CN116442380B - 一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置及施工工艺 - Google Patents

Abstract

一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置及施工工艺，设有下层混凝土柱主筋、本层混凝土柱主筋、混凝土柱箍筋、柱顶约束及限位环，柱底约束及限位环；柱顶约束及限位环包括上环体、上主筋套环、上支腿；上环体内角设有上主筋套环，本层混凝土柱主筋插入上主筋套环，可以扭转和上下移动调节。上支腿与上环体连接起到临时定位、对位作用，柱底约束及限位环与柱顶约束及限位环结构相同，柱底约束及限位环的下支腿与上支腿相对，确定层高。柱顶约束及限位环、柱间约束及限位环、柱底约束及限位环之间通过限位环连接板连接形成骨架。通过上述结构，把混凝土柱的钢筋系统由施工现场下料拼接转为由工厂组装成型，提高生产效率和施工质量，缩短了施工周期。

Description

一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置及施工工艺

技术领域

本发明涉及一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置及施工工艺，具体地说是涉及到建筑用混凝土柱工业化生产及安装技术领域，特别涉及到一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置及施工工艺。

背景技术

混凝土柱是由柱的受力主筋、箍筋及混凝土组成，主筋与钢筋绑扎完成后，需要有模板约束，再浇筑混凝土成型。混凝土柱是建筑的竖向承载受力构件，一般与混凝土梁、混凝土板过程房屋的框架结构，混凝土梁及板的钢筋必须与混凝土柱锚固连接，才能形成框架受力结构。这种建筑成型方式，通常叫混凝土现浇结构。

随着混凝土建筑技术的进一步发展，建筑工业化的步伐逐年加大，特别是今年开始的装配式建筑已经大面积推广应用。混凝土柱也大量由现场浇筑改为工厂预制，以便大量节约劳动力，提高质量，降低成本。按照类型来分，通常分为预制实心混凝土柱及预制空心混凝土柱。

现有混凝土柱结构形式及工艺的技术缺陷：

1、传统现浇混凝土柱：包括主筋、箍筋的钢筋骨架下料、成型均在施工现场，加工场地占地面积大，不能大规模机械化下料作业，费工费时，特别是随着劳动力成本的逐年增加，整个工程造价大幅上升。

2、预制实心混凝土柱：需要大量模具，钢筋接头采用“套筒灌浆”连接技术，造价高，质量难以控制。成品重量大，运输吊装困难。

3、预制空心混凝土柱：柱主筋接头极其困难，如果采用搭接方式连接，造价高，搭接质量难以控制。

发明内容

本发明创造的目的是克服了现有结构及工艺的不足，提供一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置及施工工艺，解决现有技术中存在的造价高、搭接质量差、成品运输难的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明创造技术方案为：一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置，设有下层混凝土柱主筋、本层混凝土柱主筋和混凝土柱箍筋，其特征在于：包括柱顶约束及限位环、柱底约束及限位环；柱顶约束及限位环包括上环体、上主筋套环、上支腿；上环体与混凝土柱箍筋平行；上环体内角处设有上主筋套环，本层混凝土柱主筋插入上主筋套环；上支腿沿柱体长度方向设置并与上环体连接。所述的下层混凝土柱主筋与本层混凝土柱主筋之间设有柱主筋接头位。

所述的柱底约束及限位环与柱顶约束及限位环结构相同，柱底约束及限位环的下支腿与上支腿相对所述的柱底约束及限位环包括底环体、底主筋套环、下支腿；底环体与混凝土柱箍筋平行；底环体内角设有底主筋套环，下层混凝土柱主筋插入底主筋套环；下支腿沿柱体长度方向设置并与底环体连接。

所述的顶约束及限位环与柱底约束及限位环之间设有柱间约束及限位环。所述的柱间约束及限位环包括中间环体和设置在环体内角的中间主筋套环，本层混凝土柱主筋插入中间主筋套环中。

顶约束及限位环、柱底约束及限位环与柱间约束及限位环之间，通过限位环连接板限位连接，所述的限位环连接板沿混凝土柱长度方向设置。

预制所述的一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置的方法，其步骤为：

1)根据混凝土钢筋的规格、数量，制备柱顶约束及限位环、柱间约束及限位环、底约束及限位环及限位环连接板；

2)柱主筋及箍筋下料备用：按设计要求进行，传统工艺；

3)串联限位环，形成骨架：按设计定位要求，由限位环连接板将柱顶约束及限位环、底约束及限位环及柱间约束及限位环焊接成为一体；

4)本层混凝土柱主筋：根据设计要求，分别将本层混凝土柱主筋穿入相应的主筋套环内，并临时固定，防止运输、安装时掉落；

5)穿混凝土柱箍筋：混凝土柱箍筋仅与限位环连接板固定，完成。

利用所述的一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置进行全现场浇筑施工的方法，其步骤为：

1)在工厂将顶约束及限位环、柱间约束及限位环、柱底约束及限位环与限位环连接板预制连接，形成主骨架。

2)将混凝土柱主筋穿入各自的主筋套环内，并临时固定，防止运输、吊装时脱落；

3)箍筋按照设计要求，绑扎或焊接于主骨架上；

4)主筋、箍筋、限位环及连接板形成完整的钢筋骨架，并将钢筋骨架直接运抵现场；

5)现场进行钢筋连接，及将预留的下层混凝土柱主筋，深入柱体的柱底约束及限位环对应的主筋套环内；

6)因为下层柱已经浇筑完混凝土，主筋不能再动了，底层柱深入套环的主筋是固定的，因此通过上下位置调节，以及旋转接入螺纹套筒的方式，调整本层柱的套环内的主筋，完成对接；

7)支模板；

8)混凝土浇筑、养护成型；

9)按要求的时间，拆模板；

10)完工。

包括所述的一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置的工厂成型免拆模空心柱，混凝土柱钢筋骨架预制成型装置的外部设有免拆模板；免拆模板与柱顶约束及限位环或柱间约束及限位环或柱底约束及限位环之间，设有钢筋保护层垫块；自攻螺钉穿过免拆模板和，柱顶约束及限位环或柱间约束及限位环或柱底约束及限位环，进行定位。

一种采用所述的工厂成型免拆模空心柱进行施工的方法，其步骤为：

1)免拆模板备料：免拆模板为与混凝土相容的水泥基材料；

2)根据柱体大小，裁切免拆模板；

3)钢筋骨架外按照设计要求，放置钢筋保护层垫块；

4)以自攻螺钉将免拆模板固定在钢筋骨架上，且钢筋接头位置免拆模板先不固定，预留操作口；

5)将预制成型的空心柱运抵施工现场；

6)吊装就位：此时下一层的预留主筋会精准插入柱底约束及限位环的底主筋套环内；下支腿接触了下层的结构层面，并形成了临时稳定结构；

8)柱体调整并设置临时支撑，乙方错位：传统工艺工法；

9)主筋搭接：由于柱的主筋是在套环内，可自由移动，因此采用螺纹套筒连接或焊接均可；

10)接头检查无误，进行隐蔽验收后，用免拆模板封堵操作口，并用自攻螺钉锁紧；

11)混凝土浇筑、养护成型。

本发明创造的有益效果是：

1、把混凝土柱的钢筋系统由施工现场下料拼接转为由工厂组装成型，初步实现了建筑工业化的目标及方向，满足现阶段国家政策要求；

2、大量节约施工现场辅助用地面积；

3、实现机械化生产，大幅度提高生产效率；

4、大量节约劳动力成本；

4、提高产品质量；

6、应用方式灵活，可工厂预装免拆模板，形成预装空心柱，也可现场铺设模板；

7、实现了节能、减排、环保的建筑工业化目标。

附图说明

图1：混凝土柱钢筋骨架预制成型装置结构示意图。

图2：柱顶约束及限位环结构示意图；

图3：柱间约束及限位环结构示意图；

图4：柱底约束及限位环结构示意图；

图5：工厂成型免拆模空心柱结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明创造实施例中的附图，对本发明创造实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。

一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置，设有下层混凝土柱主筋8、本层混凝土柱主筋1和混凝土柱箍筋2，柱顶约束及限位环3、柱底约束及限位环5；所述的顶约束及限位环3与柱底约束及限位环5之间设有柱间约束及限位环4。

柱顶约束及限位环3包括上环体3-1、上主筋套环3-3、上支腿3-2。上环体3-1与混凝土柱箍筋2平行，为封闭的方形结构，由金属板焊接而成，平行与柱箍筋设置，且板厚度不大于柱箍筋直径，保证环体厚度与上主筋套环3-3的厚度相加等于混凝土柱箍筋2直径，以便确保柱主筋位置的精准稳定。上环体3-1内角设有上主筋套环3-3，本层混凝土柱主筋1插入上主筋套环3-3，主筋套环与环体牢固固定，套环直径大于所穿过的主筋直径，其核心作用是约束柱主筋位置，使主筋与主筋接头7平面定位准确，并保证主筋能够自由活动，即：可以扭转、可以上下移位。上支腿3-2沿柱体长度方向设置并与上环体3-1连接，上支腿3-2牢固焊接于环体四周，本发明图例为4个支腿，与主筋套环、限位环连接板6错开布置。上支腿的长度由计算确定，顶端标高不低于楼板顶面标高，便于房屋上层柱、柱底约束及限位环的精准对位，即：柱底约束及限位环的下支腿与柱顶约束及限位环的上支腿对位顶紧，作用是钢筋骨架临时就位，方便后续的钢筋连接等操作。

所述的柱底约束及限位环5与柱顶约束及限位环3结构相同。所述的柱底约束及限位环5包括底环体5-1、底主筋套环5-3、下支腿5-2；底环体5-1与混凝土柱箍筋2平行；底环体5-1内角设有底主筋套环5-3，下层混凝土柱主筋8插入底主筋套环5-3；下支腿5-2沿柱体长度方向设置并与底环体5-1连接。

所述的柱间约束及限位环4包括中间环体4-1和设置在环体4-1内角的中间主筋套环4-3，本层混凝土柱主筋1插入中间主筋套环4-3中。按照层高，可以在顶约束及限位环3与柱底约束及限位环5之间，布置大于等于一个的柱间约束及限位环4。中间环体4-1与上环体3-1结构及作用相同，中间主筋套环4-3与上主筋套环3-3结构及作用相同。

顶约束及限位环3、柱底约束及限位环5与柱间约束及限位环4之间，通过限位环连接板6限位连接，所述的限位环连接板6沿混凝土柱长度方向设置。钢板类高强度材料制备，把顶约束及限位环3、柱间约束及限位环4、柱底约束及限位环5串联起来形成骨架，同时固定柱的箍筋。

所述的下层混凝土柱主筋8与本层混凝土柱主筋1之间设有柱主筋接头位7。接头平面位置的准确性由顶约束及限位环3、柱底约束及限位环5确定，上下位置由设计确定，通常的传统连接方式为焊接、套筒连接等。钢筋焊接接头，直接操作即可，套筒连接，一般需要上下调整就位后，进行上部钢筋旋转才能符合技术标准要求。

下层混凝土柱主筋8：下层柱的主筋在混凝土浇筑后，自然伸出结构层顶面，伸出长度由设计确定。本层柱钢筋骨架就位安装时，下层柱主筋会精准深入底主筋套环5-3，并在柱主筋接头位7处，与本层柱主筋对接。

上下支腿的作用主要是确定柱子的定位标高，如图1中定位线H及H+1所示。

实施方式：

1、根据混凝土钢筋的规格、数量，制备柱顶约束及限位环3、柱间约束及限位环4、底约束及限位环5及限位环连接板6；

2、柱主筋及箍筋下料备用：按设计要求进行，传统工艺；

3、串联限位环，形成骨架：按设计定位要求，由限位环连接板6将柱顶约束及限位环3、底约束及限位环5及柱间约束及限位环4焊接成为一体；

4、本层混凝土柱主筋1：根据设计要求，分别将本层混凝土柱主筋1穿入相应的主筋套环内，并临时固定，防止运输、安装时掉落；

5、穿混凝土柱箍筋2：混凝土柱箍筋2仅与限位环连接板6固定，完成。

实施例1：

预制工厂成型免拆模空心柱：混凝土柱钢筋骨架预制成型装置的外部设有免拆模板C；免拆模板C与柱顶约束及限位环3或柱间约束及限位环4或柱底约束及限位环5之间，设有钢筋保护层垫块B；自攻螺钉A穿过免拆模板C和，柱顶约束及限位环3或柱间约束及限位环4或柱底约束及限位环5，进行定位。

安装步骤：

1、免拆模板备料：免拆模板为与混凝土相容的水泥基材料；

2、根据柱体大小，裁切免拆模板C；

3、钢筋骨架外按照设计要求，放置钢筋保护层垫块B；

4、以自攻螺钉A将免拆模板C固定在钢筋骨架上，且钢筋接头位置免拆模板先不固定，预留操作口；

5、将预制成型的空心柱运抵施工现场；

6、吊装就位：此时下一层的预留主筋会精准插入柱底约束及限位环5的底主筋套环5-3内；下支腿5-2接触了下层的结构层面，并形成了临时稳定结构；

8、柱体调整并设置临时支撑，乙方错位：传统工艺工法；

9、主筋搭接：由于柱的主筋是在套环内，可自由移动，因此采用“螺纹套筒”连接；焊接只要上下对位，即两钢筋碰头即可，而螺纹套筒连接必须是钢筋端头套丝后旋转进入套筒才能完成连接；

10、接头检查无误，进行隐蔽验收后，用免拆模板C封堵操作口，并用自攻螺钉A锁紧；

11、混凝土浇筑、养护成型。

实施例2：

全现浇方案：

1、在工厂将顶约束及限位环3、柱间约束及限位环4、柱底约束及限位环5与限位环连接板6预制连接，形成主骨架。

2、将混凝土柱主筋1穿入各自的主筋套环内，并临时固定，防止运输、吊装时脱落；

3、箍筋按照设计要求，绑扎或焊接于主骨架上；

4、主筋、箍筋、限位环及连接板形成完整的钢筋骨架，并将钢筋骨架直接运抵现场；

5、现场进行钢筋连接，及将预留的下层混凝土柱主筋8，深入柱体的柱底约束及限位环5对应的主筋套环内；

6、因为下层柱已经浇筑完混凝土，主筋不能再动了，底层柱深入套环的主筋是固定的，因此通过上下位置调节，以及旋转接入螺纹套筒的方式，调整本层柱的套环内的主筋，完成对接；

7、支模板；

8、混凝土浇筑、养护成型；

9、按要求的时间，拆模板；

10、完工。

上述结构及工艺也可以用于异形混凝土主体的施工，如：梯形柱。只需要根据具体情况，对尺寸和形状进行调节即可。

Claims (8)

1.一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置，设有下层混凝土柱主筋（8）、本层混凝土柱主筋（1）和混凝土柱箍筋（2），其特征在于：包括柱顶约束及限位环（3）、柱底约束及限位环（5）；柱顶约束及限位环（3）包括上环体（3-1）、上主筋套环（3-3）、上支腿（3-2）；上环体（3-1）与混凝土柱箍筋（2）平行；上环体（3-1）内角处设有上主筋套环（3-3），本层混凝土柱主筋（1）插入上主筋套环（3-3）；上支腿（3-2）沿柱体长度方向设置并与上环体（3-1）连接；所述的柱底约束及限位环（5）与柱顶约束及限位环（3）结构相同，所述的柱底约束及限位环（5）包括底环体（5-1）、底主筋套环（5-3）、下支腿（5-2）；柱底约束及限位环（5）的下支腿（5-2）与柱顶约束及限位环（3）的上支腿（3-2）相对；

所述的柱顶约束及限位环（3）与柱底约束及限位环（5）之间设有柱间约束及限位环（4）；柱顶约束及限位环（3）、柱底约束及限位环（5）与柱间约束及限位环（4）之间，通过限位环连接板（6）限位连接，所述的限位环连接板（6）沿混凝土柱长度方向设置。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置，其特征在于：所述的柱间约束及限位环（4）包括中间环体（4-1）和设置在中间环体（4-1）内角的中间主筋套环（4-3），本层混凝土柱主筋（1）插入中间主筋套环（4-3）中。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置，其特征在于：所述的下层混凝土柱主筋（8）与本层混凝土柱主筋（1）之间设有柱主筋接头位（7）。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置，其特征在于：所述的底环体（5-1）与混凝土柱箍筋（2）平行；底环体（5-1）内角设有底主筋套环（5-3），下层混凝土柱主筋（8）插入底主筋套环（5-3）；下支腿（5-2）沿柱体长度方向设置并与底环体（5-1）连接。

5.预制权利要求1-4任意一项所述的一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置的方法，其特征在于，其步骤为：

1）根据混凝土钢筋的规格、数量，制备柱顶约束及限位环（3）、柱间约束及限位环（4）、柱底约束及限位环（5）及限位环连接板（6）；

2）柱主筋及箍筋下料备用：按设计要求进行，传统工艺；

3）串联限位环，形成骨架：按设计定位要求，由限位环连接板（6）将柱顶约束及限位环（3）、柱底约束及限位环（5）及柱间约束及限位环（4）焊接成为一体；

4）本层混凝土柱主筋（1）：根据设计要求，分别将本层混凝土柱主筋（1）穿入相应的主筋套环内，并临时固定，防止运输、安装时掉落；

5）穿混凝土柱箍筋（2）：混凝土柱箍筋（2）仅与限位环连接板（6）固定，完成。

6.利用权利要求1-4任意一项所述的一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置进行全现场浇筑施工的方法，其特征在于，其步骤为：

1）在工厂将柱顶约束及限位环（3）、柱间约束及限位环（4）、柱底约束及限位环（5）与限位环连接板（6）预制连接，形成主骨架；

2）将混凝土柱主筋（1）穿入各自的主筋套环内，并临时固定，防止运输、吊装时脱落；

3）箍筋按照设计要求，绑扎或焊接于主骨架上；

4）主筋、箍筋、限位环及连接板形成完整的钢筋骨架，并将钢筋骨架直接运抵现场；

5）现场进行钢筋连接，将预留的下层混凝土柱主筋（8），深入柱体的柱底约束及限位环（5）对应的主筋套环内；

6）因为下层柱已经浇筑完混凝土，主筋不能再动了，底层柱深入套环的主筋是固定的，因此通过上下位置调节，以及旋转接入螺纹套筒的方式，调整本层柱的套环内的主筋，完成对接；

7）支模板；

8）混凝土浇筑、养护成型；

9）按要求的时间，拆模板；

10）完工。

7.一种包括权利要求1-4任意一项所述的一种混凝土柱钢筋骨架预制成型装置的工厂成型免拆模空心柱，其特征在于：混凝土柱钢筋骨架预制成型装置的外部设有免拆模板（C）；免拆模板（C）与柱顶约束及限位环（3）或柱间约束及限位环（4）或柱底约束及限位环（5）之间，设有钢筋保护层垫块（B）；自攻螺钉（A）穿过免拆模板（C）和柱顶约束及限位环（3）或柱间约束及限位环（4）或柱底约束及限位环（5），进行定位。

8.一种采用权利要求7所述的工厂成型免拆模空心柱进行施工的方法，其特征在于，其步骤为：

1）免拆模板备料：免拆模板为与混凝土相容的水泥基材料；

2）根据柱体大小，裁切免拆模板（C）；

3）钢筋骨架外按照设计要求，放置钢筋保护层垫块（B）；

4）以自攻螺钉（A）将免拆模板（C）固定在钢筋骨架上，且钢筋接头位置免拆模板先不固定，预留操作口；

5）将预制成型的空心柱运抵施工现场；

6）吊装就位：此时下一层的预留主筋会精准插入柱底约束及限位环（5）的底主筋套环（5-3）内；柱底约束及限位环（5）的下支腿（5-2）接触了下层的结构层面，并形成了临时稳定结构；

8）柱体调整并设置临时支撑，以防错位：传统工艺工法；

9）主筋搭接：由于柱的主筋是在套环内，可自由移动，因此采用螺纹套筒连接或焊接均可；

10）接头检查无误，进行隐蔽验收后，用免拆模板（C）封堵操作口，并用自攻螺钉（A）锁紧；

11）混凝土浇筑、养护成型。