模块化组合柱及其建造方法与流程

本发明涉及模块化组合柱及其建造方法，属于装配式建筑技术领域。

背景技术：

现有的钢筋混凝土柱是用钢筋混凝土材料制成的柱。是房屋、桥梁、水工等各种工程结构中最基本的承重构件，常用作楼盖的支柱、桥墩、基础柱、塔架和桁架的压杆。钢筋混凝土柱是现代房屋结构中终要的承重构件之一。随着现代房屋抗震要求的提高，以及现在墙体新材料的推广应用，过去传统的住宅砖混结构已经被框架结构所替代，竖向承重构件混凝土柱对于房屋结构来说就显得尤为重要。

现有的钢筋混凝土柱主要有以下缺点：

1、强度偏低：混凝土强度偏低，匀质性差，低于同等级的混凝土梁、板，主要原因是随意改变配合比，水灰比大，坍落度大；搅拌不充分均匀；振捣不均匀；过早拆模，养护不到位，早期脱水表面疏松。

2、“软顶”现象：混凝土柱“软顶”现象，柱顶部砂浆多，石子少，表面疏松、有裂缝。

3、蜂窝和孔洞：混凝土的蜂窝和孔洞，主要产生的原因是配合比不正确；一般为分层浇筑，混凝土离析，模板空隙未堵好，或模板支撑不牢固，振捣时，模板移位漏浆。

4、露筋：混凝土露筋，主要原因是混凝土浇筑振捣时，钢筋的垫块移位，或垫块太少，甚至漏放，钢筋紧贴模板致使拆模后露筋；钢筋混凝土结构截面较小，钢筋偏位过密，大石子卡在钢筋上，水泥浆不能充满钢筋周围，产生露筋；因为混凝土配合比不准确，浇筑方法不恰当，导致混凝土产生离析；浇捣部位缺浆或模板严重漏浆，造成露筋；模板湿润不够，混凝土表面失水过多，或拆模时混凝土缺棱掉角造成露筋。

5、麻面：混凝土麻面，缺棱掉角。主要产生原因是模板表面粗糙或清理不干净；浇筑混凝土前木板未湿或湿润不够；养护不好；混凝土振捣不密实；过早拆模，受外力撞击或保护不好，棱角被碰掉。

6、自重大。混凝土抗拉强度较低，易裂。费工、费模板，周期长。施工受季节影响。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供模块化组合柱及其建造方法，以解决现有现有钢筋混凝土柱存在的强度偏低、具有“软顶”现象、柱体具有蜂窝和孔洞、露筋、柱体表面具有麻面、柱体自重大、施工周期长、施工受季节影响等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种模块化组合柱，包括若干竖向相互堆叠的柱体模块及若干竖向贯通堆叠的柱体模块的钢筋；所述柱体模块竖向设置有若干蜂窝状钢筋穿过的钢筋孔；所述钢筋的两端固定连接在建筑物或构筑物上，所述钢筋分段式设置，分段式设置的钢筋包括若干段筋和若干连接件；若干连接件将若干段筋连接构成钢筋；每个柱体模块的底部和顶部通过涂粘胶剂粘接，在钢筋孔内填充有将若干柱体模块和若干钢筋紧固为一体的填充剂。

通过将混凝土钢柱柱体模块化，可通过工厂预制，模块为标准模块，因为在制作过程中采用同等材料的混凝土制成，可解决现有的现浇混凝土钢柱搅拌不均匀等造成强度偏低、“软顶”现象、蜂窝和孔洞等问题。本发明的模块化组合柱将钢筋设置在钢筋孔中，在现场组装，钢筋孔设置在模块内部，解决了露筋的问题；工厂按照标准预制的模块将柱体进行了小型化分割，故可不按照现有的方式使用木板为模，解决了麻面的问题。同时小型化的柱体模块便于运输，只需要在现场进行组装即可，省时省力，节约了劳动力，降低了安装周期。且预制的模块为其出场即为正常使用的柱体模块，施工不受季节的影响。同时通过将钢筋进行分段式设置，可将模块和段筋进行同时搭建，同时增高，提高了建造效率。

优选的，所述段筋的两端分别设置有外螺纹，所述连接件的两端分别设置有与段筋外螺纹相配合的内螺纹。通过螺纹式的设置可在现场直接进行连接，省时省力。段筋之间的连接在保证其强度的情况下也可以焊接或其他固定方式连接。

更进一步，所述连接件为通管，其内满布内螺纹。该通管可以是具有内螺纹的长螺母，将长螺母先与未连接的段筋的端部连接，然后再与已固定的段筋的端部连接，省时省力。

优选的，所述段筋一端与连接件一端固定连接，段筋另一端设置有外螺纹，连接件另一端设置有与段筋外螺纹相匹配的内螺纹。如上，也可将连接件的一端直接与段筋的端部固定连接，使用时，只需要将相邻段筋之间一次连接即可，更加优化。

优选的，相邻相邻所述柱体模块之间采用粘胶剂相互粘接，可增强整体柱体的强度。

优选的，柱体模块的上端和下端分别设置有相互对应的企口错位结构。通过设置碛口错位结构，亦可增强整体的强度，且抗拉强度更好，对横向剪力具有更好的对抗作用。

进一步，所述柱体的外壁上设置有插接攀爬横杆的若干横杆插孔。通过设置横杆插孔，可在插孔中插入横杆，横杆的插入是随着柱体逐级升高而设置，施工人员可使用攀爬横杆至柱体的建造顶部，方便施工。

更进一步，若干所述横杆插孔呈螺旋状设置在柱体上。通过螺旋状的横杆插孔的设置，施工人员可在正在建造的柱体上无死角施工。

进一步，所述模块横截面是但不限于圆形、矩形或多边形。

本发明还涉及一种上述模块化组合柱的建造方法，包括如下步骤：

s1、建造柱体底部的基础，并在基础上预留出与柱体模块钢筋孔相对应的钢筋接头；

s2、段筋与柱体模块相互配合以段筋高度为一级逐级向上搭建，其中底层若干段筋的底端与钢筋接头固定连接，所有柱体模块及其钢筋孔上下对齐，竖向段筋之间在竖向相连通的钢筋孔内通过连接件连接，在连接竖向相邻段筋时，下级段筋的顶部伸出钢筋孔与上级段筋的底部通过连接件连接；

s3、待柱体模块堆叠完成后，从柱体顶部的钢筋孔灌入填充剂使钢筋与柱体模块固定为一体；

s4、将柱体的顶部与建筑物或构筑物相连接即可。

通过以段筋的高度为一级逐级向上搭建，只需在现场进行拼装即可，将传统的扎钢筋网，围模、振捣混凝土等步骤进行了简化，大大缩短了施工周期，提高了工作效率。堆叠完成后向钢筋孔中填充填充剂，可保证所有钢筋和柱体模块紧固为一体，提高了整体强度。

进一步，在所述模块中心沿竖向设置有“凸”形通孔，所述通孔由上通孔和下通孔构成且同轴，所述上通孔横截面直径小于下通孔横截面直径；在所述步骤s2中，相邻两级的段筋和柱体模块搭建，先将柱体模块上下对齐堆叠后，再将竖向相邻的段筋相互连接；段筋相连接时，使用千斤顶穿过上通孔竖向设置在下通孔中，千斤顶的伸缩杆的端部和尾部分别铰接有上支撑板和下支撑板，千斤顶工作时，上支撑板和下支撑板分别抵在相邻的上通孔的口沿上。

通过在模块上设置“凸”形通孔与千斤顶相互配合使用，可先堆叠模块，而后连接段筋，该种方式相比于先连接段筋后堆叠模块，可省区段筋与钢筋孔相互对齐的步骤，只需要先将上下柱体模块对齐后，通过千斤顶将上方模块顶起，在模块与模块之间形成一空隙，因下方段筋伸出了钢筋孔，故可在该空隙内将上下相邻段筋通过连接件连接。提高了工作效率。

进一步，所述柱体的外壁上设置有插接攀爬横杆的若干横杆插孔；在柱体逐级向上建造过程中，同步向横杆插孔中插入攀爬横杆。通过横杆插孔和攀爬横杆的配合，在建造过程中，逐级向上随着柱体的增高而不断插入攀爬横杆，形成上下柱体的辅助工具，同时还可在柱体和施工人员之间绑缚安全绳，施工人员即可顺着攀爬横杆在柱体的建造顶部施工。

与现有技术相比，本发明模块化组合楼梯的优势在于：

1)将大尺寸的钢筋混凝土柱分散成小模块，便于大规模生产加工；

2)产品模块化、自重小、结构轻巧；

3)运输方便、吊装简单；

4)现场采用干法施工，污染小、粉尘少；

5)施工简单，将模块化产品拼装即成柱子、对于施工人员技术要求低、施工效率高；

6)解决了柱体因材料的配比，不均匀等造成的强度偏低、“软顶”现象、蜂窝和孔洞、露筋、麻面等问题。

附图说明

说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为实施例一柱体模块的立体图；

图2为实施例一柱体模块的结构示意图；

图3为实施例一段筋与连接件的结构示意图；

图4为实施例一段筋与连接件为一体化设置的结构示意图；

图5为实施例一柱子建造的混凝土基础的立体图；

图6为实施例一搭建柱体底部模块的示意图；

图7为实施例一搭建柱体高处的示意图；

图8为实施例一段筋连接的结构示意图；

图9为实施例一建造完成的柱子与攀爬横杆相配合的立体图；

图10为图9中攀爬横杆设置的路线图；

图中：1为柱体模块；2为钢筋，2-1为段筋，2-2为连接件；3为钢筋孔；4为基础；5为插孔；6为攀爬横杆；7为钢筋接头；8为上通孔；9为下通孔；10为千斤顶；11为伸缩杆；12为上支撑板；13为下支撑板。

具体实施方式

下面结合附图给出一个非限定的实施例对本发明作进一步的阐述。但是应该理解，这些描述只是示例的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例一

如图1、2、3所示，一种模块化组合柱，包括若干竖向相互堆叠的柱体模块1及若干竖向贯通堆叠的柱体模块1的钢筋2；所述模块1竖向设置有若干蜂窝状钢筋2穿过的钢筋孔3；所述钢筋2的两端固定连接在建筑物或构筑物上，所述钢筋2分段式设置，分段式设置的钢筋2包括若干段筋2-1和若干连接件2-2；若干连接件2-2将若干段筋2-1连接构成钢筋2；在钢筋孔3内填充有将若干柱体模块1和若干钢筋2紧固为一体的填充剂。

如图3所示，所述段筋2-1的两端分别设置有外螺纹，所述连接件2-2的两端分别设置有与段筋2-1外螺纹相配合的内螺纹。所述连接件2-2为通管，其内满布内螺纹。如图1所示，相邻所述模块1之间相互粘接。所述柱体的外壁上设置有插接攀爬横杆6的若干横杆插孔5。

本实施例的段筋2-1和连接件2-2还可如图4所示设置，所述段筋2-1一端与连接件2-2一端固定连接，段筋2-1另一端设置有外螺纹，连接件2-2另一端设置有与段筋2-1外螺纹相匹配的内螺纹。

如图1、2所示，在所述模块1中心沿竖向设置有“凸”形通孔，所述通孔由上通孔8和下通孔9构成且同轴，所述上通孔8横截面直径小于下通孔9横截面直径。

本实施例的柱体模块1通过如下步骤制得：混凝土经过配方比例混合，装入模具内保温、振动，成型，检验合格即可出厂。

实施例的模块化组合柱建造方法包括如下步骤：

s1、如图5所示，建造柱体底部的基础4，并在基础4上预留出与柱体模块1钢筋孔3相对应的钢筋接头7；

s2、如图6、7、8所示，段筋2-1与柱体模块1相互配合以段筋2-1高度为一级逐级向上搭建，其中底层若干段筋2-1的底端与钢筋接头7固定连接，所有柱体模块1及其钢筋孔3上下对齐，竖向段筋2-1之间在竖向相连通的钢筋孔3内通过连接件2-2连接，在连接竖向相邻段筋2-1时，下级段筋2-1的顶部伸出钢筋孔3与上级段筋2-1的底部通过连接件2-2连接；

相邻两级的段筋2-1和柱体模块1搭建，先将柱体模块1上下对齐堆叠后，再将竖向相邻的段筋2-1相互连接；段筋2-1相连接时，使用千斤顶10穿过上通孔8竖向设置在下通孔9中，千斤顶10的伸缩杆11的端部和尾部分别铰接有上支撑板12和下支撑板13，千斤顶10工作时，上支撑板12和下支撑板13分别抵在相邻的上通孔8的口沿上。

s3、待柱体模块1堆叠完成后，从柱体顶部的钢筋孔3灌入填充剂使钢筋2与柱体模块1固定为一体；

s4、如图9所示，如图将柱体的顶部与建筑物或构筑物相连接即可。

如图9、10所示，所述柱体的外壁上设置有插接攀爬横杆6的若干横杆插孔5；在柱体逐级向上建造过程中，同步向横杆插孔5中插入攀爬横杆6。若干所述横杆插孔5呈螺旋状设置在柱体上。通过螺旋状的横杆插孔5的设置，施工人员可在正在建造的柱体上无死角施工。

本实施例建造的柱体的横截面为圆形，其直径为0.4m，高度为3.7m，用钢筋216根，需要3人耗时1天，最终搭建成功的柱子无“软顶”现象、无蜂窝和孔洞、无露筋、无麻面。其中在钢筋孔3中填充高强度的混凝土填充剂，整体柱体的强度与现有钢筋2混凝土强度相当。以现有浇筑横截面为方形，边长为0.4m，高度为3.7m的钢筋2混凝土柱作为对照组，其比较如下：

通过上表可看出本发明的模块化组合柱各个性能均优越于现有钢筋2混凝土柱。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。