一種預制裝配整體式異形柱結構及其連接施工方法與流程

本發明涉及一種建筑結構領域, 特別涉及一種預制裝配整體式異形柱結構及其連接施工方法。

背景技術：

高層和超高層建筑通常采用框架或框架剪力墻等結構形式，傳統的框架結構或框架剪力墻結構通常采用矩形截面柱，而矩形截面柱的寬度大于柱與柱之間的隔墻厚度，房間的柱角凸出墻面，給室內裝修和家具布置帶來極大的不便，同時也影響到平面有效面積的合理使用。而異形柱框架結構體系在一定程度上滿足了上述要求：混凝土異形柱結構代替傳統的矩形截面柱組成的結構，以避免框架柱在室內凸出、少占建筑空間、提高建筑的利用率、增加房屋的使用面且改善建筑觀瞻，為居住建筑設計及使用功能帶來靈活性和方便性。它有眾多優點的同時也暴露出不少缺點：眾所周知，異形柱截面特性帶來的先天不足，節點被認為是建筑物最薄弱同時又是非常重要的環節，而異形柱結構和普通的框架結構相比，其節點的核心區混凝土體積較小，鋼筋相對比較密集，且施工困難，節點強度不易保證。

公告號為103850350 A的中國專利公開了一種預制裝配整體式異形柱結構及其拼接施工方法，它包括預制上柱、預制下柱和預制疊合梁；所述預制上柱、預制下柱預埋有槽鋼，槽鋼上有預留的螺栓孔，相鄰的預制上柱和預制下柱通過槽鋼用螺栓連接在一起，形成一種留有現澆區的上下貫通的異形柱，現澆區部分設有加密箍筋；所述預制疊合梁通過梁的縱筋錨固在異形柱中；相鄰兩個所述預制上柱、預制下柱的現澆區以及預制疊合梁的未澆混凝土部分，填充有現澆混凝土，形成一個梁柱結合的整體。

該對比專利的不足之處在于：該對比專利中預制上柱與預制下柱內均設有槽鋼，將槽鋼之間通過螺栓連接的方式實現對預制上柱與預制下柱之間的固定；由于豎直設置的預制上柱與預制下柱在使用的過程中主要受到來自于豎直方向上的作用力以及重力，并從說明書附圖中可以看出，該螺栓的連接朝向與作用力的傳導方向相互垂直設置；導致預制上柱施加的作用力主要通過槽鋼上螺栓孔的側壁傳導到螺栓上的螺柱側壁對作用力進行承載；而螺栓作用為固定連接方式的標準件，眾所周知，螺栓在軸向方向上能承受較大的作用力，而在徑向上能承受的作用力相對較弱，并由于螺栓側壁與槽鋼之間的接觸面積較小，導致作用力在傳遞的過程中，都集中在槽鋼與螺栓之間的接觸面積進行作用力的集中傳導，導致螺栓與槽鋼之間的接觸面會受到作用力集中堆積的現象，使連接處很容易發生破損，影響連接結點的強度。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種結構強度更強的預制裝配整體式異形柱結構。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種預制裝配整體式異形柱結構，包括預制上柱以及預制下柱，所述預制上柱內設有穿設出端面且與端面垂直設置的第一承載件，所述預制下柱內設有穿設出端面且與端面垂直設置的第二承載件，所述第一承載件側壁設有若干沿第一承載件長度方向排列且與第一承載件垂直設置的卡槽，所述卡槽的兩端均貫穿第一承載件側壁，所述第二承載件上設有若干嵌設進卡槽且與之適配的卡塊，所述第一承載件與第二承載件之間包覆有連接預制上柱以及預制下柱的混凝塊。

通過采用上述技術方案，將第一承載件上的卡槽嵌設進第二承載件上的卡塊內，通過卡槽與卡塊之間的卡接配合，實現預制上柱與預制下柱之間的連接并起到豎直方向上的限位，并可以通過焊接的方式實現對卡槽與卡塊之間的周向固定，通過第一承載件與第二承載件外澆筑有連接預制上柱以及預制下柱的混凝塊，實現異形柱的成型固定。

預制上柱上施加的作用力以及重力通過卡槽與卡塊之間的接觸面積對作用力進行傳遞并傳遞到預制下柱上進行作用力的承載，由于卡槽與卡塊之間的接觸面積較大，導致作用力通過卡槽與卡塊之間的接觸面能對作用力進行共同承載，減少卡槽與卡塊之間受到應力集中的現象，提升預制上柱與預制下柱之間的結構強度；且接觸面積增大能提升作用力的傳導量，減少作用力作用在第一承載件以及第二承載件上的作用時間，提升第一承載件與第二承載件之間的結構強度，并通過卡塊與第二承載件之間通過一體連接的方式，減少連接處產生應力集中的現象，再通過焊接的方式進一步提升第一承載件與第二承載件之間的連接強度，從而防止連接處的斷裂；通過混凝塊的強度對作用力進行共同承載，并提升預制上柱與預制下柱之間的抗壓能力，進一步提升預制上柱與預制下柱之間的結構強度。

卡槽與卡塊卡接的方式，可通過卡槽與卡塊相向的一面實現之間的卡接，以及卡槽和卡塊兩側壁之間的配合滑移實現卡接，再不需要借助外部工具的前提下就能實現第一承載件與第二承載件之間的安裝，使安裝更加便捷；通過若干卡塊與若干卡槽的設置，并將卡槽與卡塊沿第一承載件與第二承載件的長度方向進行排列，可實現對第一承載件與第二承載件之間安裝距離的調節，防止第一承載件與第二承載件之間出現加工精度的誤差，而影響到后期預制上柱與預制下柱之間的裝配精度，從而提升預制上柱與預制下柱之間的裝配精度。

本發明進一步設置為：所述第一承載件與第二承載件之間的連接位置套設固定有與之適配的C型卡板，所述C型卡板的開口端朝向卡槽的其中一端面設置。

通過采用上述技術方案，通過C型卡板的設置對第一承載件與第二承載件起到周向的限位，防止預制上柱與預制下柱之間受到外部的作用力而發生周向的彎曲，進一步提升預制上柱與預制下柱之間的結構強度；且通過C型卡板材料本身的結構強度去替代卡塊與卡槽之間的焊接固定，減少焊接處產生應力集中而導致的結構強度較弱。

本發明進一步設置為：所述C型卡板、第一承載件和第二承載件之間通過螺栓與螺母螺紋連接實現固定。

通過采用上述技術方案，通過螺栓與螺母螺紋連接的方式，對C型卡板與第一承載件和第二承載件之間施加夾持固定的作用力，由于卡槽與卡塊之間對第一承載件與第二承載件起到豎直方向的限位，導致了螺栓與螺母之間主要受到來自于水平方向的作用力，而水平方向上的作用力朝向與螺栓的軸向施加夾緊作用力的方向相同，施加的作用力通過螺栓的頭部與螺母的端面對作用力進行承載，使螺栓與螺母之間的連夾緊固定能對作用力進行更好的承載受力，從而提升第一承載件與第二承載件之間的結構強度。

本發明進一步設置為：所述卡塊側壁與第二承載件之間過渡有圓弧面。

通過采用上述技術方案，作用力通過卡槽與卡塊之間的接觸面將作用力傳導到卡塊上，傳導到卡塊上的一部分作用力朝向第二承載件所在的方向進行傳導；通過圓弧面的設置，增大卡塊與第二承載件之間的接觸面積，且圓弧面的設置縮短了作用力的傳導路徑，使作用力能更加快速的傳導向第二承載件，減少卡塊上受到作用力的時間，提升第一承載件與第二承載件之間的結構強度。

本發明進一步設置為：所述第二承載件側壁設有抵觸第一承載件自由端端面的定位塊。

通過采用上述技術方案，通過定位塊的設置增大與第一承載件之間的接觸面積，使第一承載件上受到的作用力能通過與定位塊之間的接觸面對作用力進行傳導，使作用力能更加快速的傳導向第二承載件對作用力進行共同承載，減少第一承載件上受到的局部作用力，提升第一承載件與第二承載件之間連接處的結構強度。

本發明進一步設置為：所述定位塊相對于第一承載件的另一面與第二承載件之間連接有加強板。

通過采用上述技術方案，通過加強板的設置增大定位塊與第二承載件之間的接觸面積并縮短作用力的傳輸路徑，使固定塊上受到的作用力能更加快速的傳導向第二承載件對作用力進行承載，提升定位塊的結構強度。

本發明進一步設置為：包括設置在預制上柱內朝向第一承載件方向穿出預制上柱的第一鋼筋組以及設置在預制下柱內朝向第二承載件方向穿出預制下柱的第二鋼筋組，所述第一鋼筋組與第一承載件的長度方向平行設置，所述第二鋼筋組與第二承載件的長度方向平行設置，所述卡塊卡接卡槽時使第一鋼筋組與第二鋼筋組之間存在有間隙，所述第一鋼筋組與第二鋼筋組的自由端上均設有凸塊，兩凸塊之間套設有限制凸塊朝向徑向方向移動的卡套。

通過采用上述技術方案，設置在預制上柱內的第一鋼筋組與設置在預制下柱內的第二鋼筋組主要受到豎直方向的作用力，通過卡塊與卡槽之間的卡接方式實現第一承載件與第二承載件在豎直方向上限位固定，并使第一鋼筋組與第二鋼筋組之間存在有間隙；通過卡套套設進凸塊的方式，實現卡套的周向限位，套設進凸塊內的卡套與第一鋼筋組和第二鋼筋組的自由端均抵觸設置，使第一鋼筋組上受到的作用力通過卡套傳導向第二鋼筋組進行承載；通過卡套抵觸的方式減少第一鋼筋組與第二鋼筋組之間進行焊接固定，從而減少焊接處產生應力集中的現象，提升第一鋼筋組與第二鋼筋組之間的結構強度。

本發明進一步設置為：所述卡套沿徑向分體設置為第一半弧塊與第二半弧塊，所述第一半弧塊與第二半弧塊的兩端分別抵觸第一鋼筋組與第二鋼筋組的端面，所述第一半弧塊與第二半弧塊之間抵觸且固定連接。

通過采用上述技術方案，將卡套分體設置為第一半弧塊與第二半弧塊的方式，使卡套不用發生彈性形變，提升卡套材料使用的結構強度；并通過分體設置成第一半弧塊與第二半弧塊的方式套設在凸塊上并實現兩端分別抵觸第一鋼筋組與第二鋼筋組的端面，通過焊接的方式實現對第一半弧塊與第二半弧塊之間的固定，從而提升第一鋼筋組與第二鋼筋組之間連接處的結構強度。

本發明進一步設置為：包括預制疊合梁、設置在預制疊合梁內穿出預制疊合梁端面的彎鉤錨固組以及套設在彎鉤錨固組上的若干箍筋，所述彎鉤錨固組抵觸箍筋的一面均設有供箍筋嵌設用于限制箍筋沿彎鉤錨固組軸向移動的弧形凹槽。

通過采用上述技術方案，套設在彎鉤錨固組上的箍筋嵌設在弧形凹槽中，限制了箍筋沿彎鉤錨固組的軸向移動，在不需要借助外部工具的前提下就是實現箍筋在彎鉤錨固組上的固定，并通過彎鉤錨固組材料本身的強度實現與箍筋之間連接，提升連接處的結構強度并使安裝更加便捷，再通過混凝土澆筑的方式構成預制疊合梁。

本發明的另一目的是提供一種便捷安裝的預制裝配整體式異形柱結構的連接施工方法。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種預制裝配整體式異形柱結構的連接施工方法，包括以下步驟：

（1）在加工現場，實現對單個預制下柱的加工，將箍筋套設在彎鉤錨固組上并卡接在弧形凹槽上實現對箍筋的固定，從而完成對預制疊合梁的加工；

（2）將彎鉤錨固組套在設第二承載件上，并通過支架實現對預制疊合梁的支撐固定，將第一承載件上的卡槽卡接在第二承載件上的卡塊內，通過模板實現對預制下柱、預制疊合梁以及第一承載件的包覆，通過澆筑混凝土的方式實現對第一承載件、預制疊合梁以及預制下柱之間的固定；

（3）當混凝土凝固后，在第一承載件上包覆模板，通過混凝土澆筑完成對預制上柱的加工；

（4）將模板拆除后形成異形柱結構與現澆混凝土形成整體。

通過采用上述技術方案，先通過預制下柱與預制疊合梁之間的澆筑固定，減少現有技術中由于預制上柱高度的增加導致模板不好安裝且要浪費大量模板的現象，且混凝土澆筑高度的降低能提升工人的施工速度并縮短工期；且將預制上柱的澆筑等到預制下柱澆筑完后再進行，就不需要大型設備對預制上柱進行吊裝搬運，并可以適合比較復雜地形的施工；在對預制上柱進行澆筑時，直接將模板固定在預制下柱以及預制疊合梁上，使加工更加方便，且該種結構的安裝不需要借助外部工具，使安裝更加便捷并提升結構強度。

綜上所述，本發明具有以下有益效果：第一承載件與第二承載件之間通過卡槽與卡塊相互卡接的方式實現在豎直方向上的限位固定，并通過C型卡板的設置實現第一承載件與第二承載件在水平方形上的限位，通過螺栓穿過C型卡板、第一承載件、第二承載件并穿出C型卡板通過與螺母螺紋連接的方式施加夾緊固定的作用力，使第一承載件與第二承載件能承受更多方向上的作用力，提升第一承載件與第二承載件之間連接處的結構強度。

附圖說明

圖1為預制上柱的立體圖；

圖2為預制疊合梁的立體圖；

圖3為預制下柱的立體圖；

圖4為預制上柱與預制下柱之間連接的結構示意圖；

圖5為圖4中A部放大圖；

圖6為實施例一的結構示意圖；

圖7為實施例二的結構示意圖；

圖8為實施例三的結構示意圖；

圖9為實施例四的結構示意圖。

圖中：1、混凝塊；2、預制上柱；21、第一承載件；22、卡槽；23、第一鋼筋組；3、預制下柱；31、第二承載件；32、卡塊；33、第二鋼筋組；4、C型卡板；5、螺栓；6、螺母；7、圓弧面；8、定位塊；9、加強板；10、間隙；11、凸塊；12、卡套；121、第一半弧塊；122、第二半弧塊；13、預制疊合梁；14、彎鉤錨固組；15、箍筋；16、弧形凹槽。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

參考圖9，一種預制裝配整體式異形柱結構，包括預制上柱2、預制下柱3以及預制疊合梁13。

參考圖1，預制上柱2內部設有穿設出端面中央位置且與端平垂直設置的第一承載件21，第一承載件21側壁設有若干垂直于第一承載件21長度方向的卡槽22，若干卡槽22沿第一承載件21的長度方向間隔排列設置；卡槽22兩端均貫穿第一承載件21側壁，卡槽22的開口端過渡有弧形面。預制上柱2內設有朝向第一承載件21一側穿設出預制上柱2端面的第一鋼筋組23，第一鋼筋組23圍繞第一承載件21周向設置，第一鋼筋組23由若干鋼筋組成；第一鋼筋組23的自由端端面均一體設有向外突出的凸塊11，凸塊11與鋼筋同軸設置且直徑小于鋼筋直徑，凸塊11為圓柱形。

參考圖2，預制疊合梁13內部設有穿設出端面的彎鉤錨固組14，彎鉤錨固組14圍繞預制疊合梁13端面的中央位置周向設置，彎鉤錨固組14由四根肋鋼筋組成，肋鋼筋的自由端朝向水平方向彎折90度設置且彎折的朝向為相向設置。彎鉤錨固組14外套設有若干方形箍筋15，箍筋15朝向彎鉤錨固組14的軸向間隔排列設置且與彎鉤錨固組14抵觸；彎鉤錨固組14抵觸箍筋15的一面設有供箍筋15嵌設的弧形凹槽16，對箍筋15起到限位且方便箍筋15的安裝。

參考圖3，預制下柱3內部設有穿設出端面中央位置且與端平垂直設置的第二承載件31，第二承載件31側壁設有若干垂直于第二承載件31長度方向且適配于卡槽22的卡塊32，若干卡塊32沿第二承載件31的長度方向排列設置且與第二承載件31一體連接；卡塊32側壁與第二承載件31之間過渡有圓弧面7，提升作用力的傳導速度與傳導量。第二承載件31朝向卡塊32的一面且靠近于預制下柱3端面的位置固定設有定位塊8，定位塊8垂直與第二承載件31側壁，定位塊8朝向預制下柱3的一面與第二承載件31之間固定連接有加強板9。

參考圖3，預制下柱3內設有朝向第二承載件31一側穿設出預制下柱3端面的第二鋼筋組33，第二鋼筋組33圍繞第二承載件31周向設置，第二鋼筋組33由若干鋼筋組成；第二鋼筋組33的自由端端面均一體設有向外突出的凸塊11，凸塊11與鋼筋同軸設置且直徑小于鋼筋直徑，凸塊11為圓柱形。

參考圖5，第一承載件21上的卡槽22與第二承載件31上的卡塊32卡接時，第一承載件21端面抵觸定位塊8；第一承載件21與第二承載件31的卡接位置套設有C型卡板4，C型卡板4與第一承載件21和第二承載件31疊合后的外部形狀適配且開口端朝向卡槽22其中的一端面設置，通過C型卡板4實現對第一承載件21與第二承載件31的周向限位。C型卡板4上設有穿設過C型卡板4、第一承載件21、第二承載件31并穿出C型卡板4與螺母6螺紋連接的螺栓5，對三者施加夾持作用力。卡槽22與卡塊32卡接時，第一鋼筋組23與第二鋼筋組33之間存在有間隙10（參考圖4），同軸的兩個凸塊11（參考圖4）上套設有卡套12，卡套12的兩端分別抵觸第一鋼筋組23端面與第二鋼筋組33端面，通過卡套12實現第一鋼筋組23與第二鋼筋組33的軸向固定，提升連接處的結構強度；卡套12沿徑向分體設置為第一半弧塊121與第二半弧塊122且之間相互抵觸設置，通過該種設置使卡套12的材質可為金屬材質，并通過焊接實現第一半弧塊121與第二半弧塊122之間的固定；在預制上柱（參考圖4）與預制下柱（參考圖4）之間的連接處澆筑形成混凝塊1（參考圖4）。

實施例一

參考圖6，一種預制裝配整體式異形柱結構的連接施工方法，將第二承載件31遠離卡塊32的一端通過混凝土澆筑構成預制下柱3；將第一承載件21上的卡槽22卡進第二承載件31上的卡塊32內，并可以通過改變第一承載件21與第二承載件31之間的卡接距離調節裝配精度。將C型卡板4套設在連接位置，并通過螺栓5穿設過C型卡板4、第一承載件21、第二承載件31并穿出C型卡板4與螺母6連接的方式實現固定，通過模板將第一承載件21與第二承載件31之間的連接位置以及第一承載件21的澆筑部位實現封閉（圖中的虛線處表示為澆筑部），在澆筑部分澆筑混凝土，當現澆混凝土達到拆模強度后將模板拆除，預制的部分與現澆混凝土形成整體。

實施例二

參考圖7，一種預制裝配整體式異形柱結構的連接施工方法，將第二鋼筋組33套設在第二承載件31外，卡塊32與凸塊11朝向相同方向設置，并在遠離卡塊32一側通過混凝土澆筑構成預制下柱3。將第一鋼筋組23套設在第一承載件21外，卡塊32與凸塊11朝向相同方向設置，并在遠離卡塊32一側通過混凝土澆筑構成預制上柱2。將預制上柱2通過吊裝到位于預制下柱3正上方，并將第一承載件21上卡槽22卡接在卡塊32內并使第一承載件21一端抵觸在定位塊8上；將C型卡板4套設在連接位置，并通過螺栓5穿設過C型卡板4、第一承載件21、第二承載件31并穿出C型卡板4與螺母6連接的方式實現固定。將第一半弧塊121以及第二半弧塊122套設在凸塊11上，通過焊接第一半弧塊121與第二半弧塊122實現兩者的固定，并通過焊接第一半弧塊121與第一鋼筋組23和第二鋼筋組33實現軸向固定；通過模板實現第一承載件21與第二承載件31之間的澆筑部位實現封閉（圖中的虛線處表示為澆筑部），在澆筑部分澆筑混凝土，當現澆混凝土達到拆模強度后將模板拆除，預制的部分與現澆混凝土形成整體。

實施例三

參考圖8，一種預制裝配整體式異形柱結構的連接施工方法，將第二承載件31遠離卡塊32的一端通過混凝土澆筑構成預制下柱3；將第一承載件21上的卡槽22卡進第二承載件31上的卡塊32內，將C型卡板4套設在第一承載件21與第二承載件31的連接位置，并通過螺栓5穿設過C型卡板4、第一承載件21、第二承載件31并穿出C型卡板4與螺母6連接的方式實現固定。在彎鉤錨固組14的弧形凹槽16上套設箍筋15，通過混凝土澆筑構成預制疊合梁13，將彎鉤錨固組14套設在第一承載件21上，通過模板實現對第一承載件21與第二承載件31和彎鉤錨固組14之間連接處位置的澆筑部位實現封閉（圖中的虛線處表示為澆筑部），在澆筑部分澆筑混凝土，當現澆混凝土達到拆模強度后。在第一承載件21上設置模板，通過澆筑完成預制上柱2的加工，實現整體成型。

實施例四

參考圖9，一種預制裝配整體式異形柱結構的連接施工方法，將第二鋼筋組33套設在第二承載件31外，卡塊32與凸塊11朝向相同方向設置，并在遠離卡塊32一側通過混凝土澆筑構成預制下柱3。將第一鋼筋組23套設在第一承載件21外，卡塊32與凸塊11朝向相同方向設置，并在遠離卡塊32一側通過混凝土澆筑構成預制上柱2。將預制上柱2通過吊裝到位于預制下柱3正上方，并將第一承載件21上卡槽22卡接在卡塊32內并使第一承載件21一端抵觸在定位塊8上；將C型卡板4套設在連接位置，并通過螺栓5穿設過C型卡板4、第一承載件21、第二承載件31并穿出C型卡板4與螺母6連接的方式實現固定。

參考圖9，再將彎鉤錨固組14的弧形凹槽16上套設箍筋15，通過混凝土澆筑構成預制疊合梁13，彎鉤錨固組14套設在第一承載件21上。將第一半弧塊121以及第二半弧塊122套設在凸塊11上，通過焊接第一半弧塊121與第二半弧塊122實現兩者的固定，并通過焊接第一半弧塊121與第一鋼筋組23和第二鋼筋組33實現軸向固定。在澆筑部澆筑混凝土通過模板實現對第一承載件21與第二承載件31和彎鉤錨固組14之間澆筑部位實現封閉（圖中的虛線處表示為澆筑部），當現澆混凝土達到拆模強度后將模板拆除，預制的部分與現澆混凝土形成整體。

本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。