裝配式建築鋼筋砼構件的製作方法

2023-05-20 07:08:31 2

專利名稱：裝配式建築鋼筋砼構件的製作方法
技術領域：
本發明是對裝配式建築鋼筋砼構件的改進，尤其涉及一種適合構件現場定位裝配，結構件鋼筋連接不用焊接，現場裝配快捷，連接可靠及穩定性好，且鋼筋連接成本低的裝配式建築鋼筋輪構件。
背景技術：
鋼筋砼裝配式建築，因砼構件在工廠預製完成，運至建築現場裝配組裝，具有建築材料省，現場施工量少施工快捷，質量保障及施工環保性好，可以實現工廠產業化等優點，而逐漸受到重視和推廣。然而鋼筋砼裝配式建築中建築結構件的裝配連接，例如梁與梁，梁與柱，柱與柱的連接，必須分別進行鋼筋連接和補澆連接段砼。構件裝配都是空中定位連接(參見圖1，構件軸向基本不具有移動空間，更不能轉動)，它是通過吊裝構件至預定位置，先連接型鋼接頭定位固定，而後進行鋼筋逐根連接，由此砼構件現場裝配，既不能轉動，又 不能軸向移動，使得裝配構件鋼筋連接只能唯一沿用傳統焊接連接，長期以來一直未能改變。鋼筋砼構件由於受結構要求(受拉、受彎及複雜受力)，砼內的受力結構鋼筋數量較多，例如梁與梁連接，最少4根鋼筋，根據梁跨度多的達到28根之多；柱與柱連接，最少也為4根鋼筋，隨著柱截面增大，連接鋼筋數量也較多，例如截面400mm*400mm砼柱，縱向鋼筋多達8根。根據建築規範，鋼筋連接抗拉強度應不低於鋼筋本體抗拉強度，為此規定構件鋼筋焊接連接，單面焊接長度需達到10倍鋼筋直徑(IOD)，雙面焊接長度需達到5倍鋼筋直徑(5D)，加之焊接為高空作業，排列又較密，空中多面焊接難度大，因此構件鋼筋焊接工作量極大，用工量也最多，成為裝配式砼建築現場施工量最大工序之一(例如焊接一根焊條約3-5分鐘)，直接影響鋼筋砼裝配式建築快捷裝配施工速度，裝配式建築施工快捷優點受到制約。其次，焊接基本都為空中作業，既有柱的豎向焊接，也有梁的橫向焊接，加之鋼筋排列密度相對較密，不僅焊接難度大，而且焊接質量受焊工水平及人為操作因素影響較大，導致連接強度波動較大，焊接質量一致性難以得到保證，可能會影響結構整體強度，留下質量隱患。再就是，隨著焊工工資較大幅度提高，焊接人工成本大大增加，以致焊接工人勞動力成本大於材料費，這些都增加了裝配式建築施工成本。現有技術建築鋼筋連接，雖有非電焊其他機械連接方式，例如中國專利CN85201650鋼筋加壓對口焊接，由於需要油缸壓接器，加熱器等設備，因此只適用於鋼筋地面連接，對於構件空中裝配，基本不適用。中國專利CN87201172壓力冷壓連接，但對於房屋建築構件鋼筋較為密集，冷壓連接機械難以放入，以及需要多人操作和攜帶較大超高壓液壓設備，因此也基本上不適用於構件裝配鋼筋連接。中國專利CN2102325、CN1746452、CN101624854、CN102322059等，鋼筋續接採用套筒連接，其基本結構是二連接鋼筋端加工有外螺紋，連接套筒兩端內螺紋，通過套筒內螺紋將兩鋼筋續接，此雖然適合鋼筋較密集施工，三維空間沒有限制，但其前提條件是鋼筋(構件)必須能旋轉和/或軸向移動。如前述砼構件裝配基本不具備轉動和軸向移動，因而同樣不適用。雖然中國專利CN2124275、CN2299904公開的套筒連接，可以用於不旋轉和軸向不移動鋼筋連接，但所用連接件較多，需由左右二個套筒，中間一過渡連接螺栓，並且套筒一端與鋼筋連接為徑向加壓冷壓接，這樣需要在地面先完成鋼筋與套筒冷壓連接，不僅連接接頭成本較高，而且連接複雜，對於一幢裝配式建築幾萬甚至幾十萬個鋼筋連接，會較多增加建築成本，而低成本對於建築十分重要，因此同樣上述方式套筒連接鋼筋，基本都不適用砼裝配式建築，所以現有技術雖然早有前述鋼筋連接方式，但在砼裝配式建築構件連接基本不能應用。鋼筋砼建築構件鋼筋連接看似簡單，技術人員也知道焊接連接存在的不足，以及現有技術有採用套筒連接鋼筋，但由於受砼構件空中限位裝配限制(裝配時既不能轉動，又不能軸向移動)，以及建築成本因素制約，使得不適用砼構件裝配鋼筋連接，所以長期以來仍唯一沿用原始的電焊連接而未有突破，此已經成為建築行業俗成。發明人在先申請專利201120321401. 9砼構件結構鋼筋連接套筒，改進現有連接套筒，一端加工有內螺紋，連接鋼筋一端為外螺紋，相對另一連接鋼筋端部插入套筒，用化學漿連接，即一端螺接一端化學漿套筒連接。首次將套筒機械連接用於鋼筋砼構件鋼筋 連接，突破了原先長期使用且固不變的焊接連接，實現了鋼筋砼裝配式建築結構件鋼筋連接不用焊接，實現了砼構件鋼筋連接根本性變革，克服了焊接連接缺點。但仍然存在一些不足，例如為滿足連接強度要求(化學漿有效錨固)，所用連接套筒長度較長，鋼筋直徑在20mm以下，套筒長度需達到250臟，鋼筋直徑在20mm以上，需達到300mm左右，對於裝配式建築中構件大量鋼筋連接，長的連接套筒仍是一筆不小的開支，連接成本較大；其次，套筒連接一端採用化學漿膠結，其結構強度需待化學粘結劑固化後才具備，而通常化學漿固化需一天左右，這樣構件裝配一天後才具備受力能力，才能進行後續作業，因此仍然影響裝配施工速度，難以真正實現鋼筋砼裝配式建築即裝即受力的快裝要求。上述不足仍有值得改進的地方。

發明內容
本發明目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種不僅適合構件現場定位裝配，結構件鋼筋連接不用焊接，現場裝配快捷，連接可靠及穩定性好，而且鋼筋連接成本低的裝配式建築鋼筋輪構件。本發明目的實現，主要改進是將砼構件兩端或結構連接端伸出砼端面的結構受力鋼筋，頭部製成增粗的圓柱形螺栓頭和/或圓柱形螺紋頭，並使連接兩端伸出鋼筋頭分別為增粗圓柱形螺栓頭和圓柱形螺紋頭，在圓柱形螺栓頭端螺栓頭內側預先套有外端為內螺紋、內端為縮通口(小於圓柱形螺栓頭)的連接套筒，通過連接套筒一端的縮通口與圓柱形螺栓頭轉動拉連接(能轉動和軸向移動)，以及另一端的螺紋連接，實現預製砼構件定位鋼筋套筒機械連接，從而克服了現有技術的不足，實現本發明目的。具體說，本發明裝配式建築鋼筋砼構件，包括伸出砼端面的結構鋼筋及連接型鋼接頭，其特徵在於砼構件連接端伸出砼端面的結構或連接鋼筋，頭部為徑向增粗環邊厚> 4mm的圓柱形螺栓頭和/或圓柱形螺紋頭，且在圓柱形螺栓頭端螺栓頭內側預先套設有外端為內螺紋、內端為縮口的連接套筒。本發明中。砼構件連接端伸出砼端面的結構連接鋼筋頭部增粗，主要是從套筒連接受力角度考慮，特別是螺栓頭與連接套筒的轉動拉連接，頭部足夠增粗(例如增粗環邊> 4mm)可以確保套筒連接後，頭部連接強度不低於鋼筋本體，試驗表明，頭部增粗環邊厚> 4mm,圓周車制螺紋螺紋底直徑也大於鋼筋本體，同時螺栓頭與連接套筒的轉動拉連接，均可以確保套筒連接後的抗拉強度不低於或超過鋼筋本體。此外，增粗較大的螺栓頭，還降低了套筒縮通口加工精度。平衡連接強度及加工製作成本，增粗端頭較好為半徑增厚4-8mm，增粗圓柱形長度20-40_，如果大於此範圍，會大幅度增加鋼筋頭部加工成本，從滿足連接強度經濟性考慮無此必要。為減少鋼筋增粗模具，圓柱形螺栓頭和圓柱形螺紋頭增粗較好相同，這樣可以用同一模具使鋼筋頭部增粗，然後分別車加工成圓柱形螺栓頭和圓柱形螺紋頭。構件兩端或構件連接處伸出砼端面的鋼筋頭，可以是相異(配對)的圓柱形螺栓 頭和圓柱形螺紋頭，也可以是相同的圓柱形螺栓頭或圓柱形螺紋頭(即兩端同為其中一種)，在設計砼構件時，只需滿足二相對構件連接時，圓柱形螺栓頭與圓柱形螺紋頭互為配對，這樣套筒連接，一端為螺紋連接，一端為螺栓頭在套筒縮口內的可轉動拉連接。鋼筋端頭圓柱形螺栓頭結構，可以方便連接套筒在鋼筋上的轉動(轉動滿足套筒旋轉與另一構件螺紋頭連接)，並且套筒內孔加工也相對簡單,成本低。圓柱形螺栓頭,一種更好為軸向內端面(套筒拉力承壓面)為平面結構，此結構不僅端面拉力大，而且套筒縮口加工也簡便。預先套設在伸出鋼筋上圓柱形螺栓頭一側的連接套筒，外端有內螺紋、內端(靠近砼)為縮口，主要是使鋼筋套筒連接，套筒在連接鋼筋上既可以轉動，又可以軸向移動，並且與二連接鋼筋分別為螺紋連接和縮口轉動拉連接，這樣可以用於定位安裝的砼構件鋼筋連接。解決了現有技術鋼筋套筒連接是鋼筋轉動和軸向移動，因而不能用於既不能轉動又不能軸向移動定位裝配砼構件鋼筋連接，構成本專利與現有技術的重要區別(連接為套筒轉動和軸向移動)。並且此連接方式，連接套筒長度只需60-150mm，也較兩端均為螺紋連接或一端為冷壓接或化學粘結套筒短，不僅只需一個連接套筒，而且連接套筒長度短，降低了鋼筋連接成本。此套筒，如果連接鋼筋為單頭增粗，可以在鋼筋增粗前套入，也可以在軋制鋼筋籠時從鋼筋未增粗另一端套入；如果連接鋼筋為兩頭增粗(通常為此結構)，則應在鋼筋頭增粗前套入。砼構件，例如可以是梁、柱，或帶結構梁的砼構件，此均為現有技術，可以參見發明人在先申請裝配式建築預製構件專利群。構件內結構受力鋼筋，按構件受力計算確定及配置。此外，為方便砼構件受力鋼筋及構件連接鋼筋連接端的準確定位，以提高現場套筒連接速度，一種較好可以在構件連接兩端設置鋼筋定位孔板(片)，這樣可以確保在製作預製砼構件過程中，伸出的連接鋼筋準確定位，以減少現場裝配時連接鋼筋的對位校正工作量。定位孔板(片)，視構件鋼筋設計布置，可以是整塊，也可以是多塊，其作用就是定位構件連接鋼筋。鋼筋定位孔板(片)，一種較方便為開槽孔板，開槽結構方便定位孔板橫向插入。為提高連接段鋼筋軸向抗壓能力，在螺栓頭鋼筋的螺栓頭外一段稍增粗(相對於鋼筋本體)，並加工有外螺紋及配置配合螺母，構件鋼筋連接後，旋緊與之配合的螺母，這樣轉動拉連接端鋼筋軸向固定無伸縮，因而提高了連接鋼筋的軸向抗壓能力。本發明裝配式建築鋼筋砼構件，除構件端連接鋼筋端頭為徑向增粗的圓柱形螺栓頭和/或圓柱形螺紋頭，且在圓柱形螺栓頭端螺栓頭內側預先套設外端為內螺紋、內端為縮口的連接套筒，其餘未特別提及均同現有技術，例如構件砼標號，內置鋼筋結構、直徑，構件形式等，此為本領域技術人員所熟悉，現有技術中的說明相當於本發明公開，不再一一另行敘述，以節約篇幅。技術人員閱讀本專利因該理解到，本專利鋼筋砼構件，不僅適用於裝配式建築砼構件，也同樣適用於其他鋼筋砼構件的連接，例如橋梁、高架橋砼構件的連接。本發明裝配式建築鋼筋砼構件，相對於現有技術，由於將構件受力鋼筋或結構連接鋼筋端部，製成連接配對頭部增粗的圓柱形螺栓頭和圓柱形螺紋頭，並在圓柱形螺栓頭端螺栓頭內側預先套設外端為內螺紋、內端為縮口的連接套筒。使得連接套筒，在連接鋼筋上既可以轉動，又可以軸向移動，使得構件鋼筋螺套連接，由鋼筋轉動及軸向移動，變為連接套筒轉動和軸向移動。構件裝配鋼筋連接時，只需將連接套筒軸向外移並轉動，與連接另一端的圓柱螺紋頭旋緊即可，從而使得套筒連接可用於定位裝配砼構件鋼筋連接，並且連接完成即具備受力強度，大大提高了砼構件裝配連接施工速度，並且接頭強度大於鋼筋母材強度，接頭可靠性穩定，不受人為因素影響，連接套筒只需一個，長度較短，只需60-100mm，用料省，連接成本低。此外，螺栓頭鋼筋的螺栓頭外加工有外螺紋，構件鋼筋連接後，旋緊與之配合的螺母，這樣轉動拉連接端鋼筋軸向固定無伸縮，因而提高了連接鋼筋的軸向抗壓能力和結構的抗震性能。本發明具有裝配省工省時(節省大量焊接工作量)、且安全可靠，連接成本低，有效解決了鋼筋砼裝配式建築現場組裝施工量大，以及現場裝配施工不省工、速度不高、質量波動的缺點，可以用於條種砼構件裝配連接。本發明裝配式建築鋼筋砼構件，與現有技術裝配式建築鋼筋砼構件的最大區別在於構件連接端頭部伸出連接結構鋼筋，都有擴大類似螺栓頭(圓柱形螺栓頭和/或圓柱形螺紋頭)，並且裝配組合兩端伸出砼端面的結構鋼筋，各為頭部增粗的圓柱形螺栓頭和圓柱形螺紋頭，圓柱形螺栓頭端螺栓頭內側預先套設有外端為內螺紋、內端為縮口的連接套筒；與現有鋼筋套筒連接區別為，鋼筋不動連接套筒轉動和軸向移動。以下結合若干優化具體實施例，示例性說明及幫助進一步理解本發明實質，但實施例具體細節僅是為了說明本發明，並不代表本發明構思下全部技術方案，因此不應理解為對本發明總的技術方案限定，一些在技術人員看來，不偏離本發明構思的非實質性增加和/或改動，例如以具有相同或相似技術效果的技術特徵簡單改變或替換，均屬本發明保護範圍。


圖I為裝配式建築結構安裝連接示意圖。圖2為本發明預製砼梁構件示意圖。圖3為本發明預製砼柱構件示意圖。圖4為本發明預製砼梁牆一體構件示意圖。圖5為本發明梁一柱構件連接示意圖。圖6為圖2A部放大鋼筋連接端結構示意圖。圖7為二構件鋼筋連接示意圖。 圖8為另一種二構件鋼筋連接分解結構示意圖。圖9為圖8組合使用狀態結構示意圖。
具體實施例方式實施例I :參見圖2、6，本發明預製砼梁構件，包括砼預製結構梁1，其內有按受力設計設置、且兩端伸出砼端部例如020mm的螺紋結構鋼筋2，砼梁I兩端還有伸出端面的型鋼連接接頭3。其中伸出砼梁兩端的螺紋結構鋼筋2，一端端頭為增粗邊厚8mm(半徑增厚，增粗直徑36mm)、長30mm的圓柱螺紋頭5,另一端端頭為增粗邊厚8mm、長3cm的圓柱螺栓頭4，圓柱螺栓頭4軸向內端面4. I呈平面，圓柱螺栓頭4內套有長IlOmm的連接套筒6，連接套筒6外端為內螺紋6. 2，內端為平面縮通口 6. I (轉動鉤住圓柱螺栓頭4)。實施例2 :參見圖3，如實施例1，預製砼構件為砼結構柱7，兩端分別有伸出砼端面的型鋼接頭3和結構鋼筋2，其中伸出結構鋼筋，一端端頭為增粗的圓柱螺紋頭5，另一端端頭為增粗的圓柱螺栓頭4，圓柱螺栓頭4內端面呈平面，圓柱螺栓頭4內套有連接套筒6，連接套筒6外端為內螺紋6. 2，內端為內平面縮通口 6. I (轉動鉤住圓柱螺栓頭4)。
實施例3 :參見圖4，如實施例1，其中預製砼構件為梁一內保溫牆一體結構，即上端為結構梁8，梁下為中空保溫牆體9，梁兩端伸出砼外的結構鋼筋頭部如實施例I所述。實施例4 :參見圖5，砼柱柱一梁連接，在結構柱上與結構梁連接部位有橫向穿通伸出柱側面的連接鋼筋2和型鋼接頭3，其中連接鋼筋2兩端均為增粗圓柱螺紋頭5，梁連接端伸出鋼筋均為圓柱螺栓頭4，圓柱螺栓頭4內環面4. I呈平面，圓柱螺栓頭4內套有連接套筒6，連接套筒6外端為內螺紋6. 2，內端為平面縮通口 6. I (轉動鉤住圓柱螺栓頭4)。砼構件裝配連接，參見圖5、7，通過吊裝先將構件端部伸出的型鋼接頭連接使構件定位，然後逐一將構件圓柱螺栓頭4內側的連接套筒6軸向移動旋轉，與另一連接構件端的圓柱螺紋頭5螺接旋緊，即完成構件鋼筋連接，最後補澆砼，完成構件裝配。此外，發明人在先申請專利201120321399. 5帶短翅樓板的鋼筋砼結構梁，201020131973. 6預製鋼筋砼陽臺，CN201661021U預製鋼筋砼樓梯，結構砼兩端伸出的連接鋼筋，都可以採用上述套筒連接結構，為節省篇幅就不一一另行重複舉例說明。砼構件兩端伸出結構鋼筋，頭部可以是一端為圓柱螺栓頭，另一端為圓柱螺紋頭，即兩頭伸出鋼筋頭相異；也可以是兩頭相同，即同為圓柱螺栓頭或圓柱螺紋頭。但一個原貝U，兩構件連接時，連接端兩構件伸出的鋼筋頭部應是相異配對的圓柱螺栓頭和圓柱螺紋頭。實施例5 :參見圖8、9，如前述，其中圓柱螺栓頭結構鋼筋2在緊鄰圓柱螺栓頭4 一段稍增粗，加工有外螺紋10，並有與之配合的螺母11。連接構件兩端鋼筋連接後旋緊螺母11。實施例6 :如前述，砼構件端部砼內有開槽(可橫向插入，方便施工)鋼筋定位孔板(片)，使構件內結構鋼筋準確定位，以確保連接時構件鋼筋準確對位，可有效防止扎制鋼筋籠及澆築砼時，結構鋼筋移動造成定位偏移，在連接時需進行鋼筋校正，更是確保了裝配連接的快捷。對於本領域技術人員來說，在本專利構思及具體實施例啟示下，能夠從本專利公開內容及常識直接導出或聯想到的一些變形，本領域普通技術人員將意識到也可採用其他方法，或現有技術中常用公知技術的替代，以及特徵的等效變化或修飾，特徵間的相互不同組合，例如根據構件受力，鋼筋粗細改變，其他帶有結構的各種預製砼構件，等等的非實質性改動，同樣可以被應用，都能實現本專利描述功能和效果，不再一一舉例展開細說，均屬於本專利保護範圍。權利要求
1.裝配式建築鋼筋砼構件，包括伸出砼端面的結構鋼筋及連接型鋼接頭，其特徵在於砼構件連接端伸出砼端面的結構或連接鋼筋，頭部為徑向增粗環邊厚> 4mm的圓柱形螺栓頭和/或圓柱形螺紋頭，且在圓柱形螺栓頭端螺栓頭內側預先套設有外端為內螺紋、內端為縮ロ的連接套筒。
2.根據權利要求I所述裝配式建築鋼筋砼構件，其特徵在於結構或連接鋼筋頭部增粗半徑增厚4-8mm。
3.根據權利要求I所述裝配式建築鋼筋砼構件，其特徵在於結構或連接鋼筋增粗圓柱形頭部長20_40mm。
4.根據權利要求I所述裝配式建築鋼筋砼構件，其特徵在於螺栓頭內側連接套筒長60_150mm。
5.根據權利要求I所述裝配式建築鋼筋砼構件，其特徵在於圓柱形螺栓頭軸向內端面為平面。
6.根據權利要求I所述裝配式建築鋼筋砼構件，其特徵在於連接套筒縮ロ為內平面縮□。
7.根據權利要求I所述裝配式建築鋼筋砼構件，其特徵在於圓柱形螺栓頭和圓柱形螺紋頭增粗相同。
8.根據權利要求I所述裝配式建築鋼筋砼構件，其特徵在於螺栓頭鋼筋螺栓頭外稍增粗並加工有外螺紋，外有螺母。
9.根據權利要求I至8中任ー權利要求所述裝配式建築鋼筋砼構件，其特徵在於構件連接兩端有鋼筋定位孔板。
10.根據權利要求9所述裝配式建築鋼筋砼構件，其特徵在於鋼筋定位孔板為開槽孔板，設置在砼內。
全文摘要
本發明是對裝配式建築鋼筋砼構件改進，其特徵是砼構件連接端伸出砼的結構或連接鋼筋，頭部為徑向增粗環邊厚≥4mm的圓柱形螺栓頭和/或圓柱形螺紋頭，且在圓柱形螺栓頭端螺栓頭內側預先套設有外端為內螺紋、內端為縮口的連接套筒。構件裝配鋼筋連接時，只需將連接套筒軸向外移並轉動，與連接另一端圓柱螺紋頭旋緊即可，使得套筒連接可用於定位裝配砼構件鋼筋連接，連接完成即具備受力強度，大大提高了砼構件裝配連接施工速度，接頭強度大於鋼筋母材強度，接頭可靠性穩定，不受人為因素影響，連接套筒只需一個，長度較短，只需60-100mm，用料省，連接成本低，有效解決了鋼筋砼裝配式建築現場組裝施工量大，以及現場裝配施工不省工、速度不高、質量波動的缺點。
文檔編號E04B1/41GK102677779SQ201210155920
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月20日 優先權日2012年4月5日
發明者張吉華, 張晨 申請人:江蘇金砼預製裝配建築發展有限公司