一种预制多面连接单体、砌体墙体框架及其装配方法

本发明具体涉及一种预制多面连接单体、砌体墙体框架及其装配方法。

背景技术：

1、发展装配式建筑对推进建筑工业化进程至关重要，目前，预制装配式水平构件（像楼板、梁）的发展技术趋于完善，而预制装配式竖向构件（外墙）发展滞缓，相对传统现浇工艺，预制装配式外墙成本高昂，并无市场应用前景。其成本劣势主要有以下原因：

2、现有预制装配式采用外墙整体浇筑工艺，需成本高昂的大型钢模具，且不同建筑设计需要不同类型的大型钢模具，投入成本极大；

3、整片外墙浇筑，预制构件的占地面积大，且预制构件需要长时间的养护来提升强度，这使得预制构件的制备时间长、产品周转率低，增加了周转成本，而采用立模浇筑，虽然可缓解因占地面积大周转率低的问题，但是由于竖向高度大，混凝土在浇筑过程中受重力影响明显，易造成墙板上下强度和弹性模量差异大的问题；

4、整片外墙由于尺寸大，在运输时需限制构件数量、额外增加构件安全保护措施，防止墙板开裂、脱落的问题，这严重影响了运输效率，增加额外的成本；

5、目前整片外墙在现场的连接方式多采用灌浆套筒连接（因为灌浆套筒连接相对安全、质量相对稳定），然而灌浆套筒连接对外墙制作精度和装配精度要求极高，而目前无法实现智能装配的精度要求，所以只能现场通过人力对预制外墙的钢筋进行弯折来实现装配，导致施工工期延长，且灌浆需采用加压施工才可保证灌浆质量，上述皆增加成本。

6、针对上述问题，虽然目前有“标准化建筑外墙尺寸、且该尺寸外墙应用量足够多时会形成成本优势”的方案来降低成本。但实际操作的通用性能缺失，建筑设计追求的是多样性风格，这与标准化构件尺寸相矛盾，未有相关结构构件和处理方式解决二者的矛盾，不能因为标准化构件尺寸能获得成本优势就将所有建筑建造成相同风格，这与建筑本质理念相矛盾，因此，在现有预制装配式外墙技术基础上，标准化构件尺寸行不通。

7、针对预制外墙标准化与建筑多样性的矛盾、周转和运输装配效率低、装配精度要求高等引起的高成本问题，目前，砌体结构多采用人工砌筑方式，效率和施工质量参差不齐，且随人工成本的上升，砌体外墙的低成本优势逐渐降低。

8、现有砌筑形式采用预制砌块间涂抹砂浆层的形式，由于砂浆弹性模量和强度与预制多面连接单体差异较大，因此对砂浆层厚度的均匀性提出了更高的要求。经工程实践和试验研究表明，砂浆层厚度越大，砂浆层的均匀性越差，易造成不均匀沉降，进而引发开裂问题。为此，又提出了机器涂抹，即3d打印砂浆层，来降低砂浆层厚度。实践表明，3d打印虽然可以降低砂浆层厚度，但砂浆层的均匀性差异明显，尤其是喷涂刚开始和喷涂结束位置处的砂浆层，易形成少料或多料的问题，进而影响层间的均匀性；且3d打印对砂浆的质量要求较高，会进一步增加成本。

技术实现思路

1、为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种适用于智能建造的预制装配式砌体墙体框架，以解决上述问题。

2、一种预制多面连接单体，包括块本体，块本体的前侧壁和后侧壁均为外墙平面侧和内墙平面侧，块本体的顶侧、底侧和两端之间加工有四向连接部，每个预制多面连接单体通过四向连接部与其四个方向配置的其他预制多面连接单体之间形成无外接连接缝的卡接连接。

3、作为优选方案：所述四向连接部包括上卡接部，上卡接部包括两条长插槽、两条短插槽和四个第一平面连接部，所述块本体的顶部四周边缘分别加工有所述两条长插槽和两条短插槽，两条长插槽并列设置在块本体顶部的两个长边缘上，两条短插槽并列设置在块本体顶部的两个短边缘上，所述块本体的顶部四个端角处分别加工有一个所述第一平面连接部。

4、作为优选方案：所述四向连接部包括下卡接部，下卡接部包括两条长凸棱、两条短凸棱和四个第二平面连接部，所述块本体的底部四周边缘分别加工有所述两条长凸棱和两条短凸棱，两条长凸棱并列设置在块本体底部的两个长边缘上，两条短插槽并列设置在块本体底部的两个短边缘上，所述块本体底部四个端角处分别加工有一个第二平面连接部，处于纵向相邻位置的两个预制多面连接单体中一个预制多面连接单体通过两条长凸棱和两条短凸棱与其正下方的另一个预制多面连接单体的两条长插槽和两条短插槽插接配合。

5、作为优选方案：所述四向连接部包括第一卡接部和第二卡接部，所述块本体的一端加工有至少一条的第一卡接部，所述块本体的另一端加工有至少一条的第二卡接部，处于横向相邻位置的两个预制多面连接单体中一个预制多面连接单体通过第一卡接部与另一个预制多面连接单体的第二卡接部插接配合。

6、作为优选方案：所述块本体沿其高度方向加工有竖向贯通腔，所述块本体沿其长度方向加工有横向贯通腔，竖向贯通腔与横向贯通腔相连通设置。

7、作为优选方案：竖向贯通腔内设置有中置隔离板，中置隔离板竖直设置在竖向贯通腔的中部，中置隔离板的两端分别与竖向贯通腔的内壁固定连接，竖向贯通腔通过中置隔离板分隔形成竖向双腔结构体。

8、作为优选方案：预制多面连接单体内布置有第一多向限位件和第二多向限位件，多个第一多向限位件布置在竖向贯通腔内，多个第二多向限位件布置在横向贯通腔内；第一多向限位件和第二多向限位件的结构相同，第一多向限位件为第一横向围合钩，第一横向围合钩水平设置，第一横向围合钩与其靠近的竖向贯通腔的内壁之间围合形成配合有纵向钢筋的纵向围合腔，第二多向限位件为第一纵向围合钩，第一纵向围合钩竖直设置，第一纵向围合钩与其靠近的横向贯通腔的内壁之间围合形成配合有横向钢筋的横向围合腔。

9、作为优选方案：预制多面连接单体内布置有多个第三多向限位件，第三多向限位件为一体多向半套体，第三多向限位件包括横向围合半套、连接弧片和纵向围合半套，横向围合半套和纵向围合半套均为二分之一圆形套体，横向围合半套水平设置，纵向围合半套竖直设置，连接弧片的上端与横向围合半套的四分之一圆弧外壁固定连接，连接弧片的下端与纵向围合半套的四分之一圆弧外壁固定连接。

10、利用具体实施方式一或二所述的一种预制多面连接单体组成的砌体墙体框架，包括数根横向钢筋、数根纵向钢筋和多个预制多面连接单体；多个预制多面连接单体由多层横向多面连接结构体形成多空芯框架，多层横向多面连接结构体从上至下依次布置，每层横向多面连接结构体由若干个预制多面连接单体组成，该层横向多面连接结构体中处于横向相邻位置的两个预制多面连接单体中一个预制多面连接单体通过第一卡接部与另一个预制多面连接单体的第二卡接部插接配合；该层横向多面连接结构体中的每个预制多面连接单体的上方对应设置有另一层横向多面连接结构体的一个预制多面连接单体，处于纵向相邻位置的两个预制多面连接单体中一个预制多面连接单体通过两条长凸棱和两条短凸棱与其正上方对应的另一个预制多面连接单体的两条长插槽和两条短插槽插接配合；该层横向多面连接结构体中的每个预制多面连接单体的下方对应设置有第三层横向多面连接结构体的一个预制多面连接单体，处于纵向相邻位置的两个预制多面连接单体中一个预制多面连接单体通过两条长凸棱和两条短凸棱与其正下方的另一个预制多面连接单体的两条长插槽和两条短插槽插接配合，数根横向钢筋沿多空芯框架的长度方向并列穿设在多空芯框架内，数根纵向钢筋沿多空芯框架的高度方向并列穿设在多空芯框架内。

11、一种利用具体方式一、二或三所述的砌体墙体框架实现的装配方法，所述装配方法为将多个预制多面连接单体均分为四层横向多面连接结构体；

12、首先，搭接第一层横向多面连接结构体作为底层结构，该层横向多面连接结构体中处于横向相邻位置的两个预制多面连接单体中一个预制多面连接单体通过第一卡接部与另一个预制多面连接单体的第二卡接部插接配合，插接完毕后，在第一层横向多面连接结构体中顶面上的每个两条长插槽和短插槽内注入预定高度的粘结砂浆，确保粘结砂浆的注入面至长插槽和/或短插槽槽顶高度为槽体总高度的三分之二，然后在第一层横向多面连接结构体上搭接第二层横向多面连接结构体，第二层横向多面连接结构体中的每个长凸棱嵌入粘接在其对应的长插槽内，每个短凸棱嵌入粘接在其对应的短插槽内，再在第二层横向多面连接结构体的顶面上的每个两条长插槽和短插槽内注入预定高度的粘结砂浆，以此类推，完成四层横向多面连接结构体从下至上的搭接过程；

13、其次，四层横向多面连接结构体中处于最顶层的一个预制多面连接单体的竖向贯通腔与其下方处于同列的多个预制多面连接单体的竖向贯通腔相连通形成一个纵向贯通长腔体，四层横向多面连接结构体中每层横向多面连接结构体中多个横向贯通腔依次横向连通形成有一个横向贯通长腔体，将细钢丝或细纤维束在竖向贯通腔中拉直并施加预应力，然后把聚氨酯或者快硬粘结材料灌注入竖向贯通腔，形成预应力墙体框架；

14、然后，将预应力墙体框架运至施工现场，吊装完成后，通过机械臂将纵向钢筋插入预应力墙体框架的纵向贯通长腔体中，根据结构设计要求，每个纵向贯通长腔体内贯穿有若干根纵向钢筋，每根纵向钢筋通过穿设在第一多向限位件、第二多向限位件和/或第三多向限位件上完成在纵向贯通长腔体内的定位过程，每个横向贯通长腔体内贯穿有若干根横向钢筋，每根横向钢筋通过穿设在第一多向限位件、第二多向限位件和/或第三多向限位件上完成在横向贯通长腔体内的定位过程；

15、最后，在预应力墙体框架顶部对预应力墙体框架进行灌浆，灌浆浆体为细骨料混凝土，将预应力墙体框架的每个纵向贯通长腔体和每个横向贯通长腔体全部填充密实后，预应力墙体框架、灌浆浆体、多根纵向钢筋和多根横向钢筋形成结构龙骨。

16、本发明的有益效果在于：

17、一、本发明多个预制多面连接单体横向、纵向搭接形成的砌体墙体框架结构集中解决了四个矛盾点，分别为：

18、第一：装配式外墙需标准化外墙尺寸才能降低成本，因为钢模具的价高导致统一标准化未能普及，需制作太多的钢模具，毫无市场优势。但是结构设计要为建筑设计服务，建筑设计是充满艺术的、是多样的，难以满足建筑多样化的实际建造需求。相比之下，本发明的砌筑，效率能够确保高效率进行，占地面积小，对占地要求低。

19、第二：本发明取消了砌体结构的砂浆层，形成外墙面无砂浆外显的结构形式。

20、第三：由于设置了第一多向限位件、第二多向限位件和第三多向限位件，能够将横向钢筋和纵向钢筋能够按对应预定位置装配，还能够确保各钢筋与各个横向、竖向贯通腔有效分开，无需再增加工序制作钢筋笼；通过预制空芯砌体、搭接砌体使墙体内部形成空腔，然后采用插筋灌浆工艺形成整体。整个过程均可使用机器操作，施工效率高、墙体整体性强，在装配式工艺下可实现“预制等同现浇”的目标，既实现预制装配的高效率、无污染的工业化目标，又解决了预制装配式整体性稳定性欠佳的弊端。

21、本发明适用于智能建造的一种预制装配式砌体墙体框架结构及装配方法，可根据工程要求制备非承重墙、承重墙和剪力墙，解决了现有矛盾，且大幅降低成本，相对现浇体系，成本优势明显，具有广阔的市场应用前景。

22、本发明包括预应力砌体砌筑空心框架技术和插筋灌浆装配技术。该技术可根据不同建筑风格进行预制多面连接单体的搭建拼接，利用预制多面连接单体砌筑集成来实现建造要求，可在较低成本情况下，满足建筑多样性需求；此外，还解决预制过程占地面积大、砂浆层不均匀导致不稳定、钢筋布置繁琐、墙体整体性差、运输过程墙体开裂等问题。