本發(fā)明涉及一種裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接方法。

背景技術(shù)：

建筑行業(yè)的工業(yè)化已成為我國建筑業(yè)發(fā)展的方向，在建筑業(yè)工業(yè)化的過程中，將建筑物以現(xiàn)場施工建造為主的現(xiàn)狀轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨S化預(yù)制，現(xiàn)場裝配方式建造的形式就成為必然。目前，我國極大部分的建筑物都是采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土技術(shù)建造。隨著裝配式混凝土技術(shù)的推廣應(yīng)用，為了保證裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)性能上不低于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，我國也制定相應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，包括從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到構(gòu)件預(yù)制和現(xiàn)場施工等方面，基本思路是將現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)過合理的拆分、工廠預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)場拼裝等環(huán)節(jié)。其中拆分有利于工廠預(yù)制，也要有利于現(xiàn)場拼裝，且拼裝后的結(jié)構(gòu)要滿足結(jié)構(gòu)的安全性和功能性要求。為此，出現(xiàn)了多種形式的拆分及拼裝連接方式，其連接方式直接影響到施工速度及結(jié)構(gòu)安全性，更受到廣泛的關(guān)注。目前常用的連接方式有套筒灌漿連接方式、漿錨搭接連接方式，其中以套筒灌漿連接方式應(yīng)用最多，套筒灌漿連接方式是用注漿和錨固方式相結(jié)合，將由于拆分而被斷開的結(jié)構(gòu)鋼筋在拼接斷面處重新連接起來。具體做法是將斷開鋼筋的一端作為母端，在鋼筋端頭加工成螺紋，與鋼套筒的一端相連接，鋼套筒為一端與鋼筋螺紋相連，另一端開口且筒身上設(shè)有注漿孔的圓筒，圓筒開口端直徑大于鋼筋，開口作為母端的入口定位于預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)位置上；鋼筋被斷開的另一端在構(gòu)件預(yù)制時(shí)外伸一段鋼筋，伸出鋼筋的長度小于或等于鋼套筒的連接長度，在現(xiàn)場拼裝時(shí)作為預(yù)制混凝土構(gòu)件的連接公端，將外伸鋼筋插入鋼套筒的開口端，在全部鋼筋相連接，構(gòu)件按設(shè)計(jì)就位后，通過預(yù)留的注漿孔往鋼套筒內(nèi)注入連接膠，將鋼筋重新連接成整體，同時(shí)也使預(yù)制構(gòu)件連接成整體。

套筒灌漿連接方式在實(shí)踐中存在的主要缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)，其一是鋼套筒尺寸大，減少了混凝土保護(hù)層；其二是注漿質(zhì)量無法保證，尤其在水平構(gòu)件的連接時(shí)更無法保證注漿的飽滿度；其三是錨固膠的耐久性尚未得到實(shí)踐驗(yàn)證，連接長期可靠性存疑，最后就是當(dāng)截面鋼筋用量多的條件下，連接工藝復(fù)雜，施工速度慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服已有裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接方式的工藝復(fù)雜、可靠性較差的不足，本發(fā)明提供一種工藝簡化、可靠性較好的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接方法，通過鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器直接采用機(jī)械方法將鋼筋進(jìn)行連接，鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器不影響鋼筋的保護(hù)層厚度，可減少因裝配連接對混凝土保護(hù)層的減小；還可以不必預(yù)留外伸的連接鋼筋，使預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸與吊裝更方便。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接方法，包括以下步驟：

1).制作鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器，所述鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器包括底板、傳力側(cè)板和封閉側(cè)板，所述傳力側(cè)板對稱設(shè)置在所述底板的兩側(cè)，所述底板一端設(shè)置所述封閉側(cè)板，所述底板另一端為開口，所述傳力側(cè)板的上端與所述鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的頂部相接，所述鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的頂部設(shè)有與鋼筋一端連接的鋼筋連接孔，所述底板上設(shè)有螺栓連接孔；

2).鋼筋與鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器一端連接；

3).按設(shè)計(jì)要求在構(gòu)件中定位鋼筋及鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器，并在構(gòu)件連接端面設(shè)置抗剪槽，澆筑混凝土形成預(yù)制構(gòu)件；

4).選擇鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器間的連接螺栓；

5).待預(yù)制構(gòu)件制作完成并運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝時(shí)，將兩個(gè)預(yù)制構(gòu)件的連接端面貼合并對齊，這時(shí)兩個(gè)預(yù)制構(gòu)件上的鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器端面也應(yīng)是全部貼合并對齊的；

6).將螺栓穿過鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器上的螺栓連接孔并擰緊至預(yù)定扭矩，依次將所有鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器通過螺栓連接完后，兩個(gè)預(yù)制構(gòu)件也被連接到了一起。

進(jìn)一步，所述方法還包括以下步驟：7).采用水泥砂漿灌漿料將鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器處的空隙填滿。

優(yōu)選的，所述鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器還包括頂板，所述頂板與底板之間對稱兩側(cè)設(shè)置所述傳力側(cè)板，所述頂板與底板之間一端設(shè)置所述封閉側(cè)板，所述頂板與底板之間另一端為開口，所述頂板上設(shè)有與鋼筋一端連接的鋼筋連接孔。按照該方案，鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器呈等腰梯形；所述頂板在必要時(shí)也可以舍棄，將兩塊傳力側(cè)板頂部直接相連形成頂部，此時(shí)鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器呈等腰三角形狀。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：保證鋼筋斷開后重新連接的機(jī)械性能不變，也就是控制各連接環(huán)節(jié)的強(qiáng)度，以確保連接的可靠性與安全性不低于整根鋼筋。本發(fā)明的核心是應(yīng)用鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器于各種混凝土結(jié)構(gòu)中的不同連接截面，解決鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的埋設(shè)及連接，其特點(diǎn)是可保證連接鋼筋兩端的力作用線保持非偏離狀態(tài)，且能夠傳遞鋼筋的拉力和壓力。

建立在現(xiàn)行鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范基礎(chǔ)之上的，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，就可確定需要連接的鋼筋，以鋼筋標(biāo)稱直徑作為連接的基本參量進(jìn)行連接設(shè)計(jì)，在工廠將鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器及構(gòu)件鋼筋一端連接，并完成構(gòu)件預(yù)制；在工程現(xiàn)場可直接用螺栓將兩端相連接。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：通過鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器直接采用機(jī)械方法將鋼筋進(jìn)行連接，鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器不影響鋼筋的保護(hù)層厚度，可減少因裝配連接對混凝土保護(hù)層的減小；還可以不必預(yù)留外伸的連接鋼筋，使預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸與吊裝更方便。

附圖說明

圖1是一種鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器正視圖。

圖2是一種鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器側(cè)視圖。

圖3是鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器頂板剖口焊縫示意圖。

圖4是另一種鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的示意圖。

圖5是預(yù)制混凝土柱—柱連接示意圖。

圖6是預(yù)制混凝土梁—柱連接示意圖。

圖7是預(yù)制混凝土主梁—次梁連接示意圖。

圖8是預(yù)制混凝土墻—墻連接示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參照圖1～圖8，一種裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接方法，包括以下步驟：

1).根據(jù)鋼筋的直徑d確定鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的受力鋼板厚度，設(shè)計(jì)、制作鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器；

所述鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器包括頂板2、底板5、傳力側(cè)板3和封閉側(cè)板9，所述頂板2與底板5之間對稱兩側(cè)設(shè)置所述傳力側(cè)板3，所述頂板2與底板3之間一端設(shè)置所述封閉側(cè)板9，所述頂板2與底板5之間另一端為開口10；所述頂板2上設(shè)有與鋼筋一端連接的鋼筋連接孔1，所述底板5上設(shè)有螺栓連接孔4。按照該方案，鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器呈等腰梯形，如圖1所示。所述頂板3在必要時(shí)也可以舍棄，將兩塊傳力側(cè)板頂部直接相連形成頂部，此時(shí)鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器呈等腰三角形狀，如圖4所示。

鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器及連接螺栓的基本要求：

1.1)鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的鋼材抗拉fy、抗剪強(qiáng)度fv不能小于所連接鋼筋材料相應(yīng)的強(qiáng)度f及fvv；連接用的螺栓的材料抗拉fy′、抗剪強(qiáng)度fv′必須大于所連接鋼筋材料相應(yīng)的強(qiáng)度。以d表示所連接鋼筋的公稱直徑，也作為螺栓的公稱直徑；

1.2)鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的連接內(nèi)外表面作壓痕處理，以增加連接面間的摩擦力以及與混凝土間的粘結(jié)力；

1.3)連接螺栓7采用8.8級高強(qiáng)螺栓；

1.4)當(dāng)d<20mm時(shí)，取鋼筋連接孔孔徑d＝d+2～3mm，鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器頂板厚度取t；

1.5)當(dāng)d≥20mm時(shí)，與鋼筋連接孔應(yīng)按附圖3的方式采用剖口形式；

1.6)傳力側(cè)板厚度取k；螺栓連接孔孔徑取d，連接孔中心至各側(cè)邊的最小有效距離為j，底板厚度t＝t+(2～5)mm；鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器凈高取l>l1(l1為高強(qiáng)連接螺栓總長，按螺栓標(biāo)準(zhǔn)確定；

1.7)鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器加工中各板間均采用雙面角焊連接；鋼筋混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)滿足現(xiàn)行混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，內(nèi)力轉(zhuǎn)換器外邊緣的混凝土保護(hù)層厚度可小于鋼筋混凝土保護(hù)層厚度。

2).鋼筋與鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器一端連接，比如采用焊接(連接焊縫8)。

3).按設(shè)計(jì)要求在構(gòu)件中定位鋼筋及鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器，并在構(gòu)件連接端面設(shè)置抗剪槽，澆筑混凝土形成預(yù)制構(gòu)件。

4).選擇鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器間的連接螺栓，采用高強(qiáng)度螺栓，且單根鋼筋的連接螺栓承壓型考慮，多根鋼筋聯(lián)合鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的按摩擦型考慮。

5).待預(yù)支構(gòu)件的制作完成并運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝時(shí)，將兩個(gè)預(yù)制構(gòu)件的連接端面貼合并對齊，這時(shí)兩個(gè)預(yù)制構(gòu)件上的鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器端面也是全部貼合并對齊的。

6).將螺栓穿過鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器上的預(yù)留孔并擰緊至預(yù)定扭矩，依次將所有鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器通過螺栓連接完后，兩個(gè)預(yù)制構(gòu)件也被連接到了一起。

7).采用水泥砂漿灌漿料將鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器處的空隙填滿，此步驟可以在連接完畢后進(jìn)行，也可在結(jié)構(gòu)整體施工完畢后進(jìn)行。

現(xiàn)以連接鋼筋公稱直徑d<20mm的預(yù)制混凝土柱-柱連接為例說明本發(fā)明的具體施方案，梁-柱連接、主梁-次梁連接、預(yù)制混凝土墻-墻，以及鋼筋公稱直徑d≥20mm的情況也可采用類似方法：

(1).當(dāng)d<20mm時(shí)，頂板的連接孔孔徑d＝d+2mm，頂板厚度取t＝10～15mm；傳力側(cè)板厚度取k＝5～8mm及k＝1～3mm，；螺栓連接孔孔徑取d＝d+2mm，底板厚度t＝t+(2～5)mm；鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器凈高取l>l1(l1取高強(qiáng)連接螺栓總長，按螺栓標(biāo)準(zhǔn)確定)；鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器加工中各板間均采用雙面角焊連接，鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器也可整體鑄造而成；鋼筋混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)滿足現(xiàn)行混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，內(nèi)力轉(zhuǎn)換器外邊緣的混凝土保護(hù)層厚度可小于鋼筋混凝土保護(hù)層厚度；鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器采用鋼材制成，按設(shè)計(jì)加工制作鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器。

鋼筋公稱直徑d≥20mm的情況也采用此方法，連接口應(yīng)采用圖3形式。

(2).將受力鋼筋6端頭置入頂板上的鋼筋連接孔1中并將其與鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器頂板焊接。

(3).如圖5所示，在預(yù)制柱上下端面分別預(yù)留抗剪鍵12及抗剪鍵槽13，按設(shè)計(jì)要求定位鋼筋6及鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器15，澆筑混凝土形成預(yù)制柱，并保證在澆筑時(shí)鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器內(nèi)不會被混凝土填充，為下一步用螺栓連接留出操作空間。

當(dāng)為預(yù)制混凝土梁-柱連接時(shí)，如圖6所示，在預(yù)制柱16側(cè)面設(shè)置牛腿17，在預(yù)制梁18兩端設(shè)置與預(yù)制柱牛腿處相對應(yīng)的接口19；在預(yù)制梁與預(yù)制柱上分別按設(shè)計(jì)定位鋼筋6及鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器15；預(yù)制柱上的牛腿及預(yù)制梁端的接口參照現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)牛腿配筋形式；預(yù)制柱牛腿上，與鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器連接的鋼筋需錨固于預(yù)制柱內(nèi)，錨固長度及形式參照現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范；澆筑混凝土形成預(yù)制柱，并保證在澆筑時(shí)鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器內(nèi)不會被混凝土填充。

當(dāng)為預(yù)制混凝土主梁-次梁連接時(shí)，如圖7所示，在預(yù)制主梁20側(cè)面設(shè)置牛腿21，在預(yù)制次梁22兩端設(shè)置與預(yù)制主梁牛腿處相對應(yīng)的接口23；在預(yù)制主梁與預(yù)制次梁上分別按設(shè)計(jì)定位鋼筋6及鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器15；預(yù)制主梁上的牛腿接口參照現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)牛腿配筋形式；預(yù)制主梁牛腿上，與鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器連接的鋼筋需錨固于預(yù)制柱內(nèi)，錨固長度及形式參照現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范；澆筑混凝土形成預(yù)制主梁及次梁，并保證在澆筑時(shí)鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器內(nèi)不會被混凝土填充。

當(dāng)預(yù)制混凝土墻-墻連接時(shí)，如圖8所示，在預(yù)制墻上下端面分別預(yù)留抗剪鍵26及抗剪鍵槽27，按設(shè)計(jì)定位鋼筋6及鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器15，澆筑混凝土形成預(yù)制墻，并保證在澆筑時(shí)鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器內(nèi)不會被混凝土填充，如圖7所示。

(4).選擇鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器間的連接螺栓7，采用高強(qiáng)度螺栓，且單根鋼筋的連接螺栓按承壓型考慮，多根鋼筋聯(lián)合鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的按摩擦型考慮；螺栓長度按鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器及螺栓標(biāo)準(zhǔn)確定，其中總長l1＝2t+2×(螺母高度+墊片)+20mm。

(5).將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)送至現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，如圖5所示，拼裝前需在下部的預(yù)制柱14端面先鋪設(shè)一層高強(qiáng)度砂漿，隨后起吊上部預(yù)制柱11，并垂直向下擱置在下部預(yù)制柱上，使上下預(yù)制柱的連接端面貼合且鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器分別兩兩對齊。

當(dāng)為預(yù)制混凝土梁-柱連接時(shí)，如圖6所示，現(xiàn)場拼裝前需在預(yù)制柱牛腿17處先鋪設(shè)一層高強(qiáng)度砂漿，隨后起吊預(yù)制梁18，并垂直向下擱置于預(yù)制柱牛腿處，使牛腿截面貼合且鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器分別兩兩對齊。

當(dāng)為預(yù)制混凝土主梁—次梁連接時(shí)，如圖7所示，現(xiàn)場拼裝前需在預(yù)制主梁牛腿21處先鋪設(shè)一層高強(qiáng)度砂漿，隨后起吊預(yù)制次梁22，并垂直向下擱置于預(yù)制主梁牛腿處，使牛腿截面貼合且鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器分別兩兩對齊。

當(dāng)預(yù)制混凝土墻-墻連接時(shí)，如圖8所示，現(xiàn)場拼裝前需在下部的預(yù)制墻25端面先鋪設(shè)一層高強(qiáng)度砂漿，隨后起上部預(yù)制墻24，并垂直向下擱置于下部預(yù)制墻上，使上下預(yù)制混凝土墻的連接端面貼合且鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器分別兩兩對齊。

(6).將螺栓7放入鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器15中，按高強(qiáng)螺栓的預(yù)緊力要求，將連接面兩側(cè)的鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器螺栓孔用螺栓相連，連接時(shí)控制扭矩t0≮0.132pd(其中p為螺栓預(yù)緊拉力值，由高強(qiáng)螺栓標(biāo)準(zhǔn)按直徑取值)。

(7).檢查連接面上每根鋼筋的連接螺栓均達(dá)到控制扭矩的要求后，用高強(qiáng)度砂漿填充鋼筋內(nèi)力轉(zhuǎn)換器的腔體，此步驟也可待所有連接面完成連接后一并進(jìn)行。