装配式剪力墙水平接缝的连接装置及连接方法与流程

本发明涉及一种装配式剪力墙连接方式，尤其是涉及装配式剪力墙水平接缝连接装置及连接方法，用于装配上预制剪力墙和下预制剪力墙时水平接缝的连接，属于建筑工程领域。

背景技术：

剪力墙又称抗风墙、抗震墙或结构墙，房屋或建筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载的墙体，防止结构剪切（受剪）破坏。

剪力墙的施工方式一般有“现浇”和“装配”两种形式：“现浇”是传统的建造方式，需要模具固定，就是通过在现场组装模版，然后进行混凝土的浇筑；“装配”是实现建筑现代产业化的主要结构形式，将预制剪力墙在工厂预制好并预留相应的连接装置，在施工现场将上下两片预制剪力墙安装就位后再通过连接装置进行可靠的连接，因此连接装置的连接性能将会影响预制剪力墙的整体性和抗震性能。

相比于“现浇”的形式，装配式剪力墙具有生产效率高，工程质量好，易形成技术集成，实现装配部件的标准化、精细化，节约资源、保护环境等优点。

预制装配式剪力墙具有两种类型的接缝连接形式：一种是连接上下预制剪力墙的水平接缝连接；另一种是连接相同楼层相邻两片墙体的竖向接缝连接。

预制装配式剪力墙水平接缝连接应该需要满足以下要求：

1、受力性能要求，装配式剪力墙水平接缝的连接装置需要有足够的承载力及变形能力，能够承担来自墙体的拉、压、弯、剪等内力；

2、延性及耗能的要求；

3、施工简便快捷、缩短施工工期、减少现场湿作业的要求。

现有技术主要采用以下三种连接装置来满足以上三方面要求：

1、套筒灌浆连接装置

图1为现有技术中采用套筒灌浆的方法以连接上下预制剪力墙的示意图，如图所示，上预制剪力墙1的底部设置套筒2，上预制剪力墙1中的上竖向钢筋3的底部从套筒2的顶部插入套筒2中；下预制剪力墙4中的下竖向钢筋5的顶部从套筒2的底部插入到套筒2中；上预制剪力墙1的底面和下预制剪力墙4的顶面之间预留20mm的间隙，装配预制剪力墙时，设置支撑将上预制剪力墙1定位，在套筒2中灌注灌浆料以填满套筒2同时填满上预制剪力墙1和下预制剪力墙4之间的间隙；待灌浆料养护结硬后，拆除上预制剪力墙墙体的支撑；

2、浆锚连接装置

图2为现有技术中采用浆锚连接的方法连接上下预制剪力墙的示意图，如图所示，上预制剪力墙1中的上竖向钢筋3的底端延伸至上预制剪力墙1的底部，在上预制剪力墙1的底部设置锚孔6，锚孔6与上竖向钢筋3的位置相近且平行于上竖向钢筋3的长度方向，锚孔6开孔朝下，下预制剪力墙4中的下竖向钢筋5的顶端高于下预制剪力墙的顶面；安装剪力墙时，将上预制剪力墙1与下预制剪力墙4对齐，同时下竖向钢筋5从锚孔6的底部开孔插入，上预制剪力墙1的底面与下预制剪力墙4的顶面之间留有20mm的间隙，设置支撑将上预制剪力墙1定位，在锚孔6中灌注浆料填满锚孔6内部以及上预制剪力墙1和下预制剪力墙4之间的间隙；当灌浆料达到一定强度后，拆除上预制剪力墙1的支架；

3、钢筋搭接焊接连接装置

图3为现有技术中采用钢筋搭接焊接的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图，如图所示，在上预制剪力墙1底部设置凹槽7，上预制剪力墙中的上竖向钢筋3的底端从凹槽7的顶部插入凹槽7中，下预制剪力墙4中的下竖向钢筋5的顶端突出于下预制剪力墙4的顶面，安装时，吊装上预制剪力墙1使其与下预制剪力墙4对齐，下预制剪力墙的下竖向钢筋5从凹槽7的底部插入到凹槽7当中，上预制剪力墙1的底面和下预制剪力墙4的顶面之间留有20mm的间隙；设置支撑将上预制剪力墙1固定，上预制剪力墙的上竖向钢筋3和下预制剪力墙的下竖向钢筋5搭接并焊接连接，焊缝长度不小于上竖向钢筋3和下竖向钢筋5两者中较小直径的10倍；焊接完成后，在凹槽7中灌注浆料直到浆料填满凹槽7内部以及上下预制剪力墙之间的间隙；灌浆料养护达到一定强度之后，拆除支撑上预制剪力墙1的支架。

上述现有的这三项技术优点在于连接用的上预制剪力墙的竖向钢筋与下预制剪力墙的竖向钢筋之间都使用了灌浆料，能够有效保证钢筋之间传力的连续性，容易满足其对受力性能的要求；但是存在如下问题：

1、预制剪力墙内一般都具有两层或两层以上的竖向分布钢筋，而且同一立面的竖向分布钢筋的间距翼板不大于200mm，因此每一片预制剪力墙内的竖向分布钢筋动辄数十根，而采用现有的套筒灌浆连接装置的技术，因为预制墙体内每一根竖向钢筋都需要装上套筒，这使得所用套筒的数量十分巨大，材料成本很高，而且每个套筒需要精准的进行预埋并向套筒内灌浆，这样就导致在实际工程中施工难度较大且需要消耗大量的时间及财力；

2、采用现有技术中的浆锚连接装置，在凹槽位置所用的螺旋箍数量与上下预制剪力墙墙体中的竖向钢筋数量相同，又因在实际工程中，剪力墙墙体中竖向钢筋数量极大，造成其材料成本较高，而且每个螺旋箍的预埋位置均需要较为准确，且还需向其内灌浆，这样的做法既费时又费力；

3、预制剪力墙内一般都具有两层或两层以上的竖向分布钢筋，而且同一立面的竖向分布钢筋的间距翼板不大于200mm，采用现有技术中的钢筋搭接焊接连接装置，由于要在上预制剪力墙中开凹槽，造成上预制剪力墙制作上的不便，也妨碍了上预制剪力墙中水平分布钢筋的设置；

4、为了保证上下预制剪力墙装配时灌浆质量和连接的密实，在上面所阐述的现有技术中均在上下预制剪力墙间设置了20mm的间隙，这样便使得在灌浆之后灌浆料未达到一定强度之前，必须要设置支架将上预制剪力墙准确定位并固定起来，这一过程既耗费材料且耗费时间，同时值得注意的是，在安装墙体时，如果楼板也采用的是已经铺设好装饰地面的预制楼板的话，则带斜撑的墙支架可能造成楼板上的装饰地面的破坏。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服现有方法的不足，提供一种装配式剪力墙水平接缝的连接装置及连接方法，该装置可以满足结构安全、延性及耗能、施工简便快捷、缩短施工工期、减少现场湿作业的要求。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：装配式剪力墙水平接缝的连接装置，用于连接上预制剪力墙和下预制剪力墙，包括上连接钢筋、上连接钢框、下连接钢框、下连接钢筋，上连接钢筋设置在上预制剪力墙内，上连接钢筋与上连接钢框固定连接，上连接钢框与下连接钢框固定连接，下连接钢框与下连接钢筋固定连接，下连接钢筋设置在下预制剪力墙内。

进一步地，上连接钢框包括水平的上腹板和水平的下腹板，上腹板上方两侧均设置有竖直的上翼板，下腹板上方两侧均设置有竖直的下翼板，下翼板顶部连接上腹板下表面，上腹板紧贴在上预制剪力墙的底部，上翼板内侧与上连接钢筋焊接；下连接钢框包括水平的腹板，腹板两侧均设置有竖直的翼板，腹板紧贴在下预制剪力墙的顶部，在腹板下方翼板内侧与下连接钢筋焊接，上连接钢框的下腹板与下连接钢框的腹板相接触。

进一步地，在下翼板上和在腹板上方的翼板上设置螺孔，且下翼板和翼板上的螺孔一一相对以设置螺栓实现上连接钢框和下连接钢框的固定连接。

进一步地，上连接钢框的上翼板和下翼板之间存在一个台阶，台阶宽度为下连接钢框的翼板厚度以使上翼板和翼板外表面平齐。

进一步地，上连接钢筋为上预制剪力墙中的竖向分布钢筋，下连接钢筋为下预制剪力墙中的竖向分布钢筋。

进一步地，上连接钢框的最外侧宽度等于上预制剪力墙的厚度，下连接钢框的最外侧宽度等于下预制剪力墙的厚度；所述上连接钢框两下翼板的外侧间距等于下连接钢框两翼板的内侧间距。

进一步地，所述上连接钢筋与上连接钢框上翼板内侧的焊接长度不小于上连接钢筋直径的7倍；所述下连接钢筋与下连接钢框腹板下方翼板内侧的焊接长度不小于下连接钢筋直径的7倍。

进一步地，所述上连接钢筋和下连接钢筋均为多根、相互平行且等间隔设置，上连接钢筋和下连接钢筋对齐设置。

进一步地，连接装置承担拉力、压力、剪力、弯矩时，受力传递路径如下：

（1）当剪力墙受拉时，拉力传递路径如下：

上预制剪力墙，上连接钢筋，上连接钢框的上翼板，上连接钢框的下翼板，下连接钢框的翼板，下连接钢筋，下预制剪力墙；

（2）当剪力墙受压时，压力传递路径如下：

上预制剪力墙，上连接钢框的上腹板，上连接钢框的下腹板，下连接钢框的腹板，下预制剪力墙；

（3）当剪力墙受剪时，剪力传递路径如下：

上预制剪力墙，上连接钢筋，上连接钢框的上翼板，上连接钢框的下翼板，下连接钢框的翼板，下连接钢筋，下预制剪力墙；

（4）当剪力墙受弯时，可将其分解为拉力和压力，其传力路径与前面所述的拉力、压力传递路径相同。

装配式剪力墙水平接缝的连接装置的连接方法如下，预先根据上预制剪力墙和下预制剪力墙的厚度及上连接钢筋和下连接钢筋的位置设计上连接钢框和下连接钢框，上连接钢框的上腹板紧贴在上预制剪力墙的底部，将上连接钢框的上翼板内侧与上连接钢筋焊接，下连接钢框的腹板紧贴在下预制剪力墙的顶部，将下连接钢框在腹板下方的翼板内侧与下连接钢筋焊接；现场吊装拼接上预制剪力墙和下预制剪力墙时，将上预制剪力墙的上连接钢框的下翼板和下腹板嵌入下预制剪力墙的下连接钢框中，使上连接钢框的下翼板上的螺孔与下连接钢框的翼板上的螺孔对齐，并使上连接钢框中的下腹板与下连接钢框中的腹板接触，然后通过在螺孔内设置螺栓进行连接，完成上预制剪力墙和下预制剪力墙的拼装。

本发明替代套筒灌浆连接、浆锚连接、钢筋搭接焊接等现有连接上预制剪力墙与下预制剪力墙的技术，可简化预制剪力墙装配工艺、缩短施工工期、减少现场湿作业量、减少人工耗费及材料浪费。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1）本发明连接钢框的制作、连接钢框与连接钢筋的连接、预制剪力墙的制作均预先在工厂制作，在现场只需要将上、下预制剪力墙吊装拼装，通过对齐连接钢框的螺孔，并用螺栓将上、下预制剪力墙拼装完成，等螺栓拴紧之后，就可以继续向上拼装预制剪力墙，与现在常用的湿法连接相比，采用本发明可大量减少现场的湿作业，明显缩短工期；

2）采用本发明不会影响预制剪力墙内水平分布钢筋的设置；

3）采用本发明，在拼装过程中，不需要设置固定预制剪力墙的支架，与现在的常用做法相比，具有明显工作量小、耗费时间较少的优点，而且不会影响房间内的其他施工操作；

4）因为连接件数量较少，故在拼装预制剪力墙时容易定位且安装准确度高；

5）还可以在本发明装置外增设防护面层，以增强钢构件的耐火防火性能。

附图说明

图1是现有技术采用套筒灌浆的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图；

图2是现有技术采用浆锚连接的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图；

图3是现有技术采用钢筋搭接焊接的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图；

图4是装配式剪力墙水平接缝连接装置沿剪力墙宽度方向连接钢筋及连接装置处的剖面图；

图5是装配式剪力墙水平接缝连接装置沿剪力墙厚度方向连接钢筋及连接装置处的剖面图。

图中：1-上预制剪力墙，2-套筒，3-上竖向钢筋，4-下预制剪力墙，5-下竖向钢筋，6-锚孔，7-凹槽，8-上连接钢筋，9-下连接钢筋，10-上连接钢框，11-下连接钢框，12-上翼板，13-上腹板，14-下翼板，15-下腹板，16-翼板，17-腹板，18-螺孔,19-螺栓。

具体实施方式

为进一步理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步的描述，但是本发明的实施方式不限如此。

如图4和图5所示，装配式剪力墙水平接缝的连接装置，用于连接上预制剪力墙和下预制剪力墙，包括上连接钢筋、上连接钢框、下连接钢框、下连接钢筋，上连接钢筋设置在上预制剪力墙内，上连接钢筋与上连接钢框固定连接，上连接钢框与下连接钢框固定连接，下连接钢框与下连接钢筋固定连接，下连接钢筋设置在下预制剪力墙内。

进一步地，上连接钢框包括水平的上腹板和水平的下腹板，上腹板上方两侧均设置有竖直的上翼板，下腹板上方两侧均设置有竖直的下翼板，下翼板顶部连接上腹板下表面，上腹板紧贴在上预制剪力墙的底部，上翼板内侧与上连接钢筋焊接；下连接钢框包括水平的腹板，腹板两侧均设置有竖直的翼板，腹板紧贴在下预制剪力墙的顶部，在腹板下方翼板内侧与下连接钢筋焊接，上连接钢框的下腹板与下连接钢框的腹板相接触。

进一步地，在下翼板上和在腹板上方的翼板上设置螺孔，且下翼板和翼板上的螺孔一一相对以设置螺栓实现上连接钢框和下连接钢框的固定连接。

进一步地，上连接钢框的上翼板和下翼板之间存在一个台阶，台阶宽度为下连接钢框的翼板厚度以使上翼板和翼板外表面平齐。

进一步地，上连接钢筋为上预制剪力墙中的竖向分布钢筋，下连接钢筋为下预制剪力墙中的竖向分布钢筋。

进一步地，上连接钢框的最外侧宽度等于上预制剪力墙的厚度，下连接钢框的最外侧宽度等于下预制剪力墙的厚度；所述上连接钢框两下翼板的外侧间距等于下连接钢框两翼板的内侧间距。

进一步地，所述上连接钢筋与上连接钢框上翼板内侧的焊接长度不小于上连接钢筋直径的7倍；所述下连接钢筋与下连接钢框腹板下方翼板内侧的焊接长度不小于下连接钢筋直径的7倍。

进一步地，所述上连接钢筋和下连接钢筋均为多根、相互平行且等间隔设置，上连接钢筋和下连接钢筋对齐设置。

优选地，上连接钢框与下连接钢框翼板的厚度相同，腹板的厚度也相同。

本发明上连接钢筋采用预埋在上预制剪力墙中的竖向分布钢筋，下连接钢筋采用预埋在下预制剪力墙中的竖向分布钢筋，上连接钢筋与上连接钢框的连接方式、下连接钢筋与下连接钢框的连接方式采用搭接焊接。

对于同一片预制剪力墙，当其拼装在另一片预制剪力墙之上时，其作为上预制剪力墙，对于同一片预制剪力墙，当其上方拼装其他预制剪力墙时，其作为下预制剪力墙。

对于同一片上预制剪力墙，沿其底面的水平长度方向，上连接钢框应为连续布置。

对于同一片下预制剪力墙，沿其顶面的水平长度方向，下连接钢框应为连续布置。

上连接钢框和下连接钢框均可采用钢板焊接而成，也可采用型钢；上连接钢框的上腹板紧贴在上预制剪力墙的底面设置，上连接钢框的上翼板朝上且其内侧与上连接钢筋焊接，上连接钢筋设置在上预制剪力墙内，下连接钢框的腹板紧贴在下预制剪力墙的顶面设置，下连接钢框的翼板下部内侧与下连接钢筋焊接，下连接钢筋设置在下预制剪力墙内。

上连接钢筋和下连接钢筋都有多根，分别间隔设置在上连接钢框的上翼板和下连接钢框的翼板的内侧；上连接钢筋与上连接钢框的上翼板的焊缝长度按连接钢筋的抗拉强度和直径确定，下连接钢筋与下连接钢框的翼板的焊缝长度按连接钢筋的抗拉强度和直径确定。

上连接钢框的下翼板和下连接钢框的翼板上部都设置有双排螺孔，其孔径、孔距及个数相同，可采用螺栓连接或其他机械连接方式。

拼装上预制剪力墙和下预制剪力墙时，将上预制剪力墙的上连接钢框下半部嵌入于下预制剪力墙的下连接钢框中，使上连接钢框中下翼板上的螺孔与下连接钢框中翼板上部的螺孔对齐，并使上连接钢框中的下腹板与下连接钢框中的腹板接触，然后通过螺栓进行连接，完成上预制剪力墙和下预制剪力墙的拼装，完成拼装后，连接件不凸出墙面，不额外占用室内空间。

上连接钢筋和下连接钢筋作为剪力墙分布筋、边缘构件受力筋时，其横截面积、间距须符合《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）、《建筑结构抗震设计规范》（GB50011-2010）、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）的规定；除以上规定之外，本发明装置的设置、几何参数和材料强度还应遵循本技术领域的相关规范要求。

装配式剪力墙水平接缝的连接装置的连接方法如下，根据上预制剪力墙和下预制剪力墙的厚度及上连接钢筋和下连接钢筋的位置设计上连接钢框和下连接钢框，上连接钢框的上腹板紧贴在上预制剪力墙的底部，将上连接钢框的上翼板内侧与上连接钢筋焊接，下连接钢框的腹板紧贴在下预制剪力墙的顶部，将下连接钢框在腹板下方的翼板内侧与下连接钢筋焊接；拼装上预制剪力墙和下预制剪力墙时，将上预制剪力墙的上连接钢框的下翼板和下腹板嵌入下预制剪力墙的下连接钢框中，使上连接钢框的下翼板上的螺孔与下连接钢框的翼板上的螺孔对齐，并使上连接钢框中的下腹板与下连接钢框中的腹板接触，然后通过在螺孔内设置螺栓进行连接，完成上预制剪力墙和下预制剪力墙的拼装。

本发明装配式剪力墙水平拼缝连接装置可承担拉力、压力、剪力、弯矩等内力，使剪力墙在装配水平拼缝处的连接安全可靠；

（1）当剪力墙受拉时，拉力传递路径如下：

上预制剪力墙，上连接钢筋，上连接钢框的上翼板，上连接钢框的下翼板，下连接钢框的翼板，下连接钢筋，下预制剪力墙；

（2）当剪力墙受压时，压力传递路径如下：

上预制剪力墙，上连接钢框的上腹板，上连接钢框的下腹板，下连接钢框的腹板，下预制剪力墙；

（3）当剪力墙受剪时，剪力传递路径如下：

上预制剪力墙，上连接钢筋，上连接钢框的上翼板，上连接钢框的下翼板，下连接钢框的翼板，下连接钢筋，下预制剪力墙；

（4）当剪力墙受弯时，可将其分解为拉力和压力，其传力路径与前面所述的拉力、压力传递路径相同。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组层部分均可用现有技术加以实现。