CN114370108A - 采用新型连接端头的构件实施装配式混凝土建房的方法 - Google Patents

Abstract

一种用新型连接端头的构件实施装配式混凝土建房的方法，其用于装配式施工的受力构件柱、梁(含屋架梁、楼梯梁)均有以下共同的特点：其端面均为与构件内部的配筋焊接为一体的板，板上有多个孔，板与其背面的混凝土间有空出一段距离，以便于用高强度螺栓连接构件。构件相互连接后可以方便地在连接处浇灌混凝土，所完成的构件结点的连接强度不低于甚至高于现场捆扎钢筋后再浇筑混凝土的工艺完成的结点的强度，现场组装的框架事实上已经成为一个整体。现场的混凝土浇筑仅发生在在结点处，其浇筑量远比传统混凝土施工的浇筑量少。维护体系采用加气混凝土墙板，保证了建筑物具有良好的保温隔音隔热功能；本发明的有益效果是，大幅度地提高了混凝土装配式建筑的组装率；降低了混凝土构件厂的投资；扩大了混凝土构件厂的供货距离；降低了现场施工成本、提高了建房质量。

Description

采用新型连接端头的构件实施装配式混凝土建房的方法

所属技术领域

本发明涉及采用装配式混凝土体系建造房屋的方法。

技术背景

目前采用的装配式混凝土体系建造房屋的方法，存在以下的不足：

1、构件的设计及生产还未做到标准化，因此构件品种量大；构件中包含了各种大型预制构件，不仅其模具制作费用高，导致预制件的成本较高，而且大型预制件的运输需较大型的车辆及一些专用的支架，额外增加的运输费用进一步加大了建房成本；大型、品种众多的预制钢筋混凝土构件的生产，决定了混凝土预制构件加工厂的投资大，进一步限制其使用的普遍性。以上原因构成混凝土装配式体系的建房成本高于用传统工艺的施工成本，因而，目前的装配式混凝土体系市场接受困难。

2、传统工艺完成的现浇框架混凝土是整体结构，其受力体系完善。而目前的装配式混凝土技术还未做到组装的框架混凝土是一个整体，一些重要结点在结构上有一定隐患，其技术上还存在缺陷。

发明内容

一种用新型连接端头的构件实施装配式混凝土建房的方法，其用于装配式施工的受力构件柱、梁(含屋架梁、楼梯梁)均有以下共同的特点：其端面均为与构件内部的配筋焊接为一体的板，板上有多个孔，板与其背面的混凝土间有空出一段距离，以便于用高强度螺栓连接构件。构件相互连接后可以方便地在连接处浇灌混凝土，所完成的构件结点的连接强度不低于甚至高于现场捆扎钢筋后再浇筑混凝土的工艺完成的结点的强度，现场组装的框架事实上已经成为一个整体。现场的混凝土浇筑仅发生在在结点处，其浇筑量远比传统混凝土施工的浇筑量少。维护体系采用加气混凝土墙板，保证了建筑物具有良好的保温隔音隔热功能；本发明的有益效果是，大幅度地提高了混凝土装配式建筑的组装率；降低了混凝土构件厂的投资；扩大了混凝土构件厂的供货距离；降低了现场施工成本、提高了建房质量。

附图说明：

图1是本发明所采用的柱。

图2是本发明用于高层的核心筒组装施工的核心筒组合块。

图3是本发明的主梁、次梁、挑梁、楼层板的结构图。

图4是本发明的各种主梁、次梁、挑梁、楼层板的断面图。

图5是本发明的另外两种楼层板的断面图。

图6是本发明的组成剪力墙的所采用的剪力墙板及剪力墙上方所采用的梁。

图7是本发明的组成楼梯的构件及楼梯的组装。

图8是本发明所采用的屋顶构件：屋架梁、屋架梁座、屋架斜梁、屋架斜梁座、屋脊梁、屋脊梁连接件及屋面板。

图9是本发明用于柱(包含核心筒块)、梁连接头的端部的另外一种具有更佳性能的铁板的形态

图10是用本发明的构件进行楼层施工的示意图。

图11是用本发明的构件进行屋顶施工的示意图。

图12是本发明的柱与柱的结点、梁与柱的结点完工后的剖面图

图13是本发明墙板安装的结点图。

具体实施方式：

下面，结合附图，具体描述如何根据本发明实施建房：

图1中，柱的特点如下：

1、柱内的上下两个两端面均为与柱内混凝土的配筋焊接为一体的板，板上有能够穿过高强度螺栓的通孔，板的中部还有一大孔能够通过浇灌的混凝土，板的背面到混凝土的端面空出一段距离形成的空腔，能够在此空腔内安装穿过相邻柱的铁板的螺栓，将两块板相互连接为一体。

2、柱体与梁的连接部位设置了伸出柱体的梁连接头，连接头的端头结构与柱的端头类似：端面也是与配筋焊接为一体的铁板，铁板上也有多个能够穿过高强度螺栓的通孔；端部铁板的背面到混凝土的端面也空出有一段距离；但其端面与水平面的交角为钝角而非直角；梁连接头的上面有通到铁板背面空腔的混凝土灌浆孔。

3、柱的每一面至少有四个贯穿柱柱体的柱定位孔，用螺栓穿过定位杆上的孔与柱定位孔，可以将其上方未固定的柱，临时固定支护使其不晃动，以便于用高强度螺栓将上下柱端面的铁板连接固定为一体。

4、柱的每一面至少有四个埋有螺母的盲孔，其作用是在柱表面能够方便快速地安装其他板。

5、在柱体的下部，有孔从柱的表面通到柱的下端面，其作用是，当高强度螺栓完成穿过上下柱端面板上的孔，将上下柱连接后，通过该孔浇灌混凝土来填充满上下柱连接处的所有空隙，而此时上下柱内的钢筋事实上已经通过柱端面的板及高强度螺栓连接为一体，因此该结点完成上述步骤后，事实上已经在结构上变为一根整柱。

图2中的核心筒钢筋混凝土组合块有以下特点：

1、核心筒钢筋混凝土组合块端头的结构与上图中柱的端头的结构相同，在此不再赘述。

2、块体上有贯穿组合块的上下面的大孔。

3、其面上有多个贯穿两面的模板固定孔。

4、其侧面伸出配筋。

核心筒钢筋混凝土组合块来实施核心筒施工的具体施工方法是：

高强度螺栓穿过上下核心筒组合块端面的板，拧紧螺栓后再将左右组合块侧面伸出配筋焊接，使组合块内的配筋连接为一体，利用组合块上的模板固定孔将模板紧贴在将两面，然后从组合块的侧面与模板组成的空腔及组合块体内的大孔向下浇灌混凝土，即得到与用传统方法在现场施工同等质量的核心筒。

图3中的混凝土构件主梁、次梁、挑梁、楼层板的特点分述如下：

1、普通主梁：

(1)、主梁的两端头的结构与柱体上的梁连接头的结构相同，除了灌浆孔仍然通到梁的上面，两者其余部分互为上下颠倒对称，梁端面板与水方向的夹角为锐角。。

(2)、主梁的上部配筋外露，便于与次梁、楼层板上部的钢筋连接。

(3)、混凝土灌浆孔从梁的上面通到铁板的背面。

(4)、主梁的上部的沿着梁长度方向有台阶，便于楼层板安装定位。

(5)、主梁的底部及外侧均崁入多组螺母，每组螺母间的间距相同，距离为300毫米或500毫米的模数，底部崁入的螺母便于墙板的安装；侧面崁入的螺母便于浇筑主梁上部混凝土时，固定浇筑模板。

主梁与梁连接头连接的具体施工方法是：当高强度螺栓完成穿过连接头及梁端头的端面板上的孔，将两块板连接后，在通过梁接头及梁端头上部的浇筑孔浇灌混凝土来填充满连接处的所有空隙，而此时梁连接头及梁内部的钢筋事实上已经通过端面的板及高强度螺栓连接为一体，因此该结点完成上述步骤后，事实上梁已经在结构上与梁连接头成为一体，而梁连接头本来就与柱是一体的，故本用发明的梁柱现场安装完毕后，事实上已经梁与柱已经连接成整体。因此用本发明的柱梁在现场组装完成的框架的力学性能，完全不低于用现场捆扎钢筋浇筑混凝土传统施工方法完成的梁柱框架的力学性能。但其施工却简单的多，质量也更容易控制。

2、与挑梁连接的主梁：

其与普通主梁的不同处在于：与挑梁的连接处有比挑梁截面宽的凹槽，凹槽内设置一块与水平面形成钝角的有多个孔的铁板。

3、与次梁连接的主梁：

其与普通主梁的不同处在于：与次梁的连接处有设置在侧面的梁连接头。

4、与屋架梁连接的主梁：

其与普通主梁的不同处在于：与屋架梁的连接处也是梁连接头，但梁连接头位于主梁的上面而非侧面。

5、次梁：

次梁的结构与主梁相同，只是其尺寸比主梁小。

6、挑梁：

挑梁的一端伸出配筋，在配筋上焊接了与主梁凹槽内的上下翻转对称的铁板，另一端是平齐的断面。

次梁、挑梁与主梁连接的方法与主梁与梁连接头连接的方法相同，故不再赘述。

7、楼承板：

图中有两种楼层板，一种是楼层板内的配筋伸出两端，一种是楼层板内的配筋未伸出两端，其余相同。

(1)、楼层板内的配筋伸出两端，是为了与所搭接的梁上部外露的钢筋焊接为一体。

(2)、楼层板两侧有成对的凹凸槽，因此楼层板可以相互崁入，形成整体。

(3)、楼层板两侧还有多对底部封堵的凹槽，凹槽内有从板内伸到凹槽内的配筋，便于将楼层板的内部钢筋连接为一体。

楼层板相互崁入安放在梁上、再对其连接部位的钢筋(底部封堵的凹槽内的钢筋、两端的钢筋与搭接的梁上部外露的钢筋)，进行焊接。然后浇筑混凝土，使楼层板与梁柱连接整体。

图4中的构件梁、楼层板断面的特点分述如下：

不同断面的梁、配合不同结构的板，可以满足不同建筑的要求：

图(1)、图(2)中的梁上部有台阶，同时上部的配筋外露：与该断面的梁配套使用的楼层板为图中的(a)、(b)两种，梁上部台阶的作用是在安装混凝土楼层板时板的准确定位；配筋外露是为了将梁的配筋与楼层板伸出端部的配筋焊接，使楼层板与梁连接为一体。

图(3)中的梁上部有台阶，沿梁轴线有孔：与此断面的梁来配套使用的楼层板为图中的(c)、(d)两种，台阶及穿过楼层板与梁体上的孔的螺栓均能阻挡楼层板在地震时的滑动，其效果比图(1)、及图(2)的梁稍差，但施工工艺简单。

图(4)中的梁上部有台阶，沿梁轴线无孔：与此断面的梁来配套使用的楼层板为图中的(e)、(f)两种，台阶能阻挡楼层板在地震时的滑动，其效果较差，施工工艺简单。

图(5)中的梁上部无台阶，沿梁轴线有孔：与此断面的梁来配套使用的楼层板为图中的(c)、(d)两种，穿过楼层板与梁体上的孔的螺栓能阻挡楼层板在地震时的滑动，其效果差，施工工艺简单。

图(6)中的梁上部无台阶，沿梁轴线无孔：与此断面的梁来配套使用的楼层板为图中的(c)、(d)两种，仅能靠楼层板相互连接为整块板来阻挡楼层板在地震时的滑动，其效果最差，施工工艺也最为简单。

图5中，两种楼层板的特点分述如下：

1、断面为矩形空腔的楼层板：其矩形空腔上部的混凝土层较厚、下部的混凝土层较薄，矩形空腔比图5中的圆孔更节约混凝土。

2、断面为开口槽的楼层板：此楼层板更节约材料，但需吊顶。

图6中，剪力墙的各种混凝土构件的特点分述如下：

1、钢筋混凝土剪力墙板：

(1)、其断面形状为有孔的矩形，且两边的孔为半孔。

(2)、沿板厚的方向，板的两侧有多对凹槽，凹槽内有从板内伸到凹槽的配筋。

(3)、每块剪力墙板的每个壁面至少有两组螺母，便于在剪力墙板上固定其他材料的板材。

2、剪力墙板上方的梁：

剪力墙板上方的梁与本发明的主梁不同的仅仅是，梁的上下面有多个贯通的大孔。

其施工方法如下：

将剪力墙板间伸到凹槽的配筋焊接，所有的剪力墙板的钢筋即连接为一体，再从剪力墙板上方梁体上贯通的孔浇筑混凝土，剪力墙板及浇筑的混凝土即形成了整块的具有抗剪的功能的墙体。

图7中的楼梯的各种混凝土构件的特点分述如下：

1、楼梯梁：

(1)、楼梯梁两端面的结构与主梁类似，仅仅是端面的角度不同。

(2)、楼梯梁的一个侧面有多组用角钢弯成90度的踏步连接件，踏步连接件一面焊接在板内的配筋上，另一面伸出梁的侧面，在伸出的每个面上均有两个孔。

2、楼梯踏步板：

(1)、楼梯板是内部有配筋的矩形板，

(2)、板面的两端均有带有扩大盲孔的通孔。

楼梯梁与梁侧面的梁连接头连接的工艺与前面描述的梁与梁连接头的连接工艺相同，不再赘述。楼梯梁连接完毕后，用螺栓将踏步板固定在踏步连接件上，即完成了楼梯的组装施工。

在图8中，屋架构件的特点分述如下：，

1、屋架梁：

(1)、屋架梁的两端与主梁类似，但梁两端面与梁轴线间的夹角不一定相等。

(2)、屋架梁上部的配筋不外露。

(3)、在梁的两侧面，沿梁轴线的方向有槽。

(4)、在梁的上面有多组孔，孔通到两侧的槽内，每组孔间的距离相同，均为500毫米或600毫米的模数。

2、屋架梁底座：

(1)、屋架梁底座为斜T型块状体，T型的一端与屋架梁的下端上下颠倒对称，T型的另一端的端面平齐，上面有与面成90度交角的凸块。

(2)、在两侧面上，沿长度方向有槽。

(3)、其上面有通孔，通孔通到两侧的槽内。

(4)、T型块的下部结构与梁连接头的结构相同。

3、屋架斜梁：

屋架斜梁的断面是5边型，其他与屋架梁相同。

4、屋架斜梁底座：

屋架斜梁底座的T型块状体的上部断面为5边型，其余与屋架梁底座相同。

5、屋脊梁：

(1)、梁的两端有开口向下的槽

(2)、屋脊梁为断面为5边形的混凝土梁，其两端的顶面与两侧均有台阶孔通到开口向下的槽内。

6、屋脊梁连接件：

(1)、其形态为角材的端面焊接了板。

(2)、角材与板的面上均有孔洞。

5、屋面板：

屋面板与图2中配筋不伸出两端的楼层板类似，两侧有配对的凸凹槽，两头壁面均有带台阶的通孔，只是侧面没有底部封堵的凹槽，材料选用保温性能更佳的加气混凝土板。

图9中，具有更佳性能的铁板的特点分述如下：

1、用于柱端部铁板：

倾斜凸台的板安装在柱下部。倾斜凹槽的板安装在柱上部。当上方的柱吊装到要连接的柱的上面往下安放时，其下部板上倾斜的凸台会引导其进入下部柱的上方板的凹槽，此外，相互崁入的板更有效地增强了防止柱的水平移位的功能(穿过两块板间的高强度螺栓，也具有此功能)。

2、用于梁连接头与梁端部的铁板：

两边倾斜的凹槽的板安装在柱体上的梁连接头端部，两边倾斜凸台的板安装在梁的端头。在梁吊装时即使在水平方向有一些错位，梁的两边的板上的倾斜凸台也会引导梁自动到位。此外相互崁入的板更有效地增强了防止梁的水平移位的功能(穿过两块板间的高强度螺栓，也具有此功能)。

图10表示的是本发明的楼层框架及楼层板组装施工，其不需要传统现场混凝土施工的大量技工，用高强度螺栓将梁柱的构件连接在一起，铺设楼层板即完成了房屋主体的工作。

注：事实上在铺设楼层板时，已经完成了主梁梁连接头处的混凝土浇筑，图中为了表示连接部位，没有表示该结点混凝土浇筑完毕的状态。

图11表示的是本发明的屋架组装。传统现场混凝土屋面施工、特别是坡屋面的施工较为困难，需要木工、钢筋工等技术工人。而本发明的屋面施工工艺则十分简单：仅仅是用高强度螺栓将屋架的各种构件连接在一起，即完成包括三面坡屋面的屋架的连接。屋面板的铺设与用螺栓固定的楼层板铺设相同，也是工艺简单的工作。

在图12表示的本发明的柱与柱的连接结点、梁与梁的连接结点的剖面图中：对连接处的混凝土浇筑工作完成后的各个断面的受力状态分析如下：

1、柱连接处的断面：除了位置A2的断面，每一个断面均由配筋及混凝土承受荷载，而断面A2处，由混凝土及高强度螺栓或混凝土、高强度螺栓及柱的下端板伸入上端板凹槽的凸台共同承担，而高强度螺栓的承载力远远高于配筋，故A2断面具有更高的承载能力。换句话说，柱结点的强度高于临近结点的柱的其他剖面的强度(显然柱连接处剖面2使用的端板在该连接处具有更高的连接强度)。

2、梁连接处的断面：除了位置B2、B3的断面，每一个断面仅有配筋及混凝土来承受荷载，而断面B2、B3处，是由混凝土、强度远远高于配筋的高强度螺栓已经断面面积远大于配筋的梁连接头及梁端头的板来共同承担，显然，B2、B3断面具有更高的承载能力。换句话说，梁连接结点的强度高于临近结点的梁的其他剖面的强度。

综上所述，采用本发明的结点连接方式所完成的混凝土框架，由于在现场将构件连接后在所有连接处的强度，不低于传统方式的框架在所有相应位置的强度，也就是说，其整体性不低于现场捆扎钢筋浇筑混凝土的传统工艺所完成的建筑的整体性(显然梁连接处剖面2使用的端板在该连接处具有更高的连接强度)。

图13中：

用固定螺栓将***加气墙板上部槽内的角材固定在梁下面埋设的螺母上，墙体连接螺栓穿过墙板与角材的孔可以防止地震时墙板整体去倾倒(板内配筋网与螺栓形成柔性连接)，***板下部的槽与其所对应的地面的槽内的铁条可防止板下部横向位移。

Claims (20)

1.一种装配式混凝土的建房方法，其特点是：用于组装建房的受力构件梁、柱的端面均为有多个孔洞的钢板，钢板与构件内部配筋连接为一体，板背面有空腔及灌浆孔，用高强度螺栓可以将受力构件通过其端面的板连接为一体，灌浆填满板后的空腔后即完成了构件间的连接；楼层板也可与梁柱连接为一体。

2.如权利要求1中的构件柱：柱的上下端面均为与配筋焊接为一体的钢板，钢板有多个孔(包括其中部的大孔)，板的背面有空间；柱的每一面均有四个贯穿柱体的孔及埋有螺母的盲孔，在柱体的下部，有孔从柱的侧面通到下端面的板，柱与梁的连接部位有梁连接头，连接头的端头结构类似于柱端头的结构，但其端面的板与水平面的交角为钝角，有大孔从梁连接头的上面通向板背面的空腔。

3.如权利要求1中的构件核心筒混凝土组合块：其上下端部的结构与权利要求2中柱的上下端部相同，但其孔贯穿上下面、其侧面有伸出的配筋，壁面上有通孔。

4.如权利要求1中的建筑构件普通主梁：其特点在于：梁的两端头的结构与梁连接头的端头成上下翻转对称，但混凝土灌浆孔的通向还是从板后的空腔通向梁的上面；梁的侧面及底面有暗埋螺母的盲孔，梁的上部有台阶或无台阶，梁上部配筋外露或不外露，梁的上下面间有通孔或无通孔。

5.如权利要求1中的建筑构件与次梁连接的主梁：其与普通主梁的不同点在于与其与次梁连接处设置了梁连接头。

6.如权利要求1中的建筑构件与挑梁连接的主梁：其与普通主梁不同点在于其与次梁连接处有一段凹槽，凹槽的底部设置了有孔的板。

7.如权利要求1中的建筑构件与屋架梁连接的主梁：其与普通主梁的不同处在于其与屋架梁的连接处是位于主梁上面的梁连接头。

8.如权利要求1中的建筑构件次梁：其结构与主梁相同，断面尺寸比主梁小。

9.如权利要求1中所使用的建筑构件挑梁：其一端与次梁的端部相同，另一端平齐。

10.如权利要求1中，所使用的建筑构件楼层板：楼层板内的配筋伸出或不伸出两端；板两侧有成对的凹凸槽及多对底部封堵的凹槽，凹槽内有从板内伸到凹槽内的配筋，其断面为实心、有圆孔、有上边比下边厚的矩形孔、有开口槽的任意一种。

11.如权利要求1中，所使用的建筑构件剪力墙板，其点是：其断面形状为有孔的矩形，且两边的孔为半孔；沿板厚的方向，板的两侧有多对凹槽，凹槽内有从板内伸到凹槽的配筋；剪力墙板的壁面有暗埋螺母的盲孔。

12.如权利要求1中所使用的建筑构件剪力墙板上方的梁，其与主梁不同的仅在于主梁上有多个上下贯穿的孔。

13.如权利要求1中所使用的建筑构件楼梯梁，其特点是：楼梯梁两端的结构与次梁端头的结构相同，侧面上有多组弯成90度角钢，角钢的一边焊接在板内的配筋上，另一边伸出梁的侧面，在伸出的每个面上均有孔。

14.如权利要求1中所使用的建筑构件楼梯踏板，其特点是：楼梯踏板是内部有配筋的矩形板，板面的两端均有扩大盲孔的通孔。

15.如权利要求1中所使用的建筑构件屋架梁，其特点是：屋架梁与次梁相同，只是其两端的角度不一定相同；沿作梁长度方向的两侧面有槽；梁的上面有多组通孔，通孔通到两侧的槽内。

16.如权利要求1中所使用的建筑构件屋架梁底座，其特点是：屋架梁底座是斜T型块状体，T型的一端与屋架梁的下端上下颠倒对称，T型的另一端的上面有与面成90度角的凸块，在两侧面上沿作长度方向有槽；上方的孔通到两侧的槽内。T型块的下部形态与梁连接头相同。

17.如权利要求1中，所使用的建筑构件屋架斜梁，其特点是：斜梁的断面是5边型，其他与屋架梁相同。

18.如权利要求1中，所使用的建筑构件屋架斜梁底座，其特点是：屋架斜梁底座基本相同，不同的仅为T型块状体的上部断面为5边型，5边型的上部两个面均有与面成90度角的凸块。

19.如权利要求1中，所使用的建筑构件屋脊梁，其特点是：梁的两端有开口向下的槽屋脊梁为断面为5边形的钢筋的混凝土梁，其两端的顶与两边均有台阶孔通到开口向下的槽内。

20.如权利要求1中柱梁端面的另一种板，相互连接部位的板可以成对相互崁入：一块板的板面有倾斜的凸台，另一块板的板面有倾斜的凹槽。

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