，确保结构施工质量；灌浆采用C60自密实细石混凝土。

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