装配式混凝土结构柱钢管套筒节点及其制作方法与流程

本发明专利属于土木工程中装配式混凝土结构领域，涉及一种安装方便迅速，能大大降低施工时间，提高建造效率的装配式混凝土结构柱钢管套筒节点及其制作方法。

背景技术：

装配式建筑具有设计多样性、功能现代化、科技化、制作(生产)工业化、施工装配化、时间最优化、系统化、设计更加个性化及成本和效率得以优化等优点，发展装配式建筑是实现建筑工业化的重要途径，是我国未来建筑业发展的方向，也是当前国内外研究的热点问题之一，而预制构件间节点的连接性能是影响结构整体性能的关键。

我国《装配式混凝土结构技术规程》(jgj1-2014)(简称“规程”)建议竖向构件(墙、柱)的连接方式主要有钢筋灌浆连接和钢筋浆锚搭接连接等方式。工程中还有预留外伸钢筋通过后浇混凝土形成装配整体式的混凝土节点。

钢筋灌浆连接和钢筋浆锚搭接连接需要将柱两端或一端的钢筋预先留出一段以便对接，然而这种方法对精度要求较高，要求两端钢筋或钢筋与预留孔洞必须对中，特别是搭接钢筋数量众多时，灌浆连接和钢筋锚接质量难以保证。

为克服以上技术的缺点，本发明提出一种新型钢套筒柱与柱之间的节点，这种节点只需将柱一端的方钢套筒插入另一柱端的套筒内，然后用高强灌浆料填上，连接节点内混凝土和焊接于套筒内的凸起(剪力键)的相互机械咬合作用可以保证节点足够抗剪承载力。避免传统钢筋灌浆套筒连接需要大量开孔和校对孔洞的过程，也减少了施工辅材的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种安装方便迅速，能大大降低施工时间和操作难度、提高建造效率的装配式混凝土结构柱钢管套筒节点及其制作方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：本发明公开了一种装配式混凝土结构柱钢管套筒节点，所述节点包括：

下柱连接组件，所述下柱连接组件包括下基板和下柱连接管，所述下柱连接管的下端连接于所述下基板的上表面中央处，所述下基板的下表面承载于下柱的上表面，所述下柱预留的纵筋穿过所述下基板的纵筋孔；

上柱连接组件，所述上柱连接组件包括上基板、上柱外管及嵌合在所述上柱外管内部的上柱内管，所述上基板的上表面连接上柱的下表面，所述上柱预留的纵筋穿过所述上基板的纵筋孔，所述上柱外管的上端连接于所述上柱基板的下表面，所述上柱外管的外轮廓呈适应所述下基板的外轮廓设计，所述上柱外管的下端连接于所述下基板的上表面边缘处，且所述下柱连接管进入所述上柱内管的内部空间，所述上柱连接组件的侧面可注入超高性能混凝土浆料以形成所述节点。

绕所述下基板的上表面外边缘处一圈开设有凹槽，所述上柱连接组件的下端插入所述凹槽内进行连接。

所述上柱预留的纵筋及下柱预留的纵筋均设有外螺纹，并为每根预留纵筋配置两个限位螺母，并分别通过所述限位螺母对所述上基板及下基板进行限位。

沿所述下柱连接管外壁纵向间隔均匀地布设有若干第一横向凸起，且所述第一横向凸起呈绕所述下柱连接管的外壁一周设置。

沿所述上柱内管内壁纵向间隔均匀地布设有若干第二横向凸起，且所述第二横向凸起呈绕所述上柱内管的内壁一周设置。

所述上柱外管的侧面下端设有注浆孔，上端设有出浆孔。

为了实现上述目的，本发明还公开了一种装配式混凝土结构柱钢管套筒节点的制作方法，包括如下步骤：

步骤1、将所述下柱连接组件的所述下基板的下表面承载于下柱的上表面，且通过所述下柱预留的纵筋穿过所述下基板的纵筋孔将所述下基板的下表面连接于所述下柱的上表面；

步骤2、将所述上柱连接组件的上基板的上表面连接于所述上柱的下表面，所述上柱外管的下端连接于所述下基板的上表面边缘处，且所述下柱连接管进入所述上柱内管的内部空间，所述上柱连接组件的侧面注入超高性能混凝土浆料以形成所述节点。

步骤1中，还包括：将所述下柱预留的纵筋制作外螺纹，所述下柱预留的纵筋穿过所述下基板的纵筋孔时，通过在所述下柱预留的纵筋上配置限位螺母，并通过所述限位螺母对所述下基板进行限位；

步骤2中，还包括：将所述上柱预留的纵筋制作外螺纹，所述上柱预留的纵筋穿过所述上基板的纵筋孔时，通过在所述上柱预留的纵筋上配置限位螺母，并通过所述限位螺母对所述上基板进行限位。

本发明的有益效果：

本发明节点连接简便，现场只需将上柱连接组件与下柱连接组件对齐拼接上然后注入灌浆料。减少了大量的钢筋预留孔洞和钢筋对接过程，从而解决了锚浆接头时钢筋孔洞对不齐而带来的施工不便和安全问题。

本发明继承了装配式建筑的优点，预制混凝土柱的浇筑和钢套筒节点的制作都是在工厂完成的，现场只需进行少量的施工作业，省时省力，避免了现场钢结构焊接、螺栓连接的流程。

本发明中钢套管节点可以替代木制模板作为后浇混凝土的永久模板，降低了施工费用和施工难度，避免了对施工辅材的浪费。

本发明中钢套管节点与混凝土相比，可以称之为“强节点”，满足了工程中强节点，“弱构件”的结构抗震要求。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1所示为本发明装配式混凝土结构柱钢管套筒节点的下柱连接组件的示意图。

图2所示为本发明装配式混凝土结构柱钢管套筒节点的上柱连接组件的示意图。

图3所示为本发明装配式混凝土结构柱钢管套筒节点的剖面结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，参考1、2、3，本发明实施例公开了一种装配式混凝土结构柱钢管套筒节点，所述节点包括：

下柱连接组件10，所述下柱连接组件10包括下基板1和下柱连接管2，所述下柱连接管2的下端连接于所述下基板1的上表面中央处，所述下基板1的下表面承载于下柱3的上表面，且贯穿所述下基板1的上表面及下表面设有纵筋孔(图上未示)，所述下柱预留的纵筋4穿过所述下基板1的纵筋孔；如图1所示的所述下柱连接组件10的所述下柱连接管2是钢质结构管，所述下基板1同样是钢质基板，所述下柱连接管2焊接于所述下基板1上，并在所述下基板1对应所述纵筋伸出的位置开设所述下基板1的纵筋孔，以便让所述纵筋顺利穿过所述下基板1的纵筋孔，以使所述下基板1很好地固定于所述下柱3的上表面。

上柱连接组件20，所述上柱连接组件20包括上基板15、上柱外管5及嵌合在所述上柱外管5内部的上柱内管6，所述上基板15的上表面连接上柱16的下表面，所述上柱预留的纵筋17穿过所述上基板15的纵筋孔，所述上柱外管5的上端连接于所述上柱基板15的下表面，所述上柱外管5的外轮廓呈适应所述下基板1的外轮廓设计，所述上柱外管5的下端连接于所述下基板1的上表面边缘处，且所述下柱连接管2进入所述上柱内管6的内部空间，所述上柱连接组件20的侧面可注入超高性能混凝土浆料以形成所述节点。如图2所示的所述上柱连接组件20，所述上柱外管5及上柱内管6均是钢质结构管，所述上柱内管6焊接于所述上柱外管5的内壁处进行连接。由于所述上柱外管5的外轮廓呈适应所述下基板1的外轮廓设计，因此，所述上柱外管5的下端连接于所述下基板1的上表面边缘处时，所述下柱连接组件10和上柱连接组件20连接之后，能够起到适应性过渡的效果。

参考图1，绕所述下基板1的上表面外边缘处一圈开设有凹槽7，所述上柱连接组件20的下端插入所述凹槽7内进行连接。所述凹槽7的形状呈与所述上柱连接组件20的外轮廓形状相适应的设置。设置所述凹槽7能够极大地方便所述上柱连接组件20的安装和定位，且也能够提高所述上柱连接组件20与所述下柱连接组件10之间的连接协同性。具体地，所述上柱连接组件20的所述上柱外管5的下端插入所述凹槽7内进行连接，所述凹槽7的形状呈与所述上柱外管5的外轮廓形状相适应。如此设置，能够使得所述上柱连接组件20吊装在所述下柱连接组件10上时，能够实现快速、准确、牢固地定位，为下一步操作，作好准备。

参考图1，所述上柱预留的纵筋17及下柱预留的纵筋4均设有外螺纹，并为每根预留纵筋配置两个限位螺母8，并分别通过所述限位螺母8对所述上基板15及下基板1进行限位。具体地，所述上柱预留的纵筋17设有外螺纹，所述上柱预留的纵筋17穿过所述上基板1的纵筋孔时，通过在所述下柱预留的纵筋4上配置两个限位螺母8对所述下基板15进行固定，所述下基板15限位于两个所述限位螺母8之间。需要说明的是，所述上柱预留的纵筋17的末端设置外螺纹，以便与两个限位螺母8之间进行螺纹连接，并将所述上基板15限位于所述两个限位螺母8之间。如此能够极大地加强所述上柱连接组件20与上柱16之间的连接的协同性，确保所述节点在安装过程中定位准确，不会出现移位的现象。

同理，所述下柱预留的纵筋4设有外螺纹，所述下柱预留的纵筋4穿过所述下基板1的纵筋孔时，通过在所述下柱预留的纵筋4上配置两个限位螺母8对所述下基板1进行固定，所述下基板1限位于两个所述限位螺母8之间。需要说明的是，所述下柱预留的纵筋4的末端设置外螺纹，以便与两个限位螺母8之间进行螺纹连接，并将所述下基板1限位于所述两个限位螺母8之间。如此能够极大地加强所述下柱连接组件10与下柱3之间的连接的协同性，确保所述节点在安装过程中定位准确，不会出现移位的现象。

参考图1和图3，沿所述下柱连接管2外壁纵向间隔均匀地布设有若干第一横向凸起12，且所述第一横向凸起12呈绕所述下柱连接管2的外壁一周设置。需要说明的是，所述下柱连接管2的截面可以是圆形或者矩形，因此，所述第一横向凸起12的外形应该要适应所述下柱连接管2的外形设置，且材质可以是普通钢筋，并且焊接在所述下柱连接管2的外壁上。

参考图2和3，沿所述上柱内管6内壁纵向间隔均匀地布设有若干第二横向凸起11，且所述第二横向凸起11呈绕所述上柱内管6的内壁一周设置。需要说明的是，所述上柱内管6的内部形状可以是圆形或者矩形，因此，所述第二横向凸起11的外形应该要适应所述上柱内管6的外形设置，且材质可以是普通钢筋，并且焊接在所述上柱内管6的内壁上。

需要说明的是，通过在所述下柱连接管2的外壁上设置第一横向凸起12，和所述上柱内管6的内壁上设置第二横向凸起11，而所述第一横向凸起12和所述第二横向凸起11均可以预先在工厂焊接，因此当水泥浆料灌入该节点并养护成型之后，能够大大地提高节点的纵向拉结力，尤其适用于海洋工程的管道或者高层建筑物的柱子中，因为该两种应用场合中的柱子可能会由于海浪或者风力的作用而受到较大的载荷，且高层建筑中，顶部柱子可能会由于风力或者地震因素遭受受到极大的拉力，节点处同样受到极大的拉力，因此需要能够抗拉强度极大的节点，方能保证节点的安全性，而本发明的节点由于设置有所述第一横向凸起12和第二横向凸起11，与超高强混凝土配合使用时，通过相互机械咬合作用能够提供较大的抗拉承载力，从而保证提高节点具有足够的强度。

需要说明的是，所述第一横向凸起12和第二横向凸起11的截面均可以是圆形或者方形的凸起，可以直接是通过钢筋绕制而成适应形状，焊接在所述下柱连接管2的外壁上，以及焊接在所述上柱内管6的内壁上。

一个实施例中，如图2所示，所述上柱外管5的侧面下端设有注浆孔13，上端设有出浆孔14。对节点内部注浆时，将超高性能混凝土浆料从所述注浆孔13注入，确保注入的高性能混凝土浆料能够填充满节点的整个空间，然后从所述出浆孔14出来，即可停止注浆。

为了实现上述目的，本发明实施例还公开了一种装配式混凝土结构柱钢管套筒节点的制作方法，包括如下步骤：

步骤1、将外壁均匀地布设有所述第一横向凸起的所述下柱连接管焊接于所述下基板上，且在所述下基板上开设贯穿所述下基板的上表面及下表面的所述下基板的纵筋孔，将所述下基板的下表面承载于下柱的上表面，且通过所述下柱预留的纵筋穿过所述下基板的纵筋孔将所述下基板螺栓连接于所述下柱的上表面；需要说明的是，所述第一横向凸起为普通钢筋，并且焊接在所述下柱连接管的外壁上，以上各个步骤均可在工厂预先制作，而在工厂制作好之后运输到施工现场，将所述下柱预留的纵筋穿过所述下基板的纵筋孔将所述下基板的下表面连接于所述下柱的上表面，如此能够理解的是，所述下柱连接组件的现场安装非常简便快捷，极大地降低了现场作业难度和劳动强度，大大提高了现场是供的效率。

步骤2、将所述上柱连接组件的上基板的上表面连接于所述上柱的下表面，所述上柱外管的下端连接于所述下基板的上表面边缘处，且所述下柱连接管进入所述上柱内管的内部空间，所述上柱连接组件的侧面注入超高性能混凝土浆料以形成所述节点。

需要说明的是，所述上柱内管焊接第二横向凸起，所述第二横向凸起为普通钢筋，并且焊接在所述上柱内管的内部处，以上各个步骤均可在工厂预先制作，而在工厂制作好之后运输到施工现场，直接将上柱连同所述上柱连接组件吊装于所述下柱连接组件上，并且由于所述下基板上设置有凹槽，便于进行固定和连接。

需要说明的是，所述上柱连接组件包括上柱内管及上柱外管，所述上柱内管为在工厂预先焊接于所述上柱外管内部。

需要说明的是，所述上柱连接组件的所述上柱外管的下端插入所述凹槽内进行连接，所述凹槽的形状呈与所述上柱外管的外轮廓形状相适应。如此设置，能够使得所述上柱连接组件吊装在所述下柱连接组件上时，能够实现快速、准确、牢固地定位，为下一步操作，作好了准备。

需要说明的是，可以预先将所述下柱预留的纵筋制作外螺纹，所述下柱预留的纵筋穿过所述下基板的纵筋孔时，通过在所述下柱预留的纵筋上配置两个限位螺母对所述下基板进行固定，将所述下基板限位于所述两个限位螺母之间。同理，预先将所述上柱预留的纵筋制作外螺纹，所述上柱预留的纵筋穿过所述上基板的纵筋孔时，通过在所述上柱预留的纵筋上配置两个限位螺母对所述上基板进行固定，将所述上基板限位于所述两个限位螺母之间。

需要说明的是，通过在所述下柱连接管的外壁上设置第一横向凸起，和所述上柱内管的内壁上设置第二横向凸起，而所述第一横向凸起和所述第二横向凸起均可以预先在工厂焊接，因此当水泥浆料灌入该节点并养护成型之后，能够大大地提高节点的纵向拉结力，尤其适用于海洋工程的管道或者高层建筑物的柱子中，因为该两种应用场合中的柱子可能会由于海浪或者风力的作用而受到较大的载荷，且高层建筑中，顶部柱子可能会由于风力或者地震因素遭受受到极大的拉力，节点处同样受到极大的拉力，因此需要能够抗拉强度极大的节点，方能保证节点的安全性，而本发明的节点由于设置有所述第一横向凸起和第二横向凸起，与超高强混凝土配合使用时，通过相互机械咬合作用能够提供较大的抗拉承载力，从而保证提高节点具有足够的强度。

需要说明的是，所述第一横向凸起和第二横向凸起的截面均可以是圆形或者方形的凸起，可以直接是通过钢筋绕制而成适应形状，焊接在所述下柱连接管的外壁上，以及焊接在所述上柱内管的内壁上。

本发明提供的装配式混凝土结构柱钢管套筒节点的制作方法中，极大地降低了施工费用和施工难度，大大提高了施工效率，同时由于通过本发明的所述上柱连接外管和下柱连接内管及形成空腔内的凸起的配合，也避免了使用外的木质模板，避免了对施工辅材的浪费。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。