装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构及方法与流程

装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构及方法【技术领域】本发明涉及装配式混凝土结构领域，具体为一种装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构及拼装连接方法，特别是由预制连梁、预制墙或预制带梁墙构成的装配式混凝土框剪结构中带连梁剪力墙的拆分拼装体系，构件连接构造，由这种拼装体系和连接构造建造的结构物，以及拼装连接方法。

背景技术：
框架-剪力墙结构，简称为框剪结构，主要结构是框架和剪力墙，其中框架由梁柱构成，剪力墙布置于部分框架内，剪力墙用于增加整体结构的抗水平荷载能力。框剪结构适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。装配式混凝土结构的现有技术多限于纯框架结构和纯剪力墙结构，装配式混凝土框剪结构的技术较少，仅有的专利“装配式混凝土框架-剪力墙拼装连接结构及拼装连接方法”，也未涉及其中剪力墙连梁的结构拆分拼装构造及连接方法。由于框剪结构中剪力墙的连梁厚度较小，与剪力墙同厚，没有足够的截面面积放置套筒，同时由于框剪结构中框架梁、框架柱及剪力墙的存在，剪力墙连梁的装配空间十分有限，因此适用于框架梁柱和梁梁连接的套筒连接方法、适用于框架梁与剪力墙连接的插筋连接方法，适用于上下层剪力墙与剪力墙连接的套筒连接方法等都不适用于该种连接。迄今，对于框剪结构中剪力墙中连梁的拼装连接结构及拼装连接方法尚无行之有效的解决方法，混凝土框剪结构中剪力墙的连梁主要是靠全现浇工法来建造。现浇的工法，混凝土湿作业量大，建筑质量难以保证，工期长，不利于实现节能减排。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构及拼装连接方法，通过采用合理有效的拆分拼装体系和构件连接方式，在较大程度上降低工程造价，减少现场浇注混凝土湿作业，提高建筑质量，缩短工期， 实现节能减排。本发明的技术方案：一种装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构，由预制剪力墙中连梁、预制剪力墙或带有半跨连梁的剪力墙的连梁构成结构拆分拼装体系，其中：预制剪力墙中连梁，以下简称预制连梁；预制剪力墙，以下简称预制墙；预制带有半跨连梁的剪力墙，以下简称预制带梁墙；该拼装连接结构为以下两种结构形式之一：(1)在连梁的两端与剪力墙连接位置拆分，分别制作预制连梁和与预制连梁梁端连接的预制墙，与一根连梁连接的预制墙共两片；预制连梁和预制墙构件内预留孔洞，孔洞周围设置螺旋箍筋，孔洞内设置等效钢筋，通过向预制连梁和预制墙预留孔洞及灌浆缝内灌注微膨胀砂浆，使预制连梁、预制墙及等效钢筋连接为整体；(2)在连梁的跨中位置拆分，拆分后形成两片预制带有半跨连梁的剪力墙，即预制带梁墙；预制带梁墙中，连梁内预留孔洞，孔洞周围设置螺旋箍筋，孔洞内设置等效钢筋，通过向预制带梁墙中预留孔洞及灌浆缝内灌注微膨胀砂浆，使预制带梁墙连接为整体。所述的装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构，预制连梁、预制墙和预制带梁墙的连梁中预留孔洞，预制连梁和一片预制带梁墙中孔洞的长度大于钢筋锚固长度的2倍且小于钢筋锚固长度加灌浆缝长度，孔洞周围布有螺旋箍筋，孔洞用于放置等效钢筋，螺旋箍筋用于支撑孔洞并约束内部灌注的微膨胀砂浆。所述的装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构，等效钢筋端部焊有半螺帽，半螺帽保证灌注微膨胀砂浆时，与半螺帽连接的钢筋位于孔洞中心，同时半螺帽使等效钢筋更好的锚固于预制构件中。所述装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构，等效钢筋端部半螺帽的直径要小于孔洞的直径，以保证等效钢筋在孔洞内自由移动，其中半螺帽为整个螺帽沿直径方向切开，对称焊接于等效钢筋的端部，灌注微膨胀砂浆时，微膨胀砂浆流过半螺帽，充满全部孔洞。所述的装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构，在所述预制连梁 梁端及预制墙处设置横向拆分，并在该处通过等效钢筋对二者进行连接，通过在灌浆缝及预制连梁和预制墙预留孔洞内灌注微膨胀砂浆，使预制连梁和预制墙连接为整体。所述的装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构，在所述预制带梁墙的连梁处设置横向拆分，并在该处通过等效钢筋对二者进行连接，通过在灌浆缝及预制带梁墙的连梁孔洞内灌注微膨胀砂浆，使两片预制带梁墙连接为整体。所述的装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构，预留孔洞的孔直径大于等效钢筋直径，以保证在孔洞内灌注足够的微膨胀砂浆，使其有效的粘接等效钢筋和孔洞壁。使用任何一项上述的装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接结构的框架-剪力墙结构物。一种装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接方法，包括如下步骤：第一步，选用外直径大于等效钢筋直径的成孔钢管，在成孔钢管壁缠绕螺旋箍筋，然后将缠有螺旋箍筋的成孔钢管预埋于预制连梁、预制墙或预制带梁墙连梁的预定位置；第二步，浇筑预制连梁、预制墙或预制带梁墙，待混凝土刚刚凝固后，拔出成孔钢管，形成带孔洞并且孔洞周围留有螺旋箍筋的预制连梁、预制墙或预制带梁墙；第三步，预制连梁和预制墙的拼接，将等效钢筋放入预制连梁的孔洞，将预制连梁和预制墙的孔洞对位，预制连梁梁端和预制墙间留有灌浆缝，对位完成后，将等效钢筋拔出，并伸入对应预制墙中预留孔洞内，然后在灌浆缝的周围布置U型模板，U型模板周围通过玻璃胶，与预制连梁和预制墙密封；预制带梁墙连梁和预制带梁墙连梁的拼接方法与预制连梁和预制墙的拼接方法相同；第四步，同时从预制连梁和预制墙，或预制带梁墙两侧的注浆管内灌注微膨胀砂浆，直至微膨胀砂浆充满预制构件的预留孔洞及灌浆缝的U型模板；第五步，待微膨胀砂浆凝固后，拆除U型模板，完成预制连梁与预制墙或预制带梁墙与预制带梁墙的拼接；重复上述五个步骤，完成装配式混凝土框剪结构中剪力墙连梁的拼装连接。所述的装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁的拼装连接方法，在进行预制连梁和预制墙的拼接或预制带梁墙和预制带梁墙的拼接时，在所述的第三至四步先将等效钢筋放入预制连梁或预制带梁墙的的孔洞，并在孔端留出不小于2cm的端头，然后将预制连梁和预制墙的孔洞对位，预制连梁梁端和预制墙间留有灌浆缝，对位完成后，将等效钢筋拔出，并伸入对应的预制墙或预制带梁墙的预留孔洞内，然后在灌浆缝周围布置U型模板，U型模板周围通过玻璃胶，与预制连梁和预制墙或预制带梁墙的连梁密封，最后在孔洞和U型模板内灌注微膨胀砂浆。本发明的优点及有益效果是：本发明由预制连梁，预制墙或预制带梁墙构成装配式混凝土框剪结构中，带连梁剪力墙中连梁结构的拆分拼装体系。预制连梁，预制墙或预制带梁墙中带有孔洞，孔洞周围布置有螺旋箍筋。当装配式混凝土框剪结构中剪力墙的连梁较长时，在连梁的两端与剪力墙连接位置拆分，分别制作预制连梁和与预制连梁梁端连接的预制墙(两片)，构件连接方法是：在预制连梁的预留孔洞中置入等效钢筋，并在孔端留出不小于2cm的端头，将预制连梁和预制墙的孔洞对位，预制连梁梁端和预制墙间留有灌浆缝，将等效钢筋拔出，并伸入对应的预制墙的预留孔洞内，然后在灌浆缝的周围布置U型模板，U型模板周围通过玻璃胶，与预制连梁和预制墙密封，最后在孔洞和U型模板内灌注微膨胀砂浆，待膨胀砂浆固结后，拆除U型模板，使预制连梁和预制墙连接为整体。当装配式混凝土框剪结构中剪力墙的连梁较短时，在连梁的跨中位置拆分，拆分后形成两片预制带梁墙，其连接方法同上。本发明提出的拆分拼装结构和构件连接方法具有以下特点：①各构件拆分位置合理，便于构件制作和运输；②构件对称或接近对称，重量合理，便于吊装安装；③等效钢筋可预先至于预制连梁或预制带梁墙的预留孔洞中，最大限度的减少了装配空间；④等效钢筋端部焊有半螺母，预留孔洞周围布有螺旋箍筋，二者间隙及灌浆缝采用微膨胀砂浆，保证了连接的可靠；⑤灌浆可在楼板上操作，操作方便，连接效率高；⑥将连梁中按计算配置钢筋面积集中为单根粗直径钢筋配置在连梁中线上，即满足规范构造要求，又减少钢筋接头，便于施工；⑦预制构件中预留孔洞周围布置螺旋箍筋而非套筒，在很大程度上降 低了装配成本；⑧预制构件间的灌浆缝很小，现场湿作业少，装配率高。【附图说明】图1A-图1F：本发明装配式混凝土框剪结构中剪力墙连梁的第一种拆分拼装连接(在连梁两端拆分拼装连接)构造图。其中，图1A为拆分的立面主视图；图1B为拼装的立面主视图；图1C为预制墙等轴测三维图；图1D为图1A中Ⅰ-Ⅰ剖面图；图1E为预制连梁等轴测三维图；图1F为图1A中Ⅱ-Ⅱ剖面图。图2A-图2F：本发明装配式混凝土框剪结构中剪力墙连梁第二种拆分拼装连接(在连梁跨中拆分拼装连接)构造图。其中，图2A为拆分的立面主视图；图2B为拼装的立面主视图；图2C为预制带梁墙Ⅰ等轴测三维图；图2D为图2A中Ⅰ-Ⅰ剖面图；图2E为预制带梁墙Ⅱ等轴测三维图；图2F为图2A中Ⅱ-Ⅱ剖面图。图3(a)-(b)：图1A和图2A中的等效钢筋三维图立体图。其中，(a)图为半螺帽；(b)图为等效钢筋与半螺帽组合。图4(a)-(c)：施工中用于成孔的钢管及绕在钢管上的螺旋箍筋三维立体图。其中，(a)图为成孔钢管与螺旋箍筋组合；(b)图为成孔钢管；(c)图为螺旋箍筋。图5：用于浇筑灌浆缝的U型模板三维立体图。图中：①框剪结构中预制剪力墙(简称预制墙)；②框剪结构中预制剪力墙中的连梁(简称预制连梁)；③灌浆缝；④在连梁跨中拆分的带半跨连梁的剪力墙Ⅰ(简称预制带梁墙Ⅰ)；⑤在连梁跨中拆分的带半跨连梁的剪力墙Ⅱ(简称预制带梁墙Ⅱ)；⑥U型模板。1螺旋箍筋；2注浆管；3预制墙中预留孔洞；4预制连梁中预留孔洞；5等效钢筋；6半螺帽；7微膨胀砂浆；8预制带梁墙Ⅰ中预留孔洞；9预制带梁墙Ⅱ中预留孔洞；10成孔钢管。【具体实施方式】本发明装配式混凝土框剪结构中剪力墙中连梁的拼装连接结构及拼装连接方法，是中国发明专利申请(装配式混凝土框架-剪力墙拆分拼装结构和拼装连接方 法，公开号CN102900168A)的补充。在预制连梁和预制剪力墙之间(适用于连梁较长，在梁端部拆分拼装的工况)或带有半跨连梁的剪力墙的连梁之间(适用于连梁较短，在连梁跨中拆分拼装的工况)设置灌浆缝、等效钢筋进行梁墙或梁梁连接。预制连梁、预制剪力墙或带有半跨连梁的剪力墙的连梁预留孔洞，孔洞周围预先布置螺旋箍筋，等效钢筋贯穿于上述预留孔洞，通过灌注微膨胀砂浆(保证等效钢筋与预留孔洞之间紧密接触)填满上述预留水平孔洞及梁墙或梁梁之间的灌浆缝，使预制连梁、预制剪力墙及等效钢筋或带有半跨连梁的剪力墙连梁及等效钢筋固结为一体，实现预制连梁和预制剪力墙或带有半跨连梁的剪力墙连梁的连接。本发明预留孔洞周围采用螺旋箍筋而非套筒，在很大程度上降低了工程造价，同时本发明也在很大程度上减少现场浇注混凝土湿作业，提高建筑质量，缩短工期，实现节能减排。如图1至图5所示，本发明装配式混凝土框剪结构剪力墙连梁拆分拼装连接构造及拼装连接方法，包括两种具体实施方式，具体如下：(一)当装配式混凝土框剪结构中剪力墙的连梁较长(连梁长度大于等效钢筋锚固长度的2倍)时，在连梁的两端与剪力墙连接位置拆分，形成由两片预制剪力墙(以下简称预制墙①)和一根预制剪力墙连梁(以下简称预制连梁②)构成的结构拆分拼装体系。为了实现预制墙①和预制连梁②的连接，在预制墙①和预制连梁②内设有预留孔洞，预制连梁②孔洞内首先放入等效钢筋5，等效钢筋5端头露出预制连梁②(图1A)，预制墙①和预制连梁②对位后，将预制连梁②内的等效钢筋5拔出插入预制墙①内，通过向预制连梁②和预制墙①预留孔洞及灌浆缝③灌注微膨胀砂浆7，使预制连梁②、预制墙①及等效钢筋5连接为整体(图1B)。其中，(1)预制连梁②和预制墙①的成孔方法：可选用外直径大于等效钢筋5直径的成孔钢管10，在成孔钢管10壁缠绕螺旋箍筋1，然后将缠有螺旋箍筋1的成孔钢管10预埋于预制连梁②和预制墙①的预定位置，浇筑预制连梁②、预制墙①，待混凝土凝固后，拔出成孔钢管10，形成带孔洞并且孔洞周围留有螺旋箍筋1的预制连梁②和预制墙①(图4)。(2)预制连梁②和预制墙①的拼接，将等效钢筋5放入预制连梁②的孔洞， 并在孔端留不小于2cm的端头，将预制连梁②和预制墙①的孔洞对位，预制连梁②梁端和预制墙①间留有灌浆缝③，对位完成后，将等效钢筋5拔出，并伸入对应预制墙①的预留孔洞。然后在灌浆缝的周围布置U型模板⑥，U型模板⑥周围通过玻璃胶，与预制连梁②和预制墙①密封。同时从预制连梁②和预制墙①的灌注浆管2灌注微膨胀砂浆7，直至微膨胀砂浆7充满预制构件的孔洞预制墙中预留孔洞3、预制连梁中预留孔洞4和灌浆缝③的U型模板⑥。待微膨胀砂浆7凝固后，拆除U型模板⑥，完成预制连梁②和预制墙①的拼接(图5)。(二)当装配式混凝土框剪结构中剪力墙的连梁较短(连梁长度小于或等于等效钢筋锚固长度的2倍)时，在连梁的跨中位置拆分，拆分后形成两片各带一半连梁的剪力墙(简称预制带梁墙)。为了实现预制带梁墙和预制带梁墙的连接，在预制带梁墙内预留孔洞(图2A)。拼装时，首先在预制带梁墙内放入等效钢筋5，等效钢筋5端头露出预制带梁墙不小于2cm，预制带梁墙和预制带梁墙对位后，将等效钢筋5拔出插入另一片预制带梁墙，通过向两片预制带梁墙的预留孔洞及灌浆缝灌注微膨胀砂浆7，使两片预制带梁墙及等效钢筋5连接为整体(图2B)。其中，预制带梁墙与预制带梁墙的拼接方法同预制连梁②和预制墙①的拼接方法。图1A-图1F为在连梁两端拆分拼装预制方式。该方式的混凝土框剪结构中剪力墙的结构主要包括：预制墙①、预制连梁②、灌浆缝③、螺旋箍筋1、注浆管2、预制墙①中预留孔洞3、预制连梁②中预留孔洞4、等效钢筋5、等效钢筋端头半螺帽6、微膨胀砂浆7等，具体结构如下：预制连梁②在梁两端与两片预制墙①连接，连接通过灌浆缝③、等效钢筋5和微膨胀砂浆7。在预制墙①中预留孔洞3，在预制连梁②中预留孔洞4，预制墙①中预留孔洞3和预制连梁②中预留孔洞4内壁设有螺旋箍筋1，注浆管2分别与预制墙①中预留孔洞3和预制连梁②中预留孔洞4相连通，在等效钢筋5端头有半螺帽6(图3)。所述预制墙①中预留孔洞3和预制连梁②中预留孔洞4通过等效钢筋5连接，预制墙①和预制连梁②之间为灌浆缝③，预制墙①中预留孔洞3、预制连梁②中预留孔洞4与等效钢筋5之间的间隙为微膨胀砂浆7。其适用于连梁较长的工况(连梁长度大于等效钢筋锚固长度的2倍)。上述拼 装结构的传力机理为：以两根面积不小于连梁纵向受力钢筋面积的等效钢筋5，代替连梁的纵向受力钢筋，实现连梁弯矩向剪力墙的传递；以灌浆缝③中微膨胀砂浆7实现连梁剪力向剪力墙的传递；预留孔洞和等效钢筋5间灌有微膨胀砂浆7，实现等效钢筋5与预留孔洞周围混凝土间拉力的传递。采用等效钢筋5的目的是为减少需要连接的钢筋数量，使拼接在施工中简便可行。图2A-图2F为在连梁跨中拆分拼装方式。该方式的混凝土框剪结构中带连梁剪力墙的结构主要包括：灌浆缝③、预制带梁墙Ⅰ④、预制带梁墙Ⅱ⑤、螺旋箍筋1、注浆管2、等效钢筋5、等效钢筋端头半螺帽6、微膨胀砂浆7、预制带梁墙Ⅰ④中预留孔洞8，预制带梁墙Ⅱ⑤中预留孔洞9等，具体结构如下：预制带梁墙Ⅰ④和预制带梁墙Ⅱ⑤连接，连接通过灌浆缝③、等效钢筋5和微膨胀砂浆7。在预制带梁墙Ⅰ④留有预留孔洞8，在预制带梁墙Ⅱ⑤留有预留孔洞9，预制带梁墙Ⅰ④中预留孔洞8和预制带梁墙Ⅱ⑤中预留孔洞9内壁设有螺旋箍筋1，注浆管2分别与预制带梁墙Ⅰ④中预留孔洞8和预制带梁墙Ⅱ⑤中预留孔洞9相连通，等效钢筋5端头有半螺帽6(图3)。所述预制带梁墙Ⅰ④中预留孔洞8和预制带梁墙Ⅱ⑤中预留孔洞9通过等效钢筋5连接，预制带梁墙Ⅰ④和预制带梁墙Ⅱ⑤之间为灌浆缝③，预制带梁墙Ⅰ④中预留孔洞8、预制带梁墙Ⅱ⑤中预留孔洞9与等效钢筋5之间的间隙为微膨胀砂浆7。其适用于连梁较短的工况(连梁长度小于或等于等效钢筋锚固长度的2倍)。上述拼装结构的传力机理为：以两根面积不小于连梁纵向受力钢筋面积的等效钢筋5，代替连梁的纵向受力钢筋，实现拼装处连梁间弯矩的传递；以灌浆缝③中微膨胀砂浆7实现拼装处连梁间剪力的传递；预留孔洞和等效钢筋5间灌有微膨胀砂浆7，实现等效钢筋5与预留孔洞周围混凝土间拉力的传递。采用等效钢筋5的目的是为减少需要连接的钢筋根数，使拼接在施工中简便可行。结果表明，本发明将混凝土框剪结构中带连梁的剪力墙，拆分成预制墙、预制连梁或两片预制带梁墙拼装连接结构及提出的拼装连接方法：在力学性能上，能很好的实现拼接预制构件弯矩和剪力的传递，保证连接的可靠；在施工上便于构件制作、运输和吊装安装，在装配时最大限度的减少了装配空间需求及钢筋接头数量，操作方便，连接效率高；在经济上，预制构件中预留孔洞周围布置螺旋 箍筋而非套筒，在很大程度上降低了装配成本；预制构件间灌浆缝宽度小，现场湿作业少，装配率高，提高装配化程度，实现节能减排，提高劳动生产率，提高建筑质量，缩短工期。