本發(fā)明涉及模塊化建筑領(lǐng)域，尤其涉及一種混凝土模塊豎向連接體系及施工方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程的加速和人們對高品質(zhì)住宅需求的提升，傳統(tǒng)的施工方式已經(jīng)不能滿足快速、高效、可持續(xù)發(fā)展的需求，而模塊化建筑作為一種新興的建筑方式，正逐漸受到人們的青睞。模塊化建筑的主要理念是在建筑設(shè)計的過程中，將建筑體分解成為若干個獨(dú)立的空間，以這些獨(dú)立空間建筑為模塊，在工廠中進(jìn)行對應(yīng)模塊的制作，最后在施工現(xiàn)場進(jìn)行整體拼接的一個過程。模塊化建筑相對于傳統(tǒng)建筑，有著多方面的優(yōu)勢，例如擁有更高的空間多樣性和靈活性、便于運(yùn)輸、拆裝簡單、可以有效降低施工現(xiàn)場的污染，是建筑工業(yè)化的重要發(fā)展方向。由于模塊化建筑是由單獨(dú)的模塊單元組裝而成，因此上下模塊單元間的穩(wěn)定連接是保證結(jié)構(gòu)整體性和抗震性能的關(guān)鍵，對于模塊化建筑的安全性起著決定性作用。

2、模塊化建筑也經(jīng)常被稱為modular?in?construction(縮寫為mic)，一種模塊化建筑由于抗震設(shè)防要求較高，目前工程應(yīng)用中mic連接構(gòu)造的剪力墻全部采用現(xiàn)澆，整體性好，安全可靠，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，但現(xiàn)澆剪力墻為承重結(jié)構(gòu)，預(yù)制模塊的墻體不受力，造成了材料的浪費(fèi)，并占用建筑空間。另一種模塊化建筑連接構(gòu)造的剪力墻基本預(yù)制，采用鋼筋搭接的方式連接，有一面模塊的墻體為承重結(jié)構(gòu)，使用更少的材料，占用更少的建筑空間，但這種模塊化建筑采用鋼筋搭接的方式，與國家規(guī)范不允許所有豎向鋼筋在同一高度搭接的要求相違背，故使用范圍受限。

3、根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，預(yù)制剪力墻豎向連接可以分為灌漿套筒剪力墻體系、漿錨連接體系和縱肋疊合剪力墻體系等。灌漿套筒剪力墻體系通過將鋼筋插入金屬套筒，在套筒縫隙中灌入高強(qiáng)灌漿料實(shí)現(xiàn)墻體的連接，漿錨搭接是在預(yù)制構(gòu)件中預(yù)留孔洞，受力鋼筋分別在孔洞內(nèi)外通過間接搭接形式實(shí)現(xiàn)鋼筋間應(yīng)力傳遞，縱肋疊合剪力墻體系中，墻板下部預(yù)制空腔內(nèi)的豎向連接鋼筋外露，端部呈環(huán)形，墻板頂預(yù)留的環(huán)形豎向連接鋼筋在裝配時沿導(dǎo)筋槽插入預(yù)制空腔內(nèi)，澆筑混凝土后形成錨環(huán)搭接連接，形成整體疊合墻體結(jié)構(gòu)。灌漿套筒剪力墻體系雖然傳力明確，但安裝精度要求較高，在施工時需要將鋼筋逐根插入套筒，難度較大，往往需要反復(fù)調(diào)整，同時套筒灌漿飽滿度缺乏有效的檢測辦法，安全隱患大。漿錨搭接的適用范圍較廣，連接牢固，但其施工難度也相對較大?？v肋疊合剪力墻體系雖然避免了套筒灌漿連接的安全隱患，但其工藝要求和材料成本較高，施工工序繁雜?，F(xiàn)有技術(shù)中一種模塊化建筑，中間現(xiàn)澆部分布置有鋼筋網(wǎng)片，再澆筑混凝土形成剪力墻，兩側(cè)模塊的預(yù)制墻體不參與受力，造成了材料的浪費(fèi)，并占用了建筑空間。現(xiàn)有技術(shù)中另一種模塊化建筑，只有較厚的模塊預(yù)制墻體參與受力，較薄的模塊預(yù)制墻板不參與受力，在較厚預(yù)制墻板的下部內(nèi)凹平臺處，上模塊預(yù)制墻板的露出鋼筋和下模塊預(yù)制墻板的外伸鋼筋搭接，再澆筑混凝土形成墻體，這種構(gòu)造也會造成一定的材料浪費(fèi)，并且與規(guī)范不允許所有豎向鋼筋在同一高度搭接的要求相違背，導(dǎo)致適用范圍小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述存在的問題，本發(fā)明提供了一種混凝土模塊豎向連接體系及施工方法，具體包括：

2、一種混凝土模塊豎向連接體系，包括混凝土模塊和連接件；所述混凝土模塊包括第一模殼和第二模殼；

3、上下相鄰的兩個混凝土模塊的相同一側(cè)的表面分別設(shè)有第一模殼，在所述第一模殼的表面上且沿著所述第一模殼的高度方向開設(shè)至少一個凹槽，當(dāng)所述凹槽數(shù)量為多個時，多個所述凹槽沿著所述第一模殼的長度方向均勻陣列；

4、在所述第一模殼開設(shè)所述凹槽的一面的底部且沿著所述第一模殼的長度方向開設(shè)內(nèi)凹平臺，每個所述凹槽均與所述內(nèi)凹平臺連通；

5、在所述第一模殼內(nèi)，每個所述凹槽的凸出部內(nèi)均設(shè)有一根第三豎向鋼筋，所述第三豎向鋼筋的延伸方向與所述第一模殼的高度平行；所述第三豎向鋼筋的長度大于所述第一模殼的高度；所述第三豎向鋼筋露出于所述內(nèi)凹平臺的表面上；所述第三豎向鋼筋與所述第一模殼的表面之間的距離小于所述內(nèi)凹平臺的表面與第一模殼的表面之間的距離；

6、所述第三豎向鋼筋的頂部伸出至所述第一模殼外；

7、在所述第一模殼內(nèi)且沿著所述第一模殼的長度方向設(shè)置至少一根限位鋼筋，所述限位鋼筋貫穿每個所述凹槽的凹陷部，每個所述凹槽至少設(shè)有一根限位鋼筋，所述限位鋼筋與水平方向平行；

8、所述連接件包括第一橫向鋼筋、第二橫向鋼筋、第三橫向鋼筋和兩根第一豎向鋼筋，兩根所述第一豎向鋼筋平行設(shè)置；兩根所述第一豎向鋼筋之間分別連接第一橫向鋼筋和第三橫向鋼筋，所述第二橫向鋼筋分別貫穿兩根所述第一豎向鋼筋，所述第二橫向鋼筋位于所述第一橫向鋼筋的上方，所述第二橫向鋼筋位于所述第三橫向鋼筋的下方；

9、當(dāng)上下相鄰的兩個所述混凝土模塊連接時，兩個所述混凝土模塊的同側(cè)的所述第一模殼分別對應(yīng)對齊，在每個凹槽內(nèi)分別插入一根所述第一豎向鋼筋，每根第一豎向鋼筋的側(cè)壁與對應(yīng)凹槽內(nèi)的每根所述限位鋼筋的內(nèi)側(cè)壁抵接；上下對齊的兩個凹槽中，下方混凝土模塊的凹槽內(nèi)的第一豎向鋼筋的頂端插入進(jìn)上方混凝土模塊的凹槽的底部中且下方混凝土模塊的凹槽內(nèi)的第一豎向鋼筋的頂部的側(cè)壁與上方混凝土模塊的凹槽內(nèi)底部的限位鋼筋的內(nèi)側(cè)壁抵接；所述下方混凝土模塊的凹槽內(nèi)的第一豎向鋼筋的頂部與上方混凝土模塊的凹槽內(nèi)的第一豎向鋼筋的底部對應(yīng)搭接；

10、下方混凝土模塊內(nèi)的第三豎向鋼筋的延伸端與上方混凝土模塊內(nèi)的第三豎向鋼筋在內(nèi)凹平臺的露出端分別對應(yīng)搭接；

11、所述混凝土模塊為至少兩個面的多面體；所述第二模殼包括頂板和平板，所述頂板的上表面設(shè)有鋼筋桁架；

12、當(dāng)所述混凝土模塊由一個頂板和一個第一模殼組成時，所述頂板與所述第一模殼垂直；

13、當(dāng)所述混凝土模塊為長方體通腔結(jié)構(gòu)時，所述混凝土模塊包括兩個第一模殼、一個頂板和一個平板，所述兩個第一模殼相對設(shè)置，所述頂板與所述平板相對設(shè)置；

14、當(dāng)所述混凝土模塊結(jié)構(gòu)為長方體封閉結(jié)構(gòu)時，所述混凝土模塊包括兩個第一模殼、一個頂板和三個平板，所述兩個第一模殼相對設(shè)置，一個頂板與一個平板相對設(shè)置，另兩個平板相對設(shè)置。

15、可選地，所述凹槽的深度與所述內(nèi)凹平臺的深度相等。

16、可選地，所述第一橫向鋼筋分別與兩根所述第一豎向鋼筋垂直；所述第一橫向鋼筋、所述第二橫向鋼筋和所述第三橫向鋼筋互相平行；所述第一橫向鋼筋的長度和所述第三橫向鋼筋的長度小于所述第二橫向鋼筋的長度。

17、可選地，當(dāng)所述限位鋼筋的數(shù)量為多根時，所述限位鋼筋沿著所述第一模殼的高度方向均勻陣列。

18、可選地，下方混凝土模塊內(nèi)的第三豎向鋼筋延伸端的頂端位于上方混凝土模塊的內(nèi)凹平臺的頂面的下方。

19、下方混凝土模塊內(nèi)的第三豎向鋼筋的延伸端與上方混凝土模塊內(nèi)的第三豎向鋼筋在內(nèi)凹平臺的露出端的搭接長度小于內(nèi)凹平臺的高度。

20、可選地，所述第一橫向鋼筋的下底面與下方混凝土模塊的最頂部的限位鋼筋抵接；所述第二橫向鋼筋的下底面與下方混凝土模塊的頂面抵接；所述第三橫向鋼筋位于上方混凝土模塊的最底部的限位鋼筋的下方。

21、一種混凝土模塊豎向連接體系的施工方法，應(yīng)用于所述的混凝土模塊豎向連接體系，所述方法包括：

22、s1、預(yù)制多個混凝土模塊并焊接多個連接件；

23、s2、將兩個混凝土模塊通過連接件水平拼接；

24、s3、在水平相連的兩個混凝土模塊之間的空隙澆筑混凝土，澆筑的混凝土連接相鄰的兩個第一模殼得到疊合剪力墻，在兩個混凝土模塊頂部的鋼筋桁架面和疊合剪力墻的頂面澆筑混凝土，澆筑的混凝土連接兩個鋼筋桁架面和疊合剪力墻的頂面得到疊合樓板；

25、s4、在疊合樓板的頂面鋪設(shè)坐漿層；

26、s5、在坐漿層的頂面上安裝兩個混凝土模塊，使安裝的兩個混凝土模塊與下方的兩個混凝土模塊對應(yīng)對齊；

27、s6、將上方兩個混凝土模塊通過連接件水平連接；

28、s7、將上方混凝土模塊的第三豎向鋼筋在內(nèi)凹平臺的露出端與下方混凝土模塊的第三豎向鋼筋的延伸端搭接；

29、將上方混凝土模塊的凹槽內(nèi)的第一豎向鋼筋的底部與下方混凝土模塊的凹槽內(nèi)的第一豎向鋼筋的頂部搭接；

30、s8、在上方兩個水平連接的混凝土模塊之間的空隙處澆筑混凝土，澆筑的混凝土連接相鄰的兩個第一模殼得到疊合剪力墻，在上方兩個混凝土模塊頂部的鋼筋桁架面和疊合剪力墻的頂面澆筑混凝土，澆筑的混凝土連接兩個鋼筋桁架面和疊合剪力墻的頂面得到疊合樓板。

31、可選地，所述s1中的所述預(yù)制多個混凝土模塊并焊接多個連接件，包括：

32、在水平方向上設(shè)置至少兩根第三豎向鋼筋，在豎直方向上水平設(shè)置至少一根限位鋼筋，將每根限位鋼筋與每根第三豎向鋼筋的交叉處通過捆綁件綁扎固定形成鋼筋網(wǎng)；

33、在鋼筋網(wǎng)內(nèi)澆筑混凝土得到混凝土板，在混凝土板表面的底部且沿著混凝土板的長度方向開設(shè)內(nèi)凹面得到帶有內(nèi)凹平臺的混凝土板，在帶有內(nèi)凹平臺的混凝土板上且沿著帶有內(nèi)凹平臺的混凝土板的高度方向開設(shè)至少一個凹槽得到第一模殼，其中，相鄰兩根第三豎向鋼筋之間設(shè)有一個凹槽；每個凹槽均與內(nèi)凹平臺連通；

34、制作第二模殼，預(yù)制混凝土預(yù)制板，得到平板；預(yù)制混凝土預(yù)制板，并在混凝土預(yù)制板一側(cè)的表面設(shè)置鋼筋桁架得到頂板；預(yù)制至少一個頂板；

35、當(dāng)制備的混凝土模塊為長方體通腔結(jié)構(gòu)時，將每兩個第一模殼相對設(shè)置且兩個第一模殼設(shè)有凹槽的一面相背設(shè)置，將平板和頂板相對設(shè)置，所述頂板設(shè)有鋼筋桁架的一面與所述平板相背設(shè)置，將每個第一模殼與每個第二模殼垂直設(shè)置得到的長方體通腔結(jié)構(gòu)為混凝土模塊；

36、當(dāng)制備的混凝土模塊為長方體封閉結(jié)構(gòu)時，將兩個平板分為平板組，在平板組中，將兩個平板相對設(shè)置；

37、將長方體通腔結(jié)構(gòu)連通的兩個面安裝平板組得到長方體封閉結(jié)構(gòu)，得到的長方體封閉結(jié)構(gòu)為混凝土模塊；

38、當(dāng)制備的混凝土模塊由一個頂板和一個第一模殼組成時，將一個頂板與一個第一模殼垂直設(shè)置，且頂板的鋼筋桁架面朝向外側(cè)，第一模殼設(shè)有凹槽的一面朝向外側(cè)，得到混凝土模塊；

39、其中，頂板安裝在混凝土模塊的頂面；

40、將兩根第一豎向鋼筋平行設(shè)置，將第二橫向鋼筋分別貫穿兩根第一豎向鋼筋，并將第二橫向鋼筋與兩根第一豎向鋼筋的連接處焊接，在兩根第一豎向鋼筋之間且位于第二橫向鋼筋的下方焊接一根第一橫向鋼筋，在兩根第一豎向鋼筋之間且位于第二橫向鋼筋的上方焊接一根第三橫向鋼筋，形成連接件；焊接與第一模殼上的凹槽的數(shù)量相等的連接件。

41、可選地，所述s2中所述將兩個混凝土模塊通過連接件水平拼接，包括：

42、將水平的兩個混凝土模塊的第一模殼相對設(shè)置且相對的兩個第一模殼之間留有空隙，兩個相對的第一模殼中，凹槽的位置一一相對對應(yīng)，相對的兩個凹槽之間通過一個連接件連接，連接件的兩根第一豎向鋼筋，一根插入一側(cè)的凹槽中，另一根插入另一側(cè)的凹槽中；

43、所述s3中所述在水平相連的兩個混凝土模塊之間的空隙澆筑疊合剪力墻，在兩個混凝土模塊頂部的鋼筋桁架面和疊合剪力墻的頂面澆筑疊合樓板，包括：

44、在兩個連接有連接件的水平的混凝土模塊之間的空隙處澆筑混凝土形成疊合剪力墻，使疊合剪力墻的頂面與兩個混凝土模塊的頂板平齊；

45、在兩個水平的混凝土模塊的頂板上和疊合剪力墻的頂面上澆筑混凝土得到疊合樓板，疊合剪力墻的頂面和兩個混凝土模塊的頂板通過疊合樓板連接。

46、可選地，所述s6中所述將上方兩個混凝土模塊通過連接件水平連接，包括：

47、將上方的水平的兩個混凝土模塊的第一模殼相對設(shè)置且相對的兩個第一模殼之間留有空隙，兩個相對的第一模殼中，凹槽的位置一一相對對應(yīng)，相對的兩個凹槽之間通過一個連接件連接，連接件的兩根第一豎向鋼筋，一根插入一側(cè)的凹槽中，另一根插入另一側(cè)的凹槽中；

48、所述s7中所述將上方混凝土模塊凹槽內(nèi)的第一豎向鋼筋的底部與下方混凝土模塊凹槽內(nèi)的第一豎向鋼筋的頂部搭接，包括；

49、將下方混凝土模塊的凹槽內(nèi)的第一豎向鋼筋的頂端插入進(jìn)上方混凝土模塊的對應(yīng)凹槽內(nèi)，將上方的第一豎向鋼筋的底部與下方的第一豎向鋼筋的頂部搭接；

50、所述s8中所述在上方兩個水平連接的混凝土模塊之間的空隙處澆筑疊合剪力墻，在上方兩個混凝土模塊頂部的鋼筋桁架面和疊合剪力墻的頂面澆筑疊合樓板，包括：

51、在上方兩個連接有連接件的水平的混凝土模塊之間的空隙處澆筑混凝土形成疊合剪力墻，使疊合剪力墻的頂面與兩個混凝土模塊的頂板平齊；

52、在上方兩個水平的混凝土模塊的頂板上和疊合剪力墻的頂面上澆筑混凝土得到疊合樓板，疊合剪力墻的頂面和上方的兩個混凝土模塊的頂板通過疊合樓板連接。

53、上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下有益效果：

54、本方案通過上混凝土模塊預(yù)制墻板底部內(nèi)凹平臺處豎向鋼筋與下混凝土模塊預(yù)制墻板外伸豎向鋼筋的搭接，和預(yù)制墻板凹槽間豎向雙排鋼筋的搭接，并澆筑墻板和樓板混凝土，實(shí)現(xiàn)混凝土模塊的豎向連接。這種連接構(gòu)造節(jié)省了建筑材料和空間，不需要預(yù)留較大操作空間，容許較大的施工安裝誤差，從而可以減少現(xiàn)場安裝時間和降低安裝人員的技術(shù)要求，并且顯著提高了混凝土模塊單元連接的受力性能和整體性。這種模塊墻體連接構(gòu)造具有組裝效率高、施工快捷方便、受力性和整體性良好等優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景，十分適合在模塊化建筑領(lǐng)域推廣使用。