一种单铰钢筋机械套筒连接节点

1.本实用新型涉及装配式建筑施工领域，具体涉及一种新型单铰钢筋机械套筒连接节点。


背景技术：

2.《装配式混凝土结构技术规程》要求：“叠合梁可采用对接连接，梁下部纵向钢筋在后浇段内宜采用机械连接、灌浆套筒连接和焊接连接”。其中机械连接所需的钢筋连接长度较短，但机械连接对构件的制作精准度要求极高，倘若出现偏差，后期纠偏工序极其复杂；而采用焊接连接，焊缝附近有热影响区，该处材质变脆，容易产生焊接残余应力和残余应变，且裂缝易扩展，低温下易脆断。
3.针对这些问题，现有的技术主要为灌浆套筒连接技术，灌浆套筒连接需将钢筋连接的灌浆工序和构件连接的混凝土浇筑分开，施工工艺极其繁琐复杂，精准度要求高，且灌浆套筒造价高昂，不适合大面积使用。施工过程中，灌浆套筒连接容易出现上下连接钢筋不在同一直线上，出现较大偏差。同时，由于施工误差，构件连接处上下横截面不平行，导致上下连接钢筋过长或过短。


技术实现要素：

4.针对上述机械套筒连接方式的不足，本实用新型提供一种造价低廉的新型单铰钢筋机械套筒连接节点，可以避免预制构件与预制构件出筋的连接钢筋不在同一直线上带来的施工误差，可适应上部端部带螺纹钢筋和下部端部带螺纹钢筋的错位连接的偏移，并可实现快速装配节点。
5.为了解决以上技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：
6.一种单铰钢筋机械套筒连接节点，包括半球形端头钢筋、第一端部带螺纹钢筋、外套筒、内套筒、双套筒和第二端部带螺纹钢筋；第一端部带螺纹钢筋和第二端部带螺纹钢筋为预制构件的待连接钢筋；半球形端头钢筋包括钢筋段和半球形端头，钢筋段的直径比半球形端头任一截面的直径小，钢筋段的端部设有半球形端头钢筋螺纹；外套筒为带有通孔的筒体，通孔由外套筒螺纹端、半球形截面和外套筒圆台形截面依次连接形成；外套筒螺纹端在通孔内设有内螺纹，外套筒圆台形截面从通孔外往内截面直径逐渐减少，半球形截面连接外套筒圆台形截面最小直径端和外套筒螺纹端，外套筒螺纹端空心直径大于半球形截面任一截面的直径；半球形端头钢筋从外套筒螺纹端插入，从外套筒圆台形截面伸出，半球形端头钢筋的半球形端头卡在外套筒内，与半球形截面连接，半球形端头钢筋可在外套筒圆台形截面的摆动角度范围内摆动，摆动角为外套筒圆台形截面与中心平面的夹角θ，中心平面为两外套筒圆台形截面交汇点的水平面；半球形端头钢筋和外套筒之间的连接形成在摆动角θ内转动的单铰；摆动角θ的取值为2
°‑
20
°
；内套筒的内侧螺纹与第一端部带螺纹钢筋螺纹连接，内套筒的外侧螺纹与外套筒螺纹端螺纹连接；半球形端头钢筋的半球形端头钢筋螺纹和第二端部带螺纹钢筋螺纹分别与双套筒的第一双套筒螺纹端和第二双套筒螺
纹端螺纹连接。
7.为进一步实现本实用新型目的，优选地，所述的半球形端头钢筋螺纹满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求。
8.优选地，所述的第一端部带螺纹钢筋和和第二端部带螺纹钢筋满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求；双套筒的第一双套筒螺纹端和第二双套筒螺纹端的长度、丝扣间距满足《钢筋机械连接技术规程》的要求。以保证端部带螺纹钢筋与双套筒连接的强度，并有足够的强度来保证钢筋间的传力，同时根据实际情况，下部端部带螺纹连接钢筋的螺纹攻丝段长度，以避免由于施工带来的上部和下部连接钢筋过短产生误差的影响。
9.优选地，所述的第一端部带螺纹钢筋的螺纹长度大于内套筒的第一双套筒螺纹端长度；第二端部带螺纹钢筋的螺纹攻丝段长度大于第二双套筒螺纹端的长度；以保证端部带螺纹钢筋与内套筒连接的强度，并有足够的强度来保证钢筋间的传力。
10.优选地，所述的半球形端头的最大直径大于外套筒的外套筒圆台形截面的最小圆截面直径，且至少超过6mm；以保证半球形钢筋能够卡在外套筒的锥形斜面，不会被拔出，并有足够的强度来保证钢筋的传力。
11.优选地，所述的内套筒的外侧螺纹以及内侧螺纹和外套筒螺纹端的长度、丝扣间距满足《钢筋机械连接技术规程》要求。
12.优选地，所述的外套筒通过热轧成形制备；外套筒圆台形截面通过车床加工出锥形斜面形成；外套筒螺纹端常通过车削、铣削、攻丝、套丝、磨削、研磨和旋风切削加工成型；半球形截面通过热轧成形制备成型。
13.优选地，半球形端头钢筋的半球形端头的最大圆截面与内套筒之间的距离为2
‑
10mm。
14.优选地，双套筒的第一双套筒螺纹端与第二双套筒螺纹端之间的最短距离为双套筒间隙，双套筒间隙的长度为2
‑
30mm。
15.半球形端头钢筋从外套筒的带螺纹端插入，从外套筒的锥形斜面端伸出，使到外套筒限制约束着半球形端头钢筋；上部端头带螺纹钢筋通过螺纹与内套筒相连；内套筒通过外侧螺纹与外套筒带螺纹端相连，完成上部连接；半球形端头钢筋的螺纹端部通过螺纹与双套筒一端相连；下部端头带螺纹钢筋通过螺纹与双套筒另一端相连，完成整体连接。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
17.1、外套筒提供圆锥台截面和半球形截面，使得半球形端头连接钢筋可以在外套筒与半球形端头连接钢筋接触处旋转，有一定活动范围，这样能够适应上部端部带螺纹钢筋和下部端部带螺纹钢筋的错位连接。
18.2、本实用新型的单铰钢筋机械套筒连接节点中半球形端头钢筋和外套筒之间的连接形成在摆动角θ内转动的单铰；半球形端头钢筋可在外套筒内旋转，更容易满足施工偏差，确保节点安全受力的同时使得操作更为简单，摆动角θ达到2
°‑
20
°
较宽的范围，解决预制构件出筋对接施工偏量范围内的连接。
19.3、本实用新型可通过预留下部连接钢筋螺纹长度和双套筒螺纹长度，避免构件连接处上下横截面不平行导致上部端部带螺纹钢筋和下部端部带螺纹钢筋过长或过短带来的影响。
20.4、本实用新型的造价对于目前预制构件连接的灌浆套筒而言低，同时针对钢筋搭
接的后浇段方式受力更加可靠，运用范围更广，且后浇区域少，工业化程度更高。
21.5、本实用新型通过双套筒连接半球形端头连接钢筋和下部端部带螺纹钢筋，施工时可实现节点的快速装配。
附图说明
22.图1为单铰钢筋机械套筒连接节点的结构示意图。
23.图2为图1中半球形端头钢筋的俯视图。
24.图3为图2的半球形端头钢筋中心线剖面图。
25.图4为图1中第一端部带螺纹钢筋的剖面示意图。
26.图5为图1中第二端部带螺纹钢筋的剖面示意图。
27.图6为图1中外套筒的俯视图。
28.图7为图6中外套筒中心线的剖面图。
29.图8为图1中内套筒的俯视图
30.图9为图8的内套筒中心线剖面图。
31.图10为图1双套筒的俯视图。
32.图11为图10的双套筒中心线剖面图。
33.图12为本实用新型的单铰钢筋机械套筒连接节点的应用实例正视图示意图。
34.图13为本实用新型的单铰钢筋机械套筒连接节点的应用实例俯视图示意图。
35.图中示出：半球形端头钢筋1、钢筋段11、半球形端头12、半球形端头钢筋螺纹13、第一端部带螺纹钢筋2、外套筒3、外套筒圆台形截面31、外套筒螺纹端32、半球形截面33、内套筒4、外侧螺纹41、内侧螺纹42、双套筒5、第一双套筒螺纹端51、第二双套筒螺纹端52、第二端部带螺纹钢筋6、预制梁7。
具体实施方式
36.为更好地支持本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的实施方式不限如此。
37.如图1所示，一种单铰钢筋机械套筒连接节点，包括半球形端头钢筋1、第一端部带螺纹钢筋2、外套筒3、内套筒4、双套筒5和第二端部带螺纹钢筋6；第一端部带螺纹钢筋2和第二端部带螺纹钢筋为预制构件的待连接钢筋，半球形端头钢筋包括钢筋段11和半球形端头12，钢筋段11的截面直径比半球形端头12任一截面的直径小，钢筋段11的端部设有半球形端头钢筋螺纹13；外套筒3为带有通孔的筒体，通孔由外套筒螺纹端32、半球形截面33和外套筒圆台形截面31依次连接形成；外套筒螺纹端32在通孔内设有内螺纹，外套筒圆台形截面31从通孔外往内截面直径逐渐减少，半球形截面33连接外套筒圆台形截面31最小直径端和外套筒螺纹端32，外套筒螺纹端32空心直径大于半球形截面33任一截面的直径；半球形端头钢筋1从外套筒螺纹端32插入，从外套筒圆台形截面31伸出，半球形端头钢筋1的半球形端头12卡在外套筒3内，与半球形截面33连接，半球形端头钢筋1可在外套筒圆台形截面31的摆动角度范围内摆动，摆动角为外套筒圆台形截面31与中心平面的夹角θ，中心平面为两外套筒圆台形截面31交汇点的水平面；半球形端头钢筋1和外套筒3之间的连接形成在摆动角θ内转动的单铰；摆动角θ的取值为2
°‑
20
°
；内套筒4的内侧螺纹42与第一端部带螺纹
钢筋2螺纹连接，内套筒4的外侧螺纹41与外套筒螺纹端32螺纹连接；半球形端头钢筋1的半球形端头钢筋螺纹13和第二端部带螺纹钢筋螺纹6分别与双套筒5的第一双套筒螺纹端51和第二双套筒螺纹端52螺纹连接。
38.所述的半球形端头钢筋螺纹13、第一端部带螺纹钢筋2和和第二端部带螺纹钢筋6的加工要满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求。
39.所述的双套筒5的第一双套筒螺纹端51、第二双套筒螺纹端52、外套筒螺纹端32、内套筒4的外侧螺纹41和内侧螺纹42的加工同样要满足应满足《钢筋机械连接技术规程》对套筒的螺纹的长度、丝扣间距要求。
40.所述的第一端部带螺纹钢筋2的螺纹攻丝段长度大于内套筒3的长度；第二端部带螺纹钢筋6的螺纹攻丝段长度大于第二双套筒螺纹端52的长度。
41.所述的第一端部带螺纹钢筋2的螺纹长度大于内套筒3的第一双套筒螺纹端51长度；第二端部带螺纹钢筋6的螺纹攻丝段长度大于第二双套筒螺纹端52的长度。
42.所述的半球形端头12的最大直径大于外套筒3的外套筒圆台形截面31的最小圆截面直径，且至少超过6mm，以保证半球形端头12能够卡在外套筒3的锥形斜面，不会被拔出，并有足够的强度来保证钢筋的传力。
43.如图1和2所示，半球形端头12直径大于外套筒3的31套筒圆台形截面的开口直径，且至少超过6mm，以保证半球形端头12能够卡在外套筒3的锥形斜面，不会被拔出，并有足够的强度来保证钢筋的传力。
44.如图3和4所示，第一端部带螺纹钢筋2或第二端部带螺纹钢筋6，第一端部带螺纹钢筋2的螺纹攻丝段长度大于内套筒3的长度，以保证端部带螺纹钢筋2与内套筒3连接强度，并有足够的强度来保证钢筋间的传力；第二端部带螺纹钢筋6的螺纹攻丝段长度大于双套筒5的长度，以保证端部带螺纹钢筋6与双套筒5连接强度，并有足够的强度来保证钢筋间的传力。
45.如图5和6所示，外套筒3需按连接钢筋的直径确定其尺寸，由模具热轧成形，壁厚均匀，随后通过车床加工出锥形斜面及螺纹。所述的外套筒3通过热轧成形制备；外套筒圆台形截面31通过车床加工出锥形斜面形成；外套筒螺纹端32常通过车削、铣削、攻丝、套丝、磨削、研磨和旋风切削加工成型；半球形截面33通过热轧成形制备成型。
46.如图7和8所示，内套筒4外侧和内侧均设有连接螺纹，分别为外侧螺纹41和内侧螺纹42；外侧螺纹41用于连接外套筒3，内侧螺纹42用于连接端部带螺纹钢筋2，保证有效的钢筋机械连接。半球形端头钢筋的半球形端头12的最大圆截面与内套筒之间的距离为2
‑
10mm。
47.如图9和10所示，双套筒5一端设有第一双套筒螺纹端51，用于连接第二端部带螺纹钢筋6，另一端设有第二双套筒螺纹端52，用于连接半球形端头钢筋1的钢筋段11。双套筒的第一双套筒螺纹端与第二双套筒螺纹端之间的最短距离叫双套筒间隙，双套筒间隙的取值范围为2
‑
30mm。
48.外套筒3具有圆台形截面31，可供半球形端头钢筋在圆台形截面31处绕半球形端头12在摆动角范围内摆动。半球形端头钢筋1通过内套筒与外套筒和第一端部螺纹钢筋2在同一直线上连接，半球形端头钢筋1在圆台形截面31处可在摆动角范围内摆动，旋转的半球形端头钢筋1通过双套筒与第二端部带螺纹钢筋6连接，这样就实现第一端部带螺纹钢筋2
和下第二端部带螺纹钢筋6之间进行错位连接，这样就能降低施工精度的要求。
49.实施例
50.叠合梁可采用对接连接，梁下部纵向钢筋在后浇段内宜采用机械连接、灌浆套筒连接和焊接连接，其中机械连接所需的钢筋连接长度较短，但机械连接对构件的制作精准度要求极高，倘若出现偏差，后期纠偏工序极其复杂；而采用焊接连接，焊缝附近有热影响区，该处材质变脆，容易产生焊接残余应力和残余应变，且裂缝易扩展，低温下易脆断。针对这些问题，现有的技术主要为灌浆套筒连接技术，灌浆套筒连接需将钢筋连接的灌浆工序和构件连接的混凝土浇筑分开，施工工艺极其繁琐复杂，精准度要求高，且灌浆套筒造价高昂，不适合大面积使用。施工过程中，灌浆套筒连接容易出现上下连接钢筋不在同一直线上，出现较大偏差。同时，由于施工误差，构件连接处上下横截面不平行，导致上下连接钢筋过长或过短。
51.针对上述机械套筒连接方式精准度要求高和造价高昂的不足，本实用新型提供一种装配式单铰钢筋机械套筒连接节点，形成可在摆动角范围内摆动，可摆动角度大，可以避免上下连接钢筋不在同一直线上带来的施工误差和待连接钢筋过长或过短带来的误差，同时采用双套筒连接可实现快速装配节点。
52.如图12和图13所示，预制梁7有上部纵筋和下部纵筋，上部两根纵筋是吊装后插入的通长纵筋，下部纵筋是预制试件伸出现浇部分的待连接纵筋，图12和图13中有四根待连接纵筋，需要两个本实用新型的连接节点将它们两两相连，同时，下部待连接纵筋为预制梁7的受拉纵筋，用于承受试件所受弯矩。项目现场将对应的预制梁7的两个预制构件分别吊装至设计指定位置，将下部待连接纵筋放置在同一轴线上，定位复核无误后开始装配节点。先将半球形端头钢筋1从外套筒螺纹端32插入，从外套筒圆台形截面31伸出，使得外套筒3限制约束着半球形端头钢筋1。将内套筒4的内侧螺纹42与第一端部带螺纹钢筋2的螺纹拧紧，然后将内套筒4的外侧螺纹41与外套筒螺纹端32拧紧。完成上部节点连接。半球形端头钢筋1的半球形端头钢筋螺纹13和第二端部带螺纹钢筋的螺纹分别与双套筒5的第一双套筒螺纹端51和第二双套筒螺纹端52分别拧紧，完成下部节点的连接，从而装配完成，完成整个连接节点的施工。
53.现有的技术主要为灌浆套筒连接技术，灌浆套筒连接需将钢筋连接的灌浆工序和构件连接的混凝土浇筑分开，施工工艺极其繁琐复杂，精准度要求高，且灌浆套筒造价高昂，不适合大面积使用。施工过程中，灌浆套筒连接容易出现上下连接钢筋不在同一直线上，出现较大偏差。同时，由于施工误差，构件连接处上下横截面不平行，导致上下连接钢筋过长或过短。为了克服现有技术的缺点，本实用新型节点可在摆动角范围内摆动使得上下钢筋能够错位连接，所以施工精读要求就低，可以大范围推广，比现在的灌浆套筒连接要好。
54.在装配式双铰钢筋机械套筒连接节点中，半球形端头钢筋1的半球形端头12被限制约束在外套筒3和内套筒4组成的组合套筒内，通过内外套筒的组合作用，使得两个半球形端头钢筋的端头被限制约束在外套筒和内套筒组成的组合套筒内，形成可在摆动角范围内摆动的单铰。通过双套筒的组合作用，施工时可快速装配节点。本实用新型节点造价低廉，施工精度要求低。
55.最后应说明的是：本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本
领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。