专利名称：装配式建筑钢筋砼构件的制作方法
技术领域：
本发明是对装配式建筑钢筋砼构件的改进，尤其涉及一种适合构件现场定位装配，结构件钢筋连接不用焊接，现场装配快捷，连接可靠及稳定性好，且钢筋连接成本低的装配式建筑钢筋轮构件。
背景技术：
钢筋砼装配式建筑，因砼构件在工厂预制完成，运至建筑现场装配组装，具有建筑材料省，现场施工量少施工快捷，质量保障及施工环保性好，可以实现工厂产业化等优点，而逐渐受到重视和推广。然而钢筋砼装配式建筑中建筑结构件的装配连接，例如梁与梁，梁与柱，柱与柱的连接，必须分别进行钢筋连接和补浇连接段砼。构件装配都是空中定位连接(参见图1，构件轴向基本不具有移动空间，更不能转动)，它是通过吊装构件至预定位置，先连接型钢接头定位固定，而后进行钢筋逐根连接，由此砼构件现场装配，既不能转动，又 不能轴向移动，使得装配构件钢筋连接只能唯一沿用传统焊接连接，长期以来一直未能改变。钢筋砼构件由于受结构要求(受拉、受弯及复杂受力)，砼内的受力结构钢筋数量较多，例如梁与梁连接，最少4根钢筋，根据梁跨度多的达到28根之多；柱与柱连接，最少也为4根钢筋，随着柱截面增大，连接钢筋数量也较多，例如截面400mm*400mm砼柱，纵向钢筋多达8根。根据建筑规范，钢筋连接抗拉强度应不低于钢筋本体抗拉强度，为此规定构件钢筋焊接连接，单面焊接长度需达到10倍钢筋直径(IOD)，双面焊接长度需达到5倍钢筋直径(5D)，加之焊接为高空作业，排列又较密，空中多面焊接难度大，因此构件钢筋焊接工作量极大，用工量也最多，成为装配式砼建筑现场施工量最大工序之一(例如焊接一根焊条约3-5分钟)，直接影响钢筋砼装配式建筑快捷装配施工速度，装配式建筑施工快捷优点受到制约。其次，焊接基本都为空中作业，既有柱的竖向焊接，也有梁的横向焊接，加之钢筋排列密度相对较密，不仅焊接难度大，而且焊接质量受焊工水平及人为操作因素影响较大，导致连接强度波动较大，焊接质量一致性难以得到保证，可能会影响结构整体强度，留下质量隐患。再就是，随着焊工工资较大幅度提高，焊接人工成本大大增加，以致焊接工人劳动力成本大于材料费，这些都增加了装配式建筑施工成本。现有技术建筑钢筋连接，虽有非电焊其他机械连接方式，例如中国专利CN85201650钢筋加压对口焊接，由于需要油缸压接器，加热器等设备，因此只适用于钢筋地面连接，对于构件空中装配，基本不适用。中国专利CN87201172压力冷压连接，但对于房屋建筑构件钢筋较为密集，冷压连接机械难以放入，以及需要多人操作和携带较大超高压液压设备，因此也基本上不适用于构件装配钢筋连接。中国专利CN2102325、CN1746452、CN101624854、CN102322059等，钢筋续接采用套筒连接，其基本结构是二连接钢筋端加工有外螺纹，连接套筒两端内螺纹，通过套筒内螺纹将两钢筋续接，此虽然适合钢筋较密集施工，三维空间没有限制，但其前提条件是钢筋(构件)必须能旋转和/或轴向移动。如前述砼构件装配基本不具备转动和轴向移动，因而同样不适用。虽然中国专利CN2124275、CN2299904公开的套筒连接，可以用于不旋转和轴向不移动钢筋连接，但所用连接件较多，需由左右二个套筒，中间一过渡连接螺栓，并且套筒一端与钢筋连接为径向加压冷压接，这样需要在地面先完成钢筋与套筒冷压连接，不仅连接接头成本较高，而且连接复杂，对于一幢装配式建筑几万甚至几十万个钢筋连接，会较多增加建筑成本，而低成本对于建筑十分重要，因此同样上述方式套筒连接钢筋，基本都不适用砼装配式建筑，所以现有技术虽然早有前述钢筋连接方式，但在砼装配式建筑构件连接基本不能应用。钢筋砼建筑构件钢筋连接看似简单，技术人员也知道焊接连接存在的不足，以及现有技术有采用套筒连接钢筋，但由于受砼构件空中限位装配限制(装配时既不能转动，又不能轴向移动)，以及建筑成本因素制约，使得不适用砼构件装配钢筋连接，所以长期以来仍唯一沿用原始的电焊连接而未有突破，此已经成为建筑行业俗成。发明人在先申请专利201120321401. 9砼构件结构钢筋连接套筒，改进现有连接套筒，一端加工有内螺纹，连接钢筋一端为外螺纹，相对另一连接钢筋端部插入套筒，用化学浆连接，即一端螺接一端化学浆套筒连接。首次将套筒机械连接用于钢筋砼构件钢筋 连接，突破了原先长期使用且固不变的焊接连接，实现了钢筋砼装配式建筑结构件钢筋连接不用焊接，实现了砼构件钢筋连接根本性变革，克服了焊接连接缺点。但仍然存在一些不足，例如为满足连接强度要求(化学浆有效锚固)，所用连接套筒长度较长，钢筋直径在20mm以下，套筒长度需达到250臟，钢筋直径在20mm以上，需达到300mm左右，对于装配式建筑中构件大量钢筋连接，长的连接套筒仍是一笔不小的开支，连接成本较大；其次，套筒连接一端采用化学浆胶结，其结构强度需待化学粘结剂固化后才具备，而通常化学浆固化需一天左右，这样构件装配一天后才具备受力能力，才能进行后续作业，因此仍然影响装配施工速度，难以真正实现钢筋砼装配式建筑即装即受力的快装要求。上述不足仍有值得改进的地方。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种不仅适合构件现场定位装配，结构件钢筋连接不用焊接，现场装配快捷，连接可靠及稳定性好，而且钢筋连接成本低的装配式建筑钢筋轮构件。本发明目的实现，主要改进是将砼构件两端或结构连接端伸出砼端面的结构受力钢筋，头部制成增粗的圆柱形螺栓头和/或圆柱形螺纹头，并使连接两端伸出钢筋头分别为增粗圆柱形螺栓头和圆柱形螺纹头，在圆柱形螺栓头端螺栓头内侧预先套有外端为内螺纹、内端为缩通口(小于圆柱形螺栓头)的连接套筒，通过连接套筒一端的缩通口与圆柱形螺栓头转动拉连接(能转动和轴向移动)，以及另一端的螺纹连接，实现预制砼构件定位钢筋套筒机械连接，从而克服了现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明装配式建筑钢筋砼构件，包括伸出砼端面的结构钢筋及连接型钢接头，其特征在于砼构件连接端伸出砼端面的结构或连接钢筋，头部为径向增粗环边厚> 4mm的圆柱形螺栓头和/或圆柱形螺纹头，且在圆柱形螺栓头端螺栓头内侧预先套设有外端为内螺纹、内端为缩口的连接套筒。本发明中。砼构件连接端伸出砼端面的结构连接钢筋头部增粗，主要是从套筒连接受力角度考虑，特别是螺栓头与连接套筒的转动拉连接，头部足够增粗(例如增粗环边> 4mm)可以确保套筒连接后，头部连接强度不低于钢筋本体，试验表明，头部增粗环边厚> 4mm,圆周车制螺纹螺纹底直径也大于钢筋本体，同时螺栓头与连接套筒的转动拉连接，均可以确保套筒连接后的抗拉强度不低于或超过钢筋本体。此外，增粗较大的螺栓头，还降低了套筒缩通口加工精度。平衡连接强度及加工制作成本，增粗端头较好为半径增厚4-8mm，增粗圆柱形长度20-40_，如果大于此范围，会大幅度增加钢筋头部加工成本，从满足连接强度经济性考虑无此必要。为减少钢筋增粗模具，圆柱形螺栓头和圆柱形螺纹头增粗较好相同，这样可以用同一模具使钢筋头部增粗，然后分别车加工成圆柱形螺栓头和圆柱形螺纹头。构件两端或构件连接处伸出砼端面的钢筋头，可以是相异(配对)的圆柱形螺栓 头和圆柱形螺纹头，也可以是相同的圆柱形螺栓头或圆柱形螺纹头(即两端同为其中一种)，在设计砼构件时，只需满足二相对构件连接时，圆柱形螺栓头与圆柱形螺纹头互为配对，这样套筒连接，一端为螺纹连接，一端为螺栓头在套筒缩口内的可转动拉连接。钢筋端头圆柱形螺栓头结构，可以方便连接套筒在钢筋上的转动(转动满足套筒旋转与另一构件螺纹头连接)，并且套筒内孔加工也相对简单,成本低。圆柱形螺栓头,一种更好为轴向内端面(套筒拉力承压面)为平面结构，此结构不仅端面拉力大，而且套筒缩口加工也简便。预先套设在伸出钢筋上圆柱形螺栓头一侧的连接套筒，外端有内螺纹、内端(靠近砼)为缩口，主要是使钢筋套筒连接，套筒在连接钢筋上既可以转动，又可以轴向移动，并且与二连接钢筋分别为螺纹连接和缩口转动拉连接，这样可以用于定位安装的砼构件钢筋连接。解决了现有技术钢筋套筒连接是钢筋转动和轴向移动，因而不能用于既不能转动又不能轴向移动定位装配砼构件钢筋连接，构成本专利与现有技术的重要区别(连接为套筒转动和轴向移动)。并且此连接方式，连接套筒长度只需60-150mm，也较两端均为螺纹连接或一端为冷压接或化学粘结套筒短，不仅只需一个连接套筒，而且连接套筒长度短，降低了钢筋连接成本。此套筒，如果连接钢筋为单头增粗，可以在钢筋增粗前套入，也可以在轧制钢筋笼时从钢筋未增粗另一端套入；如果连接钢筋为两头增粗(通常为此结构)，则应在钢筋头增粗前套入。砼构件，例如可以是梁、柱，或带结构梁的砼构件，此均为现有技术，可以参见发明人在先申请装配式建筑预制构件专利群。构件内结构受力钢筋，按构件受力计算确定及配置。此外，为方便砼构件受力钢筋及构件连接钢筋连接端的准确定位，以提高现场套筒连接速度，一种较好可以在构件连接两端设置钢筋定位孔板(片)，这样可以确保在制作预制砼构件过程中，伸出的连接钢筋准确定位，以减少现场装配时连接钢筋的对位校正工作量。定位孔板(片)，视构件钢筋设计布置，可以是整块，也可以是多块，其作用就是定位构件连接钢筋。钢筋定位孔板(片)，一种较方便为开槽孔板，开槽结构方便定位孔板横向插入。为提高连接段钢筋轴向抗压能力，在螺栓头钢筋的螺栓头外一段稍增粗(相对于钢筋本体)，并加工有外螺纹及配置配合螺母，构件钢筋连接后，旋紧与之配合的螺母，这样转动拉连接端钢筋轴向固定无伸缩，因而提高了连接钢筋的轴向抗压能力。本发明装配式建筑钢筋砼构件，除构件端连接钢筋端头为径向增粗的圆柱形螺栓头和/或圆柱形螺纹头，且在圆柱形螺栓头端螺栓头内侧预先套设外端为内螺纹、内端为缩口的连接套筒，其余未特别提及均同现有技术，例如构件砼标号，内置钢筋结构、直径，构件形式等，此为本领域技术人员所熟悉，现有技术中的说明相当于本发明公开，不再一一另行叙述，以节约篇幅。技术人员阅读本专利因该理解到，本专利钢筋砼构件，不仅适用于装配式建筑砼构件，也同样适用于其他钢筋砼构件的连接，例如桥梁、高架桥砼构件的连接。本发明装配式建筑钢筋砼构件，相对于现有技术，由于将构件受力钢筋或结构连接钢筋端部，制成连接配对头部增粗的圆柱形螺栓头和圆柱形螺纹头，并在圆柱形螺栓头端螺栓头内侧预先套设外端为内螺纹、内端为缩口的连接套筒。使得连接套筒，在连接钢筋上既可以转动，又可以轴向移动，使得构件钢筋螺套连接，由钢筋转动及轴向移动，变为连接套筒转动和轴向移动。构件装配钢筋连接时，只需将连接套筒轴向外移并转动，与连接另一端的圆柱螺纹头旋紧即可，从而使得套筒连接可用于定位装配砼构件钢筋连接，并且连接完成即具备受力强度，大大提高了砼构件装配连接施工速度，并且接头强度大于钢筋母材强度，接头可靠性稳定，不受人为因素影响，连接套筒只需一个，长度较短，只需60-100mm，用料省，连接成本低。此外，螺栓头钢筋的螺栓头外加工有外螺纹，构件钢筋连接后，旋紧与之配合的螺母，这样转动拉连接端钢筋轴向固定无伸缩，因而提高了连接钢筋的轴向抗压能力和结构的抗震性能。本发明具有装配省工省时(节省大量焊接工作量)、且安全可靠，连接成本低，有效解决了钢筋砼装配式建筑现场组装施工量大，以及现场装配施工不省工、速度不高、质量波动的缺点，可以用于条种砼构件装配连接。本发明装配式建筑钢筋砼构件，与现有技术装配式建筑钢筋砼构件的最大区别在于构件连接端头部伸出连接结构钢筋，都有扩大类似螺栓头(圆柱形螺栓头和/或圆柱形螺纹头)，并且装配组合两端伸出砼端面的结构钢筋，各为头部增粗的圆柱形螺栓头和圆柱形螺纹头，圆柱形螺栓头端螺栓头内侧预先套设有外端为内螺纹、内端为缩口的连接套筒；与现有钢筋套筒连接区别为，钢筋不动连接套筒转动和轴向移动。以下结合若干优化具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。
图I为装配式建筑结构安装连接示意图。图2为本发明预制砼梁构件示意图。图3为本发明预制砼柱构件示意图。图4为本发明预制砼梁墙一体构件示意图。图5为本发明梁一柱构件连接示意图。图6为图2A部放大钢筋连接端结构示意图。图7为二构件钢筋连接示意图。 图8为另一种二构件钢筋连接分解结构示意图。图9为图8组合使用状态结构示意图。
具体实施例方式实施例I :参见图2、6，本发明预制砼梁构件，包括砼预制结构梁1，其内有按受力设计设置、且两端伸出砼端部例如020mm的螺纹结构钢筋2，砼梁I两端还有伸出端面的型钢连接接头3。其中伸出砼梁两端的螺纹结构钢筋2，一端端头为增粗边厚8mm(半径增厚，增粗直径36mm)、长30mm的圆柱螺纹头5,另一端端头为增粗边厚8mm、长3cm的圆柱螺栓头4，圆柱螺栓头4轴向内端面4. I呈平面，圆柱螺栓头4内套有长IlOmm的连接套筒6，连接套筒6外端为内螺纹6. 2，内端为平面缩通口 6. I (转动钩住圆柱螺栓头4)。实施例2 :参见图3，如实施例1，预制砼构件为砼结构柱7，两端分别有伸出砼端面的型钢接头3和结构钢筋2，其中伸出结构钢筋，一端端头为增粗的圆柱螺纹头5，另一端端头为增粗的圆柱螺栓头4，圆柱螺栓头4内端面呈平面，圆柱螺栓头4内套有连接套筒6，连接套筒6外端为内螺纹6. 2，内端为内平面缩通口 6. I (转动钩住圆柱螺栓头4)。
实施例3 :参见图4，如实施例1，其中预制砼构件为梁一内保温墙一体结构，即上端为结构梁8，梁下为中空保温墙体9，梁两端伸出砼外的结构钢筋头部如实施例I所述。实施例4 :参见图5，砼柱柱一梁连接，在结构柱上与结构梁连接部位有横向穿通伸出柱侧面的连接钢筋2和型钢接头3，其中连接钢筋2两端均为增粗圆柱螺纹头5，梁连接端伸出钢筋均为圆柱螺栓头4，圆柱螺栓头4内环面4. I呈平面，圆柱螺栓头4内套有连接套筒6，连接套筒6外端为内螺纹6. 2，内端为平面缩通口 6. I (转动钩住圆柱螺栓头4)。砼构件装配连接，参见图5、7，通过吊装先将构件端部伸出的型钢接头连接使构件定位，然后逐一将构件圆柱螺栓头4内侧的连接套筒6轴向移动旋转，与另一连接构件端的圆柱螺纹头5螺接旋紧，即完成构件钢筋连接，最后补浇砼，完成构件装配。此外，发明人在先申请专利201120321399. 5带短翅楼板的钢筋砼结构梁，201020131973. 6预制钢筋砼阳台，CN201661021U预制钢筋砼楼梯，结构砼两端伸出的连接钢筋，都可以采用上述套筒连接结构，为节省篇幅就不一一另行重复举例说明。砼构件两端伸出结构钢筋，头部可以是一端为圆柱螺栓头，另一端为圆柱螺纹头，即两头伸出钢筋头相异；也可以是两头相同，即同为圆柱螺栓头或圆柱螺纹头。但一个原贝U，两构件连接时，连接端两构件伸出的钢筋头部应是相异配对的圆柱螺栓头和圆柱螺纹头。实施例5 :参见图8、9，如前述，其中圆柱螺栓头结构钢筋2在紧邻圆柱螺栓头4 一段稍增粗，加工有外螺纹10，并有与之配合的螺母11。连接构件两端钢筋连接后旋紧螺母11。实施例6 :如前述，砼构件端部砼内有开槽(可横向插入，方便施工)钢筋定位孔板(片)，使构件内结构钢筋准确定位，以确保连接时构件钢筋准确对位，可有效防止扎制钢筋笼及浇筑砼时，结构钢筋移动造成定位偏移，在连接时需进行钢筋校正，更是确保了装配连接的快捷。对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，特征间的相互不同组合，例如根据构件受力，钢筋粗细改变，其他带有结构的各种预制砼构件，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。权利要求
1.装配式建筑钢筋砼构件，包括伸出砼端面的结构钢筋及连接型钢接头，其特征在于砼构件连接端伸出砼端面的结构或连接钢筋，头部为径向增粗环边厚> 4mm的圆柱形螺栓头和/或圆柱形螺纹头，且在圆柱形螺栓头端螺栓头内侧预先套设有外端为内螺纹、内端为缩ロ的连接套筒。
2.根据权利要求I所述装配式建筑钢筋砼构件，其特征在于结构或连接钢筋头部增粗半径增厚4-8mm。
3.根据权利要求I所述装配式建筑钢筋砼构件，其特征在于结构或连接钢筋增粗圆柱形头部长20_40mm。
4.根据权利要求I所述装配式建筑钢筋砼构件，其特征在于螺栓头内侧连接套筒长60_150mm。
5.根据权利要求I所述装配式建筑钢筋砼构件，其特征在于圆柱形螺栓头轴向内端面为平面。
6.根据权利要求I所述装配式建筑钢筋砼构件，其特征在于连接套筒缩ロ为内平面缩□。
7.根据权利要求I所述装配式建筑钢筋砼构件，其特征在于圆柱形螺栓头和圆柱形螺纹头增粗相同。
8.根据权利要求I所述装配式建筑钢筋砼构件，其特征在于螺栓头钢筋螺栓头外稍增粗并加工有外螺纹，外有螺母。
9.根据权利要求I至8中任ー权利要求所述装配式建筑钢筋砼构件，其特征在于构件连接两端有钢筋定位孔板。
10.根据权利要求9所述装配式建筑钢筋砼构件，其特征在于钢筋定位孔板为开槽孔板，设置在砼内。
全文摘要
本发明是对装配式建筑钢筋砼构件改进，其特征是砼构件连接端伸出砼的结构或连接钢筋，头部为径向增粗环边厚≥4mm的圆柱形螺栓头和/或圆柱形螺纹头，且在圆柱形螺栓头端螺栓头内侧预先套设有外端为内螺纹、内端为缩口的连接套筒。构件装配钢筋连接时，只需将连接套筒轴向外移并转动，与连接另一端圆柱螺纹头旋紧即可，使得套筒连接可用于定位装配砼构件钢筋连接，连接完成即具备受力强度，大大提高了砼构件装配连接施工速度，接头强度大于钢筋母材强度，接头可靠性稳定，不受人为因素影响，连接套筒只需一个，长度较短，只需60-100mm，用料省，连接成本低，有效解决了钢筋砼装配式建筑现场组装施工量大，以及现场装配施工不省工、速度不高、质量波动的缺点。
文档编号E04B1/41GK102677779SQ201210155920
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月20日 优先权日2012年4月5日
发明者张吉华, 张晨 申请人:江苏金砼预制装配建筑发展有限公司