一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造的制作方法

本发明涉及预制构件领域，尤其涉及预制构件的连接构造，具体是一种通过设置约束钢管并向钢管内浇筑或灌注填充料，实现上下层预制竖向构件内纵筋在约束钢管内可以可靠搭接传力的连接构造。

背景技术：

目前，我国装配式混凝土结构体系中，预制竖向构件的纵筋连接方法主要有套筒灌浆连接、浆锚搭接连接、后浇混凝土搭接连接等。

其中套筒灌浆连接方法成熟可靠，连接及构件受力性能好，但由于每根构件内纵筋均需设置套筒且下层连接纵筋需要一对一地插入套筒内，因此造成现场安装难度较大，灌浆质量不容易保证，且套筒成本较高等问题；

浆锚搭接连接方法通过预留孔灌浆实现构件内纵筋和下层连接纵筋搭接连接，存在与套筒灌浆连接方法同样的一对一插入安装困难的问题，同时连接区域约束效果有限，搭接传力性能无法充分发挥；

后浇混凝土搭接连接方法一般通过预留通长孔洞，向孔洞内浇筑混凝土实现构件内纵筋与下层连接纵筋的搭接传力，此方法施工方便，但连接区域约束效果有限，搭接传力性能无法充分发挥。

综上所述，为解决传统连接方法存在的安装困难、施工质量不容易保证、搭接传力性能无法充分发挥等问题，有必要提出一种新型连接方法，实现预制竖向构件安装快捷、施工容易、连接可靠的目标，进而为我国装配式建筑的发展提供技术支撑。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型用于预制竖向构件的钢筋搭接连接方法，通过设置约束钢管并向钢管内浇筑或灌注填充料，实现上下层预制竖向构件内纵筋在约束钢管内的可靠搭接传力，解决传统连接方法存在的安装困难、施工质量不容易保证、搭接传力性能无法充分发挥等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造，用于预制混凝土剪力墙的边缘构件或预制混凝土柱中纵向钢筋的连接，其特征在于，包括位于上层预制构件内底部的约束钢管，所述约束钢管的顶部固定有钢板网或钢丝网，所述约束钢管外侧设有构造箍筋；所述上层预制构件底部的纵筋和外露于下部楼层顶面外的连接纵筋均插入所述约束钢管内且彼此搭接；所述上层预制构件与下部楼层顶面之间设置有接缝；所述约束钢管内填充有填充料；所述接缝在上层预制构件安装前预先铺设座浆料或在填充所述约束钢管时让填充料流入填充。

进一步地，所述上层预制构件在所述约束钢管上部范围内预留竖向通长孔洞，且约束钢管顶部和底部分别与所述竖向通长孔洞和所述接缝连通，所述约束钢管和竖向通长孔洞内均填充有通过竖向通长孔洞浇筑的填充料，所述填充料为普通混凝土；或者，所述上层预制构件底部预留灌浆孔和出浆孔，且所述约束钢管的底部和顶部分别与所述灌浆孔和出浆孔连通，所述约束钢管、灌浆孔和出浆孔均填充有通过灌浆孔灌注的填充料，所述填充料为超高性能混凝土或高强水泥基灌浆料。

进一步地，所述约束钢管搭接连接构造用于预制混凝土剪力墙的边缘构件时，其特征在于，当所述上层预制构件在所述约束钢管上部范围内预留竖向通长孔洞时，所述约束钢管为两端开敞的矩形钢管或异形钢管，所述异形钢管的外轮廓呈凸凹形，所述约束钢管的内侧壁焊接有沿预制混凝土剪力墙厚度方向及竖向设置的拉筋；当所述上层预制构件底部预留灌浆孔和出浆孔时，所述约束钢管采用所述矩形钢管、异形钢管外或焊接组合钢管，所述焊接组合钢管为通过矩形钢管和c形钢焊接组合形成的多腔约束钢管，所述矩形钢管或异形钢管的内侧壁焊接有沿预制混凝土剪力墙厚度方向及竖向设置的拉筋或隔板，在所述隔板和所述焊接组合钢管内的钢板壁上开孔。

进一步地，所述约束钢管搭接连接构造用于预制混凝土柱中纵向钢筋的连接，其特征在于，当所述上层预制构件在所述约束钢管上部范围内预留竖向通长孔洞时，所述约束钢管为两端开敞的矩形钢管或异形钢管，所述异形钢管的外轮廓呈凸凹形，所述约束钢管的内侧壁焊接有双向设置的拉筋；当所述上层预制构件底部预留灌浆孔和出浆孔时，所述约束钢管采用所述矩形钢管、异形钢管外或焊接组合钢管，所述焊接组合钢管为通过矩形钢管、c形钢和l形钢焊接组合形成的多腔约束钢管，所述约束钢管的内侧壁焊接有双向设置的拉筋或隔板，在所述隔板和焊接组合钢管内的钢板壁上开孔。

本发明具有如下优点：

1)采用该连接构造的预制竖向构件的成孔方式方便，无需进行抽芯、脱模等工艺；

2)采用该连接构造的预制构件避免了钢筋一对一连接问题，安装时下层连接纵筋容易插入约束钢管内，总体安装难度小，可提高构件安装速度；

3)采用通长孔洞浇筑或灌浆孔灌浆的方式方便施工，可保证约束钢管内填充材料密实，施工质量容易保证；

4)预制构件钢筋受拉时，约束钢管提供的侧向约束有利于提高搭接强度；预制构件钢筋受压时，约束钢管提供的侧向约束有利于提高填充材料强度和延性，进而提高构件的承载能力及变形能力。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造示意图。

图2为图1中的截面示图，其中(a)、(b)均为a-a截面示图，分别为约束钢管内的不同构造示意图，(c)为b-b截面示图。

图3为本发明实施例2的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造示意图。

图4为图3中的a-a截面示图。

图5为本发明实施例3的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造的各截面视图，其中(a)、(b)均为a-a截面示图，分别为约束钢管内的不同构造示意图，(c)为b-b截面示图。

图6为本发明实施例4的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造的a-a截面示图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

为了更好地理解本发明，以下详细阐述本发明提出的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造的应用实例。

实施例1

参见图1，本发明实施例1的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造，用于预制混凝土剪力墙的边缘构件中纵向钢筋的连接，包括位于上层预制构件2内底部的约束钢管1，该约束钢管1的顶部固定有钢板网或钢丝网3，在约束钢管1外侧设有构造箍筋10，上层预制构件2底部的纵筋4和外露于下部楼层顶面5外的连接纵筋6均插入约束钢管1内且彼此搭接；上层预制构件2与下部楼层顶面5之间设置接缝9，接缝9的高度为20～50mm；约束钢管1内填充有通过上层预制构件2内预留的竖向通长孔洞7浇筑的混凝土8，竖向通长孔洞7内也填充混凝土8，接缝9预先在上层预制构件2安装前铺设高强座浆材料或预留空隙后由混凝土8流入填充；待混凝土8强度达到要求后即可实现上、下层预制构件纵筋的搭接连接，进而满足传力要求。

参见图2，本实施例中，约束钢管可为矩形钢管1a(如图2中(a)所示)，矩形钢管1a外边缘至预制构件边缘的距离为25～40mm，钢管壁厚为1～4mm；矩形钢管1a内沿剪力墙厚度方向设置拉筋以提高矩形钢管1a的刚度和约束效果；其中，拉筋沿竖向设置并与约束钢管1a内壁焊接，拉筋直径不小于8mm，间距不大于100mm，且不少于3根。

约束钢管还可为异形钢管1b(如图2中(b)所示)，该异形钢管1b的外轮廓呈凹凸形，凹凸尺寸为30～60mm，以便于与周围混凝土可靠结合，异形钢管1b内设置有拉筋，设置方法与矩形钢管1a相同。

设置于约束钢管1顶部的钢板网或钢丝网3应满足刚度要求，网格尺寸不大于4mm，用于在预制构件生产时阻挡混凝土进入约束钢管1内，以保证预制构件成型时约束钢管1内为空腔，钢板网或钢丝网3应与约束钢管1顶部通过焊接等方式可靠连接。

约束钢管1外侧设置的构造箍筋10，用于拉结和约束钢管1外侧的混凝土层，构造箍筋10的直径不小于8mm，间距不大于50mm。

上层预制构件2内的纵筋4应通过弯折进入约束钢管1内，并呈完全外露状态(外露时能与钢管内混凝土更好地握裹)，弯折斜率不大于1:6(本实施例按1:6)。外露于下部楼层顶面5的连接纵筋6竖直插入约束钢管1内，并与上层预制构件2内外露的纵筋4呈错位搭接状态。

参见图2中(c)，在约束钢管1之上的范围内，上层预制构件2内纵筋4外围设置箍筋12，同时设置拉筋13，拉筋13需同时钩住箍筋12和纵筋4，箍筋12和拉筋13的直径不小于8mm，间距不大于200mm。约束钢管1上部的预制构件2范围内通过预埋的波纹管14形成竖向通长孔洞7，波纹管14应避开约束钢管1上部范围内拉筋13且靠近中心设置。

实施例2

参见图3，本发明实施例2的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造，用于预制混凝土剪力墙的边缘构件中纵向钢筋的连接。与实施例1的不同之处在于：本实施例是通过上层预制构件2底部预留的灌浆孔15和出浆孔16向约束钢管1内灌注超高性能混凝土(即uhpc，ultra-highperformanceconcrete)或高强水泥基灌浆料17，以此替换实施例1中浇筑混凝土的方式；约束钢管1除采用实施例1中所示矩形钢管1a和异形钢管1b外，还可采用焊接组合钢管1c(如图4所示)；当约束钢管1采用矩形钢管1a或异形钢管1b时，约束钢管内的拉筋11还可由与约束钢管等高的隔板代替，隔板壁厚一般与约束钢管壁厚相同，且与约束钢管内壁焊接，根据需要隔板上可开孔以便于钢管内填充材料流通，开孔尺寸不小于50mm；当约束钢管1采用焊接组合钢管1c时，根据上层预制构件2的截面尺寸及配筋构造，可通过矩形钢管和c形钢，焊接组合形成多腔约束钢管，根据需要可在内部钢管壁上开孔以便于钢管内填充材料流通，开孔尺寸不小于50mm。参见图4，本实施例中，焊接组合钢管1c由中部的矩形钢管18和两侧的c形钢19焊接组成，其中中部的矩形钢管18侧壁作为隔板。

实施例3

本发明实施例3的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造，用于预制混凝土柱中纵向钢筋的连接，与实施例1的连接构造形式相同(如图1所示)，不同之处在于：参见图5，本实施例的约束钢管(如图5中(a)、(b)所示，1a、1b分别为矩形钢管和异形钢管)内设置的拉筋011，以及约束钢管上部预制柱范围内的拉筋013(如图5中(c)所示)均为双向布设。矩形钢管1a或异形钢管1b的外边缘至预制构件边缘的距离为25～40mm，钢管壁厚为1～4mm。

实施例4

本发明实施例4的一种用于预制竖向构件的约束钢管搭接连接构造，用于预制混凝土柱中纵向钢筋的连接，与实施例2的连接构造形式相同(如图3所示)，不同之处在于：本实施例的约束钢管采用矩形钢管或异形钢管时，约束钢管内设置的拉筋或隔板011，以及约束钢管上部预制柱范围内的拉筋013均为双向布设，拉筋或隔板011、拉筋013的布设示意与图5中(a)、(b)、(c)相同；参见图6，本实施例的约束钢管采用焊接组合钢管1c时，根据上层预制构件2的截面尺寸及配筋构造，可通过矩形钢管、c形钢、l形钢，焊接组合形成多腔约束钢管，根据需要可在内部钢管壁上开孔以便于钢管内填充材料流通，开孔尺寸不小于50mm，具体地，本实施例的焊接组合钢管1c由中部的矩形钢管18、两侧的c形钢19和角部的l形钢20焊接组成，其中矩形钢管和c形钢相应的壁板作为约束钢管内部的隔板。约束钢管的外边缘至预制构件边缘的距离为25～40mm，钢管壁厚为1～4mm。

综上，按约束钢管内填充料的填充方式细分为以下两种：

第一种：约束钢管之上的预制构件范围设置波纹管，填充料一般采用普通混凝土，通过通长孔洞向约束钢管内浇筑。此时，约束钢管一般采用矩形钢管或异形钢管，约束钢管内一般设置拉筋，波纹管应避开约束钢管上部范围内拉筋且靠近中心设置。当用于预制剪力墙边缘构件时，约束钢管内拉筋沿剪力墙厚度方向设置；当用于预制柱时，约束钢管内拉筋双向设置。

第二种：在约束钢管底部设置灌浆孔，顶部设置出浆孔，填充料一般采用uhpc或高强水泥基灌浆料，从灌浆孔压力注浆。此时，约束钢管内可采用设置拉筋或隔板的矩形或异形钢管，也可采用焊接组合钢管，当采用隔板时或采用焊接组合钢管时，钢管均为多腔形式，应在每个空腔顶部设置出浆孔。当用于预制剪力墙边缘构件时，拉筋或隔板沿剪力墙厚度方向设置，焊接组合钢管一般由中间的矩形钢管和两侧的c形钢焊接组成；当用于预制柱时，拉筋或隔板沿双向设置，焊接组合钢管一般由中间的矩形钢管和两侧的c形钢、角部的l形钢焊接组成。

在本文的描述以及附图中，对本发明的产品和方法描述为特殊的形状、材料或工艺顺序，并且针对一些具体的实施例为了说明的目的提供了一些详细的参数。然而，应该理解这些具体描述并不对本发明的技术方案产生限制作用；也就是说有关形状、材料或工艺顺序的更改和变通仍然被包含在本发明的精神和范围之内。