一种预制混凝土管桩柱与空心楼盖或无梁楼盖的连接结构的制作方法

1.本实用新型属于装配式混凝土建筑结构技术，特别涉及一种预制混凝土管桩柱与空心楼盖或无梁楼盖的连接结构。


背景技术：

2.装配式混凝土建筑以其节能减排、绿色环保及质量易控等特点备受推崇，随着国务院《关于大力发展装配式建筑的指导意见》的颁布，广东省颁布了《关于大力发展装配式建筑的实施意见》，要求2020年底省内新建建筑15％以上采用装配式、2025年底达到35％以上。《装配式评价标准》(gb/t51129
‑
2017)第3.0.3条规定，装配式建筑应满足主体结构部分的评价分值不低于20分，而在装配式建筑评分表中，主体结构满分为50分，其中，柱、支撑、承重墙、延性墙板等竖向构件比例达35％～80％，可获分值为20～30分，梁、板、楼梯、阳台、空调板等构件比例达70％～80％，可获分值为10～20分。倘若竖向构件不做预制，则梁、板、楼梯、阳台、空调板等构件比例需达80％，由此可见，主体构采用预制构件占比及比分颇高。
3.在国家政策的号召下，装配式建筑一直是行业的热点话题，但随之发现，很多难点、痛点问题逐渐显现，这些问题主要体现在：
4.⑴
预制混凝土柱的截面需要根据实际工程要求设计，不仅造价高，而且不能体现装配式预制构件标准化优势。
5.⑵
预制混凝土柱节点连接通常采用灌浆套筒连接，套筒连接技术对安装技术及精度要求较高，现场装配连接麻烦。
6.受国内装配式预制构件生产水平和技术能力所限，加之构件标准化体系还不完善，我国装配式建筑成本居高不下，这成为阻碍装配式建筑发展的一个重要因素，因此降低装配式建筑成本可成为推动其发展的强大动力，而从技术上入手解决成本问题是最可靠和直接的方式。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低、施工方便且安全可靠、施工效率高、施工安装容错率低的预制混凝土管桩柱与空心楼盖或无梁楼盖的连接结构。
8.本实用新型的目的通过以下的技术措施来实现：一种预制混凝土管桩柱与空心楼盖或无梁楼盖的连接结构，其特征在于，它包括上层预制混凝土管桩柱、下层预制混凝土管桩柱和空心楼盖或无梁楼盖，所述上层预制混凝土管桩柱和下层预制混凝土管桩柱均是在预制混凝土管桩的桩芯孔内插入连接钢筋并浇筑混凝土构成，所述上层预制混凝土管桩柱和下层预制混凝土管桩柱与所述空心楼盖或无梁楼盖之间为板柱节点区，所述连接钢筋穿过所述板柱节点区分别伸入上层预制混凝土管桩柱和下层预制混凝土管桩柱中锚固，所述板柱节点区与所述上层、下层预制混凝土管桩柱为一次性浇筑混凝土形成。
9.本实用新型板柱节点连接方式操作简单，施工方便，安全可靠，施工安装容错率低，可加快施工进度，降低施工成本。本实用新型预制混凝土管桩柱所使用的预制混凝土管
桩是一种产量化、标准化的构件，可以根据实际工程中柱子承受的轴压力来选取不同型号的管桩，而长度则可根据实际情况在已生产的管桩上截取，由于目前市场上管桩可批量生产且单价低，因此可降低生产成本、实现量产化、提高装配式构件使用的标准化程度。而且，空心楼盖或无梁楼盖由于是在其结构内置轻质填充体，不仅节约材料、节省钢筋及混凝土的用量，减少模板的损耗，且没有大量的主次梁，使施工更便捷，缩短工期，有效降低生产成本，经济价值显著；楼板自重的降低，减少了地震的作用，达到减少梁、柱及基础所承受荷载；空心楼盖使得在建筑的主体结构中节省了混凝土、减轻了自重、不仅降低了制造成本，而且结构净高也增加了，特别适用于大跨度、大荷载、大开间的多高层建筑。
10.根据受力要求，本实用新型所述下层预制混凝土管桩柱桩身中的钢筋可以凿出一定长度向上伸入所述板柱节点区锚固，也可以不凿出一定长度锚入节点区内。
11.本实用新型所述板柱节点区的混凝土等级和空心楼盖或无梁楼盖的混凝土等级应相同，且二者一次性浇筑完成。
12.为了提高楼盖的承载能力、刚度和抗冲切能力，本实用新型在所述下层预制混凝土管桩柱的柱顶上设有用于支托楼盖的承托构件，所述承托构件与所述上层、下层预制混凝土管桩柱和所述板柱节点区一次性浇筑形成，所述承托构件是平托板、柱帽或在柱帽上设置平托板。承托构件的尺寸和配筋应根据受冲切承载力计算确定，满足承载力要求。其中，所述板柱节点的截面有柱帽及托板的尺寸应该包容45
°
的冲切破坏锥体，并应满足受冲切承载力的要求。
13.本实用新型所述连接钢筋是由螺旋箍筋和纵筋绑扎形成的钢筋笼或竖直通长钢筋。
14.当板柱节点区的高度较小时，下层预制混凝土管桩桩身中的钢筋不能伸入板柱节点区足够深度，为了锚固稳固，本实用新型所述下层预制混凝土管桩桩身中的钢筋伸入板柱节点区的部分为弯曲状；而当板柱节点区的高度较大时，钢筋插入板柱节点区的足够深度时，可以不弯曲，即所述下层预制混凝土管桩桩身中的钢筋伸入板柱节点区的部分为竖直状。
15.当在下层预制混凝土管桩柱的柱顶上设有承托构件时，只在上层预制混凝土管桩柱的下端与板柱节点区之间设有坐浆层；而当下层预制混凝土管桩柱的柱顶上无承托构件时，在下层预制混凝土管桩柱的上端以及上层预制混凝土管桩柱的下端与板柱节点区之间均设有坐浆层。
16.本实用新型所述预制混凝土管桩是有预应力或者无预应力钢筋的phc/pc/prci/prcii空心管桩或是混合预应力钢筋与普通钢筋的其他管桩，还可以使用任意其他强度、型号的管桩。
17.与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：
18.⑴
本实用新型使用预制混凝土管桩柱与空心楼盖或无梁楼盖连接构成新结构体系，预制混凝土管桩柱上端与楼板刚接，可提高刚度，其下端与楼板半刚接，现有的标准管桩本身具有固定的轴力和弯矩承载力，通过半刚接可对管桩的弯矩进行调整，方便将弯矩调整在管桩可承受范围内。
19.⑵
本实用新型可根据不同实际工程中所需的不同轴力选择标准管桩，管桩生产标准化程度高，而且，实际工程中选择的管桩作为柱子时可根据不同工程产生的轴力及结构
的高度截取不同长度的管桩。对比常规预制柱，在已生产的标准管桩上截取符合需求的一段管桩用于实际工程中，而不需要根据不同的实际工程中所需的不同轴力、弯矩和长度来生产预制柱，因此，本实用新型可实现量产化，提高装配式构件的标准化程度而且管桩单价低使得造价也变低。
20.⑶
空心楼盖或无梁楼盖由于是在其结构内置轻质填充体，不仅节约材料、节省钢筋及混凝土的用量，减少模板的损耗，且没有大量的主次梁，使施工更便捷，缩短工期，有效降低生产成本，经济价值显著；楼板自重的降低，减少了地震的作用，达到减少梁、柱及基础所承受荷载；空心楼盖使得在建筑的主体结构中节省了混凝土、减轻了自重、不仅降低了制造成本，而且结构净高也增加了，特别适用于大跨度、大荷载、大开间的多高层建筑、地下结构等。
21.⑷
本实用新型板柱节点连接方式操作简单，结构连接牢固且安全可靠，施工安装容错率低，施工工序简单，施工时，结构柱安装就位，支模完成后自下而上逐层施工，方便施工、大大提高了施工效率，降低施工成本，在下层预制混凝土管桩柱装配完成后，可拆除施工中使用的临时固定架、临时支撑架及模板，循环使用，减少造价成本，减少污染浪费。
22.⑸
本实用新型的板柱节点使用与空心楼盖相同强度的混凝土，节点区与空心楼盖或无梁楼盖一次性现浇完成，施工方便，效率高。
23.⑹
本实用新型柱与楼板的连接结构可以适用于建筑结构底层、中间层、顶层的施工，即底层、中间层和顶层至少其中一层使用本实用新型柱与楼板的连接结构，当其中一层或者两层使用本实用新型时，其余层可以使用现浇结构体系或装配式结构体系，因此本实用新型可与现浇结构体系及装配式结构体系组合使用。
24.⑺
本实用新型可以根据实际工程需要，结构柱使用有预应力或者无预应力钢筋的phc/pc/prci/prcii空心管桩或是混合预应力钢筋与普通钢筋的其他管桩、还可以是使用任意其他强度、型号的管桩，而且并可以根据需要选择任意强度的灌浆料或混凝土进行灌浆，也可以使用任意种类的预应力或非预应力钢筋，因此本实用新型适用范围广泛，适于广泛推广和使用。
附图说明
25.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
26.图1是本实用新型实施例1的平面图；
27.图2是本实用新型实施例1的剖面图；
28.图3是本实用新型实施例2的剖面图；
29.图4是本实用新型实施例3的剖面图；
30.图5是本实用新型实施例4的剖面图。
具体实施方式
31.实施例1
32.如图1和2所示，是本实用新型一种预制混凝土管桩柱与空心楼盖或无梁楼盖的连接结构，它包括上层预制混凝土管桩柱1、下层预制混凝土管桩柱2和空心楼盖3，上层预制混凝土管桩柱1和下层预制混凝土管桩柱2均是在预制混凝土管桩的桩芯孔内插入连接钢
筋12并浇筑混凝土构成，上层预制混凝土管桩柱1和下层预制混凝土管桩柱2可以是使用有预应力或者无预应力钢筋或混合有预应力与无预应力的phc/pc/prci/prcii空心管桩或是混合预应力钢筋与普通钢筋的其他管桩，还可以使用任意其他强度、型号的管桩。在本实施例中，空心楼盖3是现浇楼板，板内布置有拉结筋5、板面钢筋6和板底钢筋7。上层预制混凝土管桩柱1和下层预制混凝土管桩柱2与空心楼盖3之间为板柱节点区8，除板柱节点区8不设置填充体9，在空心楼盖3的填充体起始位置10按规则布置一定数量的填充体9。连接钢筋12穿过板柱节点区8分别伸入上层预制混凝土管桩柱1和下层预制混凝土管桩柱2中锚固，在本实施例中，连接钢筋12是由螺旋箍筋和纵筋绑扎形成的钢筋笼，在其它实施例中，连接钢筋也可以是竖直通长钢筋。板柱节点区8与上层预制混凝土管桩柱1、下层预制混凝土管桩柱2为一次性浇筑混凝土形成。且在本实施例中，下层预制混凝土管桩柱2桩身中的钢筋11向上伸至板柱节点区8中锚固，下层预制混凝土管桩2桩身中的钢筋11伸入板柱节点区8的部分为弯曲状，以便在钢筋不能伸入板柱节点区足够深度的情况下，实现锚固稳固。在其它实施例中，当钢筋插入节点区的足够深度时，可以不弯曲，即下层预制混凝土管桩柱桩身中的钢筋伸入板柱节点区的部分为竖直状；而根据受力要求，下层预制混凝土管桩桩身中的钢筋也可以不伸入板柱节点区锚固。
33.上层预制混凝土管桩柱1的下端与空心楼盖3半刚性连接或铰接，即上层预制混凝土管桩柱1的下端通过连接钢筋12和灌浆料(或混凝土)与空心楼盖3相连接，为半刚接或铰接；下层预制混凝土管桩柱2的上端与空心楼盖3刚接，即下层预制混凝土管桩柱2的上端通过钢筋11、连接钢筋12和灌浆料(或混凝土)与空心楼盖3刚接。
34.在本实施例中，在下层预制混凝土管桩柱2的柱顶上设有用于支托空心楼盖3的承托构件，承托构件是平托板13，平托板13与上层预制混凝土管桩柱1、下层预制混凝土管桩柱2和板柱节点区8一次性浇筑形成，平托板13中设置弯起钢筋14、托板底部钢筋15，其尺寸及配筋、构造要求可按抗冲切承载力计算确定。
35.在本实施例中，在上层预制混凝土管桩柱1的下端与板柱节点区之间设有坐浆层17。
36.在一般情况下，板柱强度相差较大，若板柱节点区使用与楼板相同等级的混凝土，当柱子的强度非常大时，节点会出现破坏，但在实际工程中，节点区不应该出现破坏。而若节点使用与柱相同等级的混凝土，节点区和楼板的混凝土强度就会不同，需分开浇筑，十分不方便。为了解决该问题，在板柱节点区的混凝土等级和预制混凝土管桩柱的混凝土等级之差大于5mpa的情况下，板柱节点区8的混凝土等级和空心楼盖3的混凝土等级相同，可实现一次性现浇完成，施工方便，效率高。
37.在本实施例的施工过程如下：
38.步骤1、将下层预制混凝土管桩柱2桩身中的钢筋11凿出，露出一段于其上端面上，将管桩的结合面清理干净，在地基或楼面放三个垫片，复核楼面上垫片的厚度及位置，再在管桩外围用模板设置一个方盒，方盒可以把坐浆区域围住，使得坐浆料不会到处流动，高度为结构面下50mm。管桩与节点底面保留20mm的坐浆层。
39.步骤2、准备工作完成后，在吊装预制混凝土管桩前，在结合面预制管桩的位置铺设灌浆料，将下层预制混凝土管桩吊至安装位置，完成座浆，并将钢筋11的上端伸入板柱节点区内。
40.步骤3、安装并固定好柱体后，安装楼板及节点区模板，若干连接钢筋12穿过节点区钢筋两端留有一定长度分别伸入上层、下层预制混凝土管桩柱桩芯孔中且与节点区钢筋绑扎锚固，并在楼板的上方铺设有连续的楼板钢筋骨架、除节点区外，在楼板内还按规则布置有一定数量的填充体。
41.步骤3、模板安装、钢筋绑扎完成后，对预制混凝土管桩柱芯孔及节点区、楼板中浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，完成预制混凝土管桩柱及空心楼盖或无梁楼盖的连接，形成结构体系。
42.步骤4、在步骤3完成楼盖建造的楼面上，重复步骤1～3自下而上逐层施工。当结构施工至最顶层时，连接钢筋直接锚固在节点区而不留有一定长度伸入上层预制混凝土管桩柱中。
43.本实施例采用先坐浆，再吊装的施工顺序，更为方便，垫片可以保持坐浆层厚度，避免构件安装时把浆料压扁。通常而言，坐浆料一般采用比灌芯的灌浆料强度大一些的坐浆料或者灌浆料。
44.在其它实施例中，也可以采用先放构件再坐浆的工序，可根据具体施工情况确定。
45.在其他实施例中，当底层或中间层或顶层采用现浇结构体系时，其施工方法等同现浇结构体系。
46.实施例2
47.如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：楼盖是无梁楼盖4，在下层预制混凝土管桩柱2的柱顶上没有设置承托构件，其不设梁，楼面荷载由板通过柱直接传给基础，这种结构传力简单、而且增大了楼层净高；在下层预制混凝土管桩柱2的上端面与板柱节点区8之间以及上层预制混凝土管桩柱1的下端面与板柱节点区8之间均设有坐浆层17。
48.实施例3
49.如图4所示，本实施例与实施例2的不同之处在于：在下层预制混凝土管桩柱2的柱顶上设置承托构件，承托构件是在柱帽16上设置平托板13，对于重荷载柱帽16上端应设置平托板13，以降低楼板中的弯矩值和承受冲切力，增加楼板刚度，使板的荷载比较平缓地传到柱上。在板柱节点区8，其尺寸设置应该包容45
°
冲切破坏锥面。
50.实施例4
51.如图5所示，本实施例与实施例3的不同之处在于承托构件仅是柱帽16，对于轻荷载在柱帽16上端可以不设置平托板。
52.本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。