螺帽锁锚灌浆直套筒连接的预制混凝土构件、装配混凝土构件与作法
【专利摘要】螺帽锁锚灌浆直套筒连接的预制混凝土构件装配混凝土构件与作法，属于建筑工程装配混凝土结构【技术领域】。本发明采用了螺帽锁锚灌浆套筒连接的方法，钢筋两端分别安装竖向钢筋下端螺帽(5)和竖向钢筋上端螺帽(6)，连接套筒(7)一端采用比相应端的竖向钢筋上端螺帽(6)外径小的套筒内径，连接套筒另一端采用内径比相应端的竖向钢筋下端螺帽(5)外径小的堵环(10)，通过套筒灌浆，使钢筋利用螺帽、堵环、套筒及注浆料之间的锁锚挤压和粘结传力，改变了以前的灌浆连接的预制构件的钢筋拉力主要通过粘结来传力的方式。本方法所述的新型预制混凝土构件的连接在安全性和经济性方面均有所提高。
【专利说明】螺帽锁锚灌浆直套筒连接的预制混凝土构件、装配混凝土构件与作法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用于装配式混凝土预制构件的钢筋连接构造，钢筋两端加工成螺纹，套上螺帽，套筒一端采用比相应端的螺帽外径小的套筒内径，将此螺帽锁住，套筒另一端采用内径比相应端的螺帽外径小的堵环，将此螺帽锁住，通过套筒灌浆，使钢筋利用螺帽、堵环、套筒及灌浆料之间的锁锚挤压和粘结传力，改变了以前的灌浆连接的预制构件的钢筋拉力主要通过粘结来传力的方式。采用后浇带把预制构件连接，从而使这种新型预制混凝土构件的连接在安全性和经济性方面有所提高，属于建筑工程装配混凝土结构【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，预制混凝土构件的连接主要采用套筒、波纹管和预留孔洞灌浆连接。这些连接方式都是将要连接的钢筋拉开一段距离或者搭接，然后在孔洞内灌入高强灌浆料；硬化后，钢筋和套筒、波纹管或者孔洞外侧的混凝土牢固结合在一起形成统一整体。连接钢筋的拉力通过剪力传递给灌浆料，再通过剪力传递到灌浆料和周围套筒、波纹管或者混凝土的界面上去，主要依靠粘结传力，可靠性不高；由于钢筋的拉力主要依靠粘结传力，套筒、波纹管或者孔洞的长度和直径都会比较大，导致用钢量很大，成本高；由于套筒、波纹管或者孔洞的容积比较大，因此采用的特殊灌浆料用量也较大，且其耐久性并没有得到充分验证，没有经受过实际发生的地震的考验；竖向连接的预制构件之间通常预留的空隙较小，存在灌浆不能充满空隙的问题，导致结合面在水平荷载作用下容易开裂破坏，建筑物会发生连续倒塌，会导致严重的生命财产损失。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种非常可靠的预制混凝土构件连接方法，使预制构件连接更加安全且经济和方便施工。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
[0005]螺帽锁锚灌浆直套筒连接的预制混凝土构件，所述预制混凝土构件一侧包括带螺帽的纵向钢筋及附着连接的套筒；预制混凝土构件另一侧包括带螺帽的纵向钢筋及堵环。
[0006]所述的预制混凝土构件构成的装配混凝土构件，其由所述的预制混凝土构件构成；两个预制混凝土构件在施工过程中连接，即一个预制混凝土构件上的钢筋通过其上连接的堵环与另一个预制混凝土构件上的套筒相连接；套筒的侧面设有注浆孔；两预制混凝土构件之间为现浇带，套筒在现浇带处完成连接。
[0007]所述套筒为外径相同的直套筒且沿轴向内径有不同，连接有堵环的一端开口内径较大，另一端开口内径较小；套筒开口内径较大的一端的孔为螺纹孔；当所述的装配混凝土构件为竖直连接时所述套筒侧面有一个注浆孔；当所述的装配混凝土构件为水平连接时套筒侧面设置有一个注浆孔和一个出浆孔。
[0008]堵环外侧带有和装配时与另一个预制构件端的套筒螺纹孔相配套的外螺纹，堵环和套筒通过螺纹进行连接。
[0009]在所述的预制混凝土构件中，所述附着连接有套筒一侧钢筋的螺帽形状大小和其上附着的套筒上与其连接端的内径较小的开孔相配套，即螺帽直径大于与其连接侧的套筒的端部开口的内径，即螺帽能够被套筒卡住，即使在没有灌浆的情况下，钢筋拉力仍然能够通过钢筋螺帽与套筒传递。
[0010]所述预制构件未附着连接有套筒的一侧的纵向钢筋的螺帽直径大于堵环内径并小于与该侧钢筋相连的套筒开口的内径，即螺帽能够被堵环卡住，即使在没有灌浆的情况下，拉力仍然能够通过钢筋螺帽与堵环之间的压力传递。
[0011]所述的装配混凝土构件在竖向连接构成墙体时，当连接堵环的套筒侧端处于上端时，套筒位于下端的开口处设置有用于灌浆时密封的封堵垫；当连接堵环的套筒侧处于下端时，堵环下端的开口处设置有用于灌浆时密封的封堵垫；所述的装配混凝土构件在水平连接时，套筒和堵环开口处均设置有用于灌浆时密封的封堵垫。
[0012]所述的预制混凝土构件在钢筋上设置螺帽之前，将套筒放在钢筋的一侧，堵环放在没有附着连接有套筒的一侧，然后加工钢筋两端设置螺帽，套筒和堵环均能被各自对应的钢筋螺帽卡住。
[0013]当构件用于竖向连接时，在所述装配混凝土构件现烧带的上部预制混凝土构件的下端侧面预留构造孔，从构件侧面伸至内部并向下延伸至所在预制构件的底部；当所述构件用于水平连接时，无需设置构造孔。
[0014]所述的装配混凝土构件的作法，主要按以下三个步骤进行:a预制构件，b构件对接，c烧筑混凝土。
[0015]生产预制构件时，布置两端带有螺帽的钢筋，将钢筋上附着的套筒统一拨到钢筋一侧的钢筋螺帽附近，将钢筋上附着的堵环统一拨到另一侧的钢筋螺帽附近；当预制混凝土构件用于竖向连接时，位于后浇带上部的预制混凝土构件在底部上方的一侧预埋从侧面伸至内部并通到底部的套管，浇筑混凝土后形成构造孔；
[0016]预制构件对接时预制混凝土构件带有堵环的钢筋螺帽伸至另一预制混凝土构件上的钢筋上的套筒内，把堵环旋入套筒内，然后从注浆孔灌浆，完成钢筋连接。
[0017]钢筋连接之后，预制混凝土构件之间用模板封堵；当所述的构件竖直连接时，由预制构件的构造孔浇筑混凝土，形成现浇带；当所述的构件水平连接时，直接在套筒上方即要形成现浇带的位置浇注混凝土。
[0018]本发明可以取得如下有益效果:
[0019]本发明采用了螺帽锁锚灌浆直套筒连接的方法，即设置两端带螺帽的钢筋，相配套的套筒和堵环，构件一端的带螺帽钢筋伸至连接构件一端的套筒内，把堵环旋入套筒直径较大的一端，然后从注浆孔灌浆，完成钢筋连接。
[0020]该预制构件套筒连接，钢筋两端带有螺帽，一侧套筒内径小于相应端的螺帽外径，另一侧旋入套筒的堵环的内径小于相应端的螺帽外径。通过套筒灌浆，使钢筋、螺帽，堵环和套筒成为一个整体，由于堵环和另一侧套筒的内径都小于相应的螺帽外径，且钢筋受拉的剪切环面积都大大增加，而且一部分钢筋应力可以通过挤压传给灌浆料再传递给套筒，从而使套筒的长度可以变短。在地震时，即使由于施工或者质量问题，灌浆料发生破坏之后，钢筋的拉力也可以通过钢筋螺帽和内径较小的套筒端及另一端的堵环的压力传递，避免了建筑物的倒塌，挽救人民的生命和财产损失，也符合提高工程结构抗震性能并具有多道防线的需求。该预制构件套筒连接，利用较大直径的钢筋螺帽，发生破坏时较小的套筒内径和堵环可以将两端螺帽锁住，不至于拉脱。实现钢筋拉力通过挤压与粘结传力，可以减少套筒高度，也就是减少了用钢量和灌浆量，节省材料和成本，同时能增大操作空间，减小长度的套筒相比较于原来长度较大的套筒，使墙体地震时裂缝出的更均匀，分布区域更大，大大提高墙体的抗震性能。
[0021]该预制构件套筒在用于竖向连接时，套筒放在现浇带位置，当堵环端在上侧时，只设一个灌浆孔，且省略导管，可以减少加工制造成本。
[0022]该预制构件套筒连接，设置较高的现浇带，可以有效避免原有套筒连接技术在构件连接处由于新旧混凝土结合面较近、灌注不密实等容易形成通缝导致地震时发生剪切滑移等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1单片预制剪力墙示意图
[0024]图2是螺帽锁锚灌浆套筒连接的预制混凝土剪力墙连接示意图
[0025]图3是上层预制墙体立面图
[0026]图4是上层预制墙体底面图
[0027]图5是下层预制墙体立面图
[0028]图6是下层预制墙体顶面图
[0029]图7是钢筋螺帽及堵环B处的详图
[0030]图8是钢筋螺帽及套筒A处的详图
[0031]图9是套筒连接C处的详图
[0032]图10-13是4种套筒分布示意图
[0033]图14是螺帽直径示意图
[0034]图15-16螺帽锁锚灌浆套筒连接的预制混凝土梁连接顶面和侧面示意图。图中:
1-单片预制剪力墙，2-上层预制墙体，3-下层预制墙体，4-上层墙体竖向钢筋，5-竖向钢筋下端螺帽，6-竖向钢筋上端螺帽，7-套筒，8-注浆孔，9-封堵垫，10-堵环，11-构造孔，12-现浇带，13-下层墙体竖向钢筋，14-未连接的钢筋，15-连接的竖向钢筋及套筒，16-内螺纹，17-外螺纹，18-钢筋下端螺纹，19-钢筋上端螺纹，20- 一侧预制梁，21-另一侧预制
M
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【具体实施方式】
[0035]下面以预制剪力墙为例，结合附图及具体实施例详述本发明:
[0036]实施例1
[0037]实施例以所述的预制混凝土构件用于竖向连接构成装配的预制剪力墙为例，进行详细的说明。
[0038]如图1至图14所示，螺帽锁锚灌浆直套筒连接的预制混凝土构件，其由预制混凝土剪力墙在现浇带通过螺帽锁锚灌浆直套筒连接构成；在此处所述的预制构件为上层墙体和下层墙体。
[0039]所述螺帽锁锚灌浆直套筒连接的装配混凝土构件包括有上层墙体竖向钢筋4，下层墙体竖向钢筋13，上层墙体竖向钢筋4和下层墙体竖向钢筋13通过套筒7互相连接；套筒7上端端部设置有内螺纹16，套筒7侧面设置有注浆孔8 ;上层墙体竖向钢筋4和下层墙体竖向钢筋13的端部分别设置有竖向钢筋下端螺帽5和竖向钢筋上端螺帽6，螺帽6的直径大于与其连接侧的套筒的端部的内径；上层竖向钢筋4的上部套有堵环10，堵环10的内径大于上层墙体竖向钢筋4的直径，但小于钢筋上竖向钢筋下端螺帽5的直径，堵环10的外径与套筒7上端圆管的内径相同，堵环10外部设置有外螺纹17，堵环10上设置的外螺纹17与套筒7上端端部设置的内螺纹16相互咬合；在套筒7下部末端设置有封堵垫9。
[0040]所述套筒7内设置有从所述的注浆孔8灌注的水泥基灌浆料，灌浆料连接套筒7内的上层墙体竖向钢筋4和下层墙体竖向钢筋13。
[0041]在所述装配混凝土剪力墙现浇带12的上部预制混凝土剪力墙2的下端侧面预留构造孔11，从预制剪力墙2的侧面伸至内部并向下延伸至所在预制构件2的底部，用于上层预制墙体2和下层预制墙体3之间浇筑现浇带12。
[0042]套筒7上端开口内径较大，下端开口内径较小。
[0043]上层墙体竖向钢筋4和下层墙体竖向钢筋13的端部分别设置有直径较大的竖向钢筋下端螺帽5和直径较小的竖向钢筋上端螺帽6，直径较大的竖向钢筋下端螺帽5的直径大于直径较小的竖向钢筋上端螺帽6的直径。
[0044]螺帽锁锚灌浆直套筒连接的预制剪力墙的制作、连接方法和步骤如下:
[0045]S1、加工钢筋和套筒:套筒7沿轴向内径不同，开始的一端内径较大，另一端的内径较小；套筒直径较小端带有密闭的封堵垫9 ;套筒内径较大的一端内壁加工成内螺纹16，套筒侧面有一个注浆孔8 ;堵环10外侧带有和装配时连接预制构件端的套筒螺纹孔相配套的外螺纹17，使堵环和套筒能够通过螺纹进行连接。将套筒7和堵环10套在直钢筋上，钢筋套筒一端通过螺纹19安装螺帽6，另一端通过螺纹18安装螺帽5。
[0046]S2、预制墙体:布置带有螺帽5和螺帽6的竖向钢筋(竖向钢筋布置在上层墙体时代号为4，布置在下层墙体时代号为13);将附着其上的堵环10拨到底部，套筒拨到顶部；构件带有堵环一端侧面预留构造孔11，从构件侧面伸至内部并通至底部；在剪力墙两侧通过水泥垫块留出混凝土保护层厚度，然后支浇筑混凝土用的模板，浇筑混凝土。
[0047]S3、上下层墙体对接:起吊上层墙体2，将底部钢筋4和其上螺帽5伸入下层墙体3的套筒7中，用斜支撑进行稳固，将堵环10的外螺纹17顺着套筒上部内螺纹16拧紧，通过注浆孔8灌浆，直到灌浆料冒出套筒上表面。
[0048]S4、浇筑混凝土:现浇带12处配置模板进行封堵，通过上层墙体2的构造孔11灌注混凝土，填满现浇带，待混凝土达到一定强度后拆除模板。
[0049]预制混凝土墙板的套筒连接的分布钢筋可以采用双排布置，单排布置，Z形布置或者混合布置，可参见图10-13。
[0050]实施例2
[0051]在本实施例中，螺帽锁锚灌浆直套筒连接的预制混凝土梁、装配混凝土梁与作法均与实施例1中类似，可参考图1-9。所述的预制构件为预制混凝土梁:一侧预制梁20和另一侧预制梁21，一侧预制梁20和另一侧预制梁21之间通过套筒7连接。不同之处在一侧预制梁20和另一侧预制梁21中均不需要设置构造孔，混凝土直接在一侧预制梁20和另一侧预制梁21之间灌注形成现浇带12 ;堵环端一侧也带有封堵垫；在水平放置的套筒7上部要设置一个注浆孔和一个出浆孔，从注浆孔开始灌浆，从出浆孔冒出为止。应该指出，以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的。对于本【技术领域】的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以进行若干的修改、改进和等效，这些变化均落入本发明的保护范围之内，例如:1.改变套筒的形状。2.在连接时，将套筒两端反置，直径最小端和堵环端和本发明的相反。3.连接套筒的布置方式。4.改变钢筋螺帽形状或者改变两端螺帽的相对大小。上面四个例子只是列举，实际落入本发明保护范围的修改变化不限制于此，本实施例中未明确的各组成部分均可以用现有技术实现。
【权利要求】
1.螺帽锁锚灌浆直套筒连接的预制混凝土构件，其特征在于:所述预制混凝土构件一侧包括带螺帽的纵向钢筋及附着连接的套筒；预制混凝土构件另一侧包括带螺帽的纵向钢筋及堵环。
2.用权利要求1所述的预制混凝土构件构成的装配混凝土构件，其特征在于:其由权利要求I所述的预制混凝土构件构成；两个预制混凝土构件在施工过程中连接，即一个预制混凝土构件上的钢筋通过其上连接的堵环与另一个预制混凝土构件上的套筒相连接；套筒的侧面设有注浆孔；两预制混凝土构件之间为现浇带，套筒在现浇带处完成连接。
3.根据权利要求2所述的装配混凝土构件，其特征在于:所述套筒为外径相同直套筒且沿轴向内径有不同，连接有堵环的一端开口内径较大，另一端开口内径较小；套筒开口内径较大的一端的孔为螺纹孔；当所述的装配混凝土构件为竖直连接时所述套筒侧面有一个注浆孔；当所述的装配混凝土构件为水平连接时套筒侧面设置有一个注浆孔和一个出浆孔。
4.根据权利要求2所述的装配混凝土构件，其特征在于:堵环外侧设置装配时与另一个预制构件端的套筒螺纹孔相配套的外螺纹，堵环和套筒通过螺纹进行连接。
5.根据权利要求2所述的装配混凝土构件，其特征在于:在所述的预制混凝土构件中，所述附着连接有套筒一侧钢筋的螺帽形状大小和其上附着的套筒上与其连接端的内径较小的开孔相配套，即螺帽直径大于与其连接侧的套筒的端部开口的内径，即螺帽能够被套筒卡住，即使在没有灌浆的情况下，钢筋拉力仍然能够通过钢筋螺帽与套筒传递。
6.根据权利要求2所述的装配混凝土构件，其特征在于:所述预制构件未附着连接有套筒的一侧的纵向钢筋的螺帽最大直径大于堵环内径并小于与该侧钢筋相连的套筒开口的内径，即螺帽能够被堵环卡住，即使在没有灌浆的情况下，拉力仍然能够通过钢筋螺帽与堵环之间的压力传递。
7.根据权利要求2所述的装配混凝土构件，其特征在于:所述的装配混凝土构件在竖向连接时，，当连接堵环的套筒侧端处于上端时，套筒位于下端的开口处设置有用于灌浆时密封的封堵垫；当连接堵环的套筒侧处于下端时，堵环下端的开口处设置有用于灌浆时密封的封堵垫；所述的装配混凝土构件在水平连接时，套筒和堵环开口处均设置有用于灌浆时密封的封堵垫。
8.根据权利要求2所述的装配混凝土构件，其特征在于:所述的预制混凝土构件在钢筋上设置螺帽之前，将套筒放在钢筋的一侧，堵环放在没有附着连接有套筒的一侧，然后加工钢筋两端设置螺帽，套筒和堵环均能被各自对应的钢筋螺帽卡住。
9.根据权利要求2所述的装配混凝土构件，其特征在于:当构件用于竖向连接时，在所述装配混凝土构件现浇带的上部预制混凝土构件的下端侧面预留构造孔，从构件侧面伸至内部并向下延伸至所在预制构件的底部；当所述构件用于水平连接时，无需设置构造孔。
10.权利要求2至9任一权利要求所述的装配混凝土构件的作法，主要按以下三个步骤进行:a预制构件，b构件对接，c烧筑混凝土。
11.根据权利要求10所述的装配混凝土构件的作法，其特征在于:生产预制构件时，布置两端带有螺帽的钢筋，将钢筋上附着的套筒统一拨到钢筋一侧的钢筋螺帽附近，将钢筋上附着的堵环统一拨到另一侧的钢筋螺帽附近；当预制混凝土构件用于竖向连接时，位于现浇带上部的预制混凝土构件在底部上方的一侧预埋从侧面伸至内部并通到底部的套管，烧筑混凝土后形成构造孔；
12.根据权利要求10所述的装配混凝土构件的作法，其特征在于:预制构件对接时预制混凝土构件带有堵环的钢筋螺帽伸至另一预制混凝土构件上的钢筋上的套筒内，把堵环旋入套筒内，然后从注浆孔灌浆，完成钢筋连接。
13.根据权利要求10所述的装配混凝土构件的作法，其特征在于:钢筋连接之后，预制混凝土构件之间用模板封堵；当所述的构件竖直连接时，由预制构件的构造孔浇筑混凝土，形成现浇带；当所述的构件水平连接时，直接在套筒上方即要形成现浇带的位置浇筑混凝土。
【文档编号】E04C5/16GK104234205SQ201410466603
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】蒋立红, 邢民, 杨兴民, 刘程炜, 李括 申请人:中国中建设计集团有限公司, 中国建筑股份有限公司