一种装配式建筑预制构件钢筋连接结构及其连接方法与流程

本发明涉及装配式建筑技术领域，具体涉及一种装配式建筑预制构件钢筋连接结构及其连接方法。

背景技术：

装配式建筑是由预制部品部件在工地装配而成的建筑，具有生产效率高、建筑质量高、节约资源、减少能耗、清洁生产、噪声污染小等优点，目前，装配式建筑在我国的应用越来越广泛，国家已出台多项政策文件明确提出发展装配式建筑，装配式建筑进入快速发展阶段。装配式建筑中预制构件的可靠连接是最为重要的，是建筑结构安全的最基本保障。

目前，钢筋套筒灌浆连接是装配式建筑中预制构件的主要连接技术，它是指在金属套筒中插入单根带肋钢筋并注入灌浆料拌合物，通过拌合物硬化形成整体并实现传力的钢筋对接连接，具有操作方便、性能可靠、钢筋允许偏差较大等优点。在钢筋套筒灌浆连接中，灌浆套筒与钢筋是通过钢筋与灌浆料、灌浆料与套筒之间的咬合而产生的三者之间的摩擦来传递力，灌浆套筒与钢筋连接长度越长，传递力就越大，其中，灌浆套筒内还通过增设多个剪力槽以进一步提高灌浆料与套筒之间的传递力，但是，套筒长度太长会明显增加应用成本，剪力槽太多会影响灌浆套筒的灌浆饱满度。此外，钢筋套筒灌浆的连接质量受灌浆质量影响很大，目前套筒灌浆饱满度还没有可靠的检测方法，套筒灌浆不满会明显降低预制构件连接的可靠性，从而严重影响装配式建筑的安全性能和防震能力。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对上述现有技术存在的缺陷进行完善与改进，提供一种装配式建筑预制构件钢筋连接结构及其连接方法，用于解决现有装配式建筑预制构件中钢筋套筒灌浆质量难以保证和套筒长度太长等问题。

为此，本发明采用以下的技术方案：一种装配式建筑预制构件钢筋连接结构，其特征在于，包括与第一钢筋螺纹连接的第一直螺纹套管、与第二钢筋螺纹连接的第二直螺纹套管、第一长方头螺栓、方形套筒、灌浆料和第二长方头螺栓，所述第一长方头螺栓包括与第一直螺纹套管螺纹连接的第一螺杆和第一长方形头部，所述第二长方头螺栓包括与第二直螺纹套筒螺纹连接的第二螺杆和第二长方形头部，所述方形套筒包括设有第一长方形孔的第一方形管、设有方形内腔的第二方形管和设有第二长方形孔的第三方形管，所述第一长方形孔的横截面积和第二长方形孔的横截面积均小于方形内腔的横截面积，所述第一长方形头部在第一预设旋转方向时可穿过第一长方形孔和在第二预设旋转方向时不能穿过第一长方形孔，所述第二长方形头部在第一预设旋转方向时可穿过第二长方形孔和在第二预设旋转方向时不能穿过第二长方形孔。

进一步地，所述方形套筒、第一长方头螺栓、第一直螺纹套管、第二长方头螺栓和第二直螺纹套管的抗拉强度均大于第一钢筋的抗拉强度或第二钢筋的抗拉强度。

进一步地，所述第一螺杆的长度大于第一直螺纹套管的长度，所述第二螺杆的长度大于第二直螺纹套管的长度。

进一步地，所述第一长方形孔的横截面的长度大于第一长方形头部的横截面的长度，宽度大于第一长方形头部的横截面的宽度且小于第一长方形头部的横截面的长度；所述第二长方形孔的横截面的长度大于第二长方形头部的横截面的长度，宽度大于第二长方形头部的横截面的宽度且小于第二长方形头部的横截面的长度。

本发明还采用以下的技术方案：一种装配式建筑预制构件钢筋连接方法，包括以下步骤：

s1、待端部设有外螺纹的第一钢筋和第二钢筋吊装就位后，将第一直螺纹套管全部旋入第一螺杆，将第二直螺纹套管全部旋入第二螺杆；

s2、先将第一长方形头部调整至第一预设旋转方向以使第一长方形头部完全穿过第一长方形孔进入方形内腔，然后将位于方形内腔内的第一长方形头部调整至第二预设旋转方向以使第一长方形头部不能穿过第一长方形孔离开方形内腔；

s3、调整第一螺杆的位置使其与第一钢筋对齐，并旋转第一直螺纹套筒使其分别螺纹连接第一钢筋和第一螺杆；

s4、先将第二长方形头部调整至第一预设旋转方向以使第二长方形头部完全穿过第二长方形孔进入方形内腔，然后将位于方形内腔内的第二长方形头部调整至第二预设旋转方向以使第二长方形头部不能穿过第二长方形孔离开方形内腔；

s5、调整第二螺杆的位置使其与第二钢筋对齐，并旋转第二直螺纹套筒使其分别螺纹连接第二钢筋和第二螺杆；

s6、采用填缝剂分别密封第一长方形孔与第一螺杆之间的缝隙和第二长方形孔与第二螺杆之间的间隙；

s7、向方形套管的灌浆孔中注入灌浆料，待灌浆料从排浆孔流出后，分别封堵灌浆孔和排浆孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）采用直螺纹套筒螺纹连接长方头螺栓与端部设有外螺纹的钢筋，并通过方形套筒两端的长方形孔与一侧的长方头螺栓配合来满足装配式建筑预制构件钢筋连接的偏差要求，钢筋与方形套筒的连接主要通过长方头螺栓与方形套筒之间的机械传力，方形套筒内的灌浆料主要用于固定第一长方头螺栓和第二长方头螺栓的安装位置，无需通过钢筋与灌浆料、灌浆料与套筒之间的咬合而产生的三者之间的摩擦来传递力，使方形套筒在灌浆不满时还能保证预制构件钢筋连接的可靠性；

（2）长方头螺栓与方形套筒的连接主要采用机械传力，无需通过灌浆料来传递力，方形套筒内也无需设置多个剪力槽以进一步提高灌浆料与套筒之间的传递力，大大减少了方形套筒的长度和钢筋连接节点处柱子的截面，有效降低了装配式建筑的应用成本；

（3）施工更加简便，灌浆时间进一步缩短，大大提高了钢筋灌浆套筒连接的施工效率。

附图说明

图1为预制构件钢筋连接结构的第一平面结构示意图。

图2为预制构件钢筋连接结构的第一平面结构示意图。

图3为预制构件钢筋连接结构的第一三维结构示意图（未灌浆）。

图4为预制构件钢筋连接结构的第二三维结构示意图（未灌浆）。

图5为方形套筒的三维结构示意图。

图6为方形套筒的第一平面结构示意图。

图7为方形套筒的第二平面结构示意图。

图8为第一长方头螺栓的三维结构示意图。

图9为第二长方头螺栓的三维结构示意图。

图10为第一长方头螺栓与方形套筒的第一安装示意图（第一长方形头部处于第一预设旋转方向）。

图11为第一长方头螺栓与方形套筒的第二安装示意图（第一长方形头部处于第二预设旋转方向）。

图12为第二长方头螺栓与方形套筒的第一安装示意图（第二长方形头部处于第一预设旋转方向）。

图13为第一长方头螺栓与方形套筒的第二安装示意图（第一长方形头部处于第二预设旋转方向）。

附图标注说明:1-第一钢筋，2-第一直螺纹套管，3-第一长方头螺栓，4-填缝剂，5-方形套筒，6-灌浆料，7-第二长方头螺栓，8-第二直螺纹套管，9-第二钢筋，10-方形内腔，11-第一长方形孔，12-第一方形管，13-灌浆孔，14-第二方形管，15-排浆孔，16-第二长方形孔，17-第三方形管，18-第一螺杆，19-第一长方形头部，20-第二长方形头部，21-第二螺杆。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

参见图1至图4，一种装配式建筑预制构件钢筋连接结构，包括与第一钢筋1螺纹连接的第一直螺纹套管2、与第二钢筋9螺纹连接的第二直螺纹套管8、第一长方头螺栓3、设有灌浆孔13与排浆孔15的方形套筒5、灌浆料6和第二长方头螺栓7，所述灌浆料6用于填充方形套筒以固定第一长方头螺栓和第二长方头螺栓的安装位置，可采用现有的灌浆料或地聚合物，所述第一钢筋1埋设在预制构件中，第一钢筋的端部设有与所述第一直螺纹套筒的内螺纹匹配的外螺纹，所述第二钢筋8埋设在预制构件中，第二钢筋的端部设有与所述第二直螺纹套筒的内螺纹匹配的外螺纹，所述直螺纹套筒2用于螺纹连接第一钢筋与第一长方头螺栓，所述第二直螺纹套筒8用于螺纹连接第二钢筋与第二长方头螺栓。

参见图5至图9，所述第一长方头螺栓3包括与第一直螺纹套管螺纹连接的第一螺杆18和第一长方形头部19，所述第二长方头螺栓7包括与第二直螺纹套筒螺纹连接的第二螺杆21和第二长方形头部20，所述方形套筒5包括设有第一长方形孔11的第一方形管12、设有方形内腔10的第二方形管14和设有第二长方形孔16的第三方形管17，所述第一方形管12、第二方形管14和第三方形管17一体成型，所述第一长方形孔11的横截面积和第二长方形孔16的横截面积均小于方形内腔的横截面积（横街面积方向为垂直于第一钢筋轴线或第二钢筋轴线的平面方向），所述第一长方形头部19在第一预设旋转方向时可穿过第一长方形孔和在第二预设旋转方向时不能穿过第一长方形孔，即第一长方形头部在第一预设旋转方向可向内（向下）穿过第一长方形孔进入方形内腔，位于方形内腔内的第一长方形头部在第二预设旋转方向不能向外（向上）穿过第一长方形孔离开方形内腔，所述第二长方形头部20在第一预设旋转方向时可穿过第二长方形孔和在第二预设旋转方向时不能穿过第二长方形孔，即第二长方形头部在第一预设旋转方向可向内（向上）穿过第二长方形孔进入方形内腔，位于方形内腔内的第二长方形头部在第二预设旋转方向不能向外（向下）穿过第二长方形孔离开方形内腔，其中，所述第一预设旋转方向为第一长方形头部的长度方向与第一长方形孔的长度方向平行（或接近平行）的方向或第二长方形头部的长度方向与第二长方形孔的长度方向平行（或接近平行）的方向，如图10和图12所示，所述第二预设旋转方向为第一长方形头部的长度方向与第一长方形孔的长度方向垂直（或接近垂直）的方向或第二长方形头部的长度方向与第二长方形孔的长度方向垂直（或接近垂直）的方向，如图11和图13所示。

所述方形套筒、第一长方头螺栓、第一直螺纹套管、第二长方头螺栓和第二直螺纹套管的抗拉强度最好均大于第一钢筋的抗拉强度或第二钢筋的抗拉强度，所述第一直螺纹套筒与第一钢筋的螺纹连接长度、第一直螺纹套筒与第一长方头螺栓的螺纹连接长度应根据第一直螺纹套筒的抗拉强度、第一长方头螺栓的抗拉强度和钢筋套筒相关标准设计确定，所述第二直螺纹套筒与第二钢筋的螺纹连接长度、第二直螺纹套筒与第二长方头螺栓的螺纹连接长度应根据第二直螺纹套筒的抗拉强度、第二长方头螺栓的抗拉强度钢筋套筒相关标准设计确定。

参见图10至图13，所述第一长方形孔的横截面的长度c1大于第一长方形头部的横截面的长度c2，宽度k1大于第一长方形头部的横截面的宽度k2但小于第一长方形头部的横截面的长度c2；所述第二长方形孔的横截面的长度c3大于第二长方形头部的横截面的长度c4，宽度k3大于第二长方形头部的横截面的宽度k4但小于第二长方形头部的横截面的长度c4，其中，所述第一长方形孔的横截面的宽度k1最好为第一螺杆的轴截面直径d1的1.05～1.1倍，所述第二长方形孔的横截面的宽度k3最好为第二螺杆的轴截面直径d2的1.05～1.1倍，需要说明的是，所述第一长方形孔、第二长方形孔、第一长方形头部、第二长方形头部的横截面的长度均大于宽度。

为了钢筋与长方头螺栓安装更加方便，所述第一螺杆的长度最好大于第一直螺纹套管的长度，所述第二螺杆的长度最好大于第二直螺纹套管的长度。

在本实施例中，方形套筒与两侧的钢筋固定连接通过长方头螺栓与直螺纹套筒的螺纹连接来实现，其中，位于方形内腔内的长方头螺栓的长方形头部在预设方向可上下移动以满足预制构件中的钢筋偏差要求，同时长方形头部可调整至第二预设旋转方向以使长方形头部不能穿过长方形孔远离方形内腔，钢筋与方形套筒的传力主要通过长方形孔与长方形头部的机械传力，无需通过钢筋与灌浆料、灌浆料与套筒之间的咬合而产生的三者之间的摩擦来传递力，方形套筒内的灌浆料主要用于固定长方头螺栓的安装位置，套筒在灌浆不满时通过长方形孔与长方形头部的机械传力仍能保证预制构件钢筋连接的可靠性。

本实施例还提供了一种装配式建筑预制构件钢筋连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、待端部设有外螺纹的第一钢筋和第二钢筋吊装就位后，即埋设第一钢筋的预制构件和埋设第二钢筋的预制构件吊装到预定位置后，将第一直螺纹套管全部旋入第一螺杆，将第二直螺纹套管全部旋入第二螺杆；

s2、先将第一长方形头部调整至第一预设旋转方向以使第一长方形头部完全穿过第一长方形孔进入方形内腔，然后将位于方形内腔内的第一长方形头部调整至第二预设旋转方向以使第一长方形头部不能穿过第一长方形孔离开方形内腔；

s3、调整第一螺杆的位置使其与第一钢筋对齐，并旋转第一直螺纹套筒使其分别螺纹连接第一钢筋和第一螺杆；

s4、先将第二长方形头部调整至第一预设旋转方向以使第二长方形头部完全穿过第二长方形孔进入方形内腔，然后将位于方形内腔内的第二长方形头部调整至第二预设旋转方向以使第二长方形头部不能穿过第二长方形孔离开方形内腔；

s5、调整第二螺杆的位置使其与第二钢筋对齐，并旋转第二直螺纹套筒使其分别螺纹连接第二钢筋和第二螺杆；

s6、采用填缝剂分别密封第一长方形孔与第一螺杆之间的缝隙和第二长方形孔与第二螺杆之间的间隙，同时通过填缝剂固定方形套筒的位置，填缝剂最好采用聚氨酯泡沫胶；

s7、在预设时间后，向方形套管的灌浆孔中注入灌浆料，待灌浆料从排浆孔流出后，分别封堵灌浆孔和排浆孔。

本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上及材料选择上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发发明的保护范围之内。