装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置.pdf

本发明公开了装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其上锚板紧贴在上预制剪力墙的底面设置，上锚板的顶部设置上水平钢筋，且与上连接钢筋的底端连接；上连接钢筋设置在上预制剪力墙内；竖向连接插销的上部位于上预制剪力墙内，且与上连接钢筋连接，下部凸出于上预制剪力墙的底面，其底端为扩大头；下锚板紧贴在下预制剪力墙的顶面设置，与下连接钢筋的顶端连接；连接块在连接槽盒的内部成对设置，其顶端设有相对凸出的凸牙，底端与连接槽盒的底部通过铰链连接；压力弹簧设置在连接块和连接槽盒的内壁之间，本发明装置可承担剪力、弯矩和拉压力，简化预制剪力墙装配工艺、缩短施工工期、减少人工耗费、减少现场污染和材料浪费。

1.  装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，主要由上锚板、上连接钢筋、上水平钢筋、竖向连接插销、下锚板、下连接钢筋、下水平钢筋、连接槽盒、压力弹簧、连接块、铰链和锚板边焊缝组成；
所述上锚板紧贴在上预制剪力墙的底面设置，所述上锚板的顶部设置上水平钢筋，且与上连接钢筋的底端连接；所述上连接钢筋设置在上预制剪力墙内；竖向连接插销的上部位于上预制剪力墙内，且与上连接钢筋连接，下部凸出于上预制剪力墙的底面，其底端为扩大头；下锚板紧贴在下预制剪力墙的顶面设置，其底面设置下水平钢筋，且与下连接钢筋的顶端连接；所述下连接钢筋设置在下预制剪力墙内；连接槽盒设置在下预制剪力墙的顶部，且与下连接钢筋连接；所述连接槽盒的顶部和底部开孔与墙外连通；连接块在连接槽盒的内部成对设置，其顶端设有相对凸出的凸牙，底端与连接槽盒的底部通过铰链连接；压力弹簧设置在连接块和连接槽盒的内壁之间；所述上锚板和下锚板通过锚板边焊缝连接。

2.  根据权利要求1所述的装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，所述上连接钢筋和下连接钢筋采用上预制剪力墙和下预制剪力墙中的竖向分布钢筋、型钢、栓钉或锚栓。

3.  根据权利要求1所述的装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，沿预制剪力墙水平拼缝的长度方向，所述上锚板或下锚板连续设置或分段设置。

4.  根据权利要求1所述的装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，所述连接槽盒的顶部或底部设有开孔。

5.  根据权利要求1所述的装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，所述连接槽盒内灌注有浆料。

6.  根据权利要求5所述的装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，所述浆料采用细石混凝土、铁屑水泥砂浆或添加微膨胀剂的水泥砂浆。

7.  根据权利要求1所述的装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，所述上连接钢筋伸入上预制剪力墙的深度不小于上连接钢筋的直径的15倍。

8.  根据权利要求1所述的装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，所述下连接钢筋伸入上预制剪力墙的深度不小于下连接钢筋的直径的15倍。

9.  根据权利要求1所述的装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，所述上水平钢筋和下水平钢筋的长度方向与上、下预制剪力墙的长度方向垂直。

10.  根据权利要求1所述的装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，其特征在于，所述上锚板或下锚板的宽度小于上预制剪力墙或下预制剪力墙的宽度。

装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置
技术领域
本发明涉及一种装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，用于装配上预制剪力墙和下预制剪力墙时水平拼缝的连接，属于建筑工程领域。
背景技术
剪力墙是建筑工程中应用非常广泛的构件型式，用于承担竖向荷载(如建筑物的自重、使用荷载等)和水平作用(如风、水平地震等)。综合而言，剪力墙承受剪力、弯矩、压力和拉力。
建造剪力墙的方式一般有“现浇”和“装配”两种。“现浇”是传统建造方式：在工地现场绑扎钢筋、搭设模板和支架、将混凝土注入模板中并振捣密实，混凝土达到一定强度后即可拆除模板；“装配”是适应于建筑产业化发展的新型建造方式：在工厂制造预制剪力墙构件并预留连接装置，在工地现场将上预制剪力墙和下预制剪力墙吊装就位，临时固定，通过预留连接装置妥善连接。这些连接装置需要有足够的承载力，可以承担剪力墙承受的拉力、压力、弯矩、剪力等内力。
与“现浇”方式相比，以“装配”的方法建造剪力墙可以节省工期、节省人力、减少材料耗费、减少现场污染排放，达到节能环保的目的。所以，“装配”是目前建筑工程的重要发展方向。
预制剪力墙相互连接装配时，需要解决两种类型的拼缝连接装置：①上预制剪力墙和下预制剪力墙之间的水平拼缝连接装置；②相同楼层相邻预制剪力墙之间的竖直拼缝连接装置。
预制剪力墙装配水平拼缝的连接装置需要满足以下要求：
1、安全要求。预制剪力墙装配水平拼缝的连接装置需要有足够的承载力，可以承担剪力墙承受的拉力、压力、弯矩、剪力等内力。
2、耐久性及耐火要求。
3、装配简便、缩短施工工期、减少现场人工耗费的要求。
现有技术采用以下四种装置来满足以上三方面要求：
1、套筒灌浆连接装置
如图1为现有技术下采用套筒灌浆连接装置的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图。上预制剪力墙1的底部设置套筒2，上预制剪力墙1中的上连接钢筋3的底端从套筒2的顶部插入套筒2中。下预制剪力墙4中的下连接钢筋5的顶端突出于下预制剪力墙4的顶面。安装时，将上预制剪力墙1与下预制剪力墙4对齐，下连接钢筋5从套筒2的底部插入套筒2中，上预制剪力墙1的底面和下预制剪力墙4的顶面之间留20mm的间隙。设置支架将上预制剪力墙1定位。在套筒2中灌注浆料直到浆料填满套筒2内部以及上预制剪力墙1和下预制剪力墙4之间的间隙。浆料经养护达到一定强度之后，拆除支撑上预制剪力墙1的支架。
2、浆锚连接装置
如图2为现有技术下采用浆锚连接装置的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图。上预制剪力墙1中的上连接钢筋3的底端延伸至上预制剪力墙1的底部。在上预制剪力墙1的底部设置锚孔6，锚孔6与上连接钢筋3靠近且锚孔6的长度方向与上连接钢筋3平行，锚孔6开口朝下。下预制剪力墙4中的下连接钢筋5的顶端突出于下预制剪力墙4的顶面。安装时，将上预制剪力墙1与下预制剪力墙4对齐，下连接钢筋5从锚孔6的底部开口插入，上预制剪力墙1的底面和下预制剪力墙4的顶面之间留20mm的间隙。设置支架将上预制剪力墙1定位。在锚孔6中灌注浆料直到浆料填满锚孔6内部以及上预制剪力墙1和下预制剪力墙4之间的间隙。浆料经养护达到一定强度之后，拆除支撑上预制剪力墙1的支架。
3、钢筋搭接焊接连接装置
图3为现有技术下采用钢筋搭接焊接连接装置的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图。在上预制剪力墙1底部设置凹槽7，上预制剪力墙1中的上连接钢筋3的底端从凹槽7的顶部插入凹槽7中。下预制剪力墙4中的下连接钢筋5的顶端突出于下预制剪力墙4的顶面。安装时，吊装上预制剪力墙1与下预制剪力墙4对齐，下连接钢筋5从凹槽7的底部插入凹槽7中，上预制剪力墙1的底面和下预制剪力墙4的顶面之间留20mm的间隙。设置支架将上预制剪力墙1定位。上连接钢筋3和下连接钢筋5搭接并焊接连接，焊缝长度不小于连接钢筋3和连接钢筋5两者中较小的直径的10倍。焊接完成后，在凹槽7中灌注浆料直到浆料填满凹槽7内部、上预制剪力墙1和下预制剪力墙4之间的间隙。浆料经养护达到一定强度之后，拆除支撑上预制剪力墙1的支架。
4、预焊钢板与钢筋焊接连接装置
图4为现有技术下采用预焊钢板与钢筋焊接连接装置的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图。在上预制剪力墙1的底部设置凹槽7，上预制剪力墙1中的上连接钢筋3的底端从凹槽7的顶部插入凹槽7中，在上连接钢筋3的底端焊接连接钢板8，焊缝长度不小于连接钢筋3的直径的10倍。下预制剪力墙4中的下连接钢筋5的顶端突出于下预制剪力墙4的顶面。安装时，吊装上预制剪力墙1与下预制剪力墙4对齐，下连接钢筋5从凹槽7的底部插入凹槽7中，上预制剪力墙1的底面和下预制剪力墙4的顶面之间留20mm的间隙。设置支架将上预制剪力墙1定位。下连接钢筋5和连接钢板8搭接并焊接连接，焊缝长度不小于连接钢筋5的直径的10倍。焊接完成后，在凹槽7中灌注浆料直到浆料填满凹槽7内部、上预制剪力墙1和下预制剪力墙4之间的间隙。浆料经养护达到一定强度之后，拆除支撑上预制剪力墙1的支架。
上述现有的这四项技术优点在于连接用的上连接钢筋3、下连接钢筋5、连接钢板8等都有浆料保护层，容易满足耐火和防腐要求。但是存在如下问题：
1、通常预制剪力墙内的竖向分布钢筋不少于2层，且同一立面的竖向分布钢筋的间距一般不大于200mm，每一片预制剪力墙中的竖向分布钢筋动辄数十根。为保证连接装置的承载能力不比预制剪力墙的其它部位低，故上连接钢筋3和下连接钢筋5的强度与面积不能低于预制剪力墙内的竖向分布钢筋。按采用套筒灌浆连接装置的现有技术，套筒数量与上预制剪力墙1和下预制剪力墙4中的竖向钢筋根数相同，这就需要很多套筒，材料成本很高，且每个套筒均需要预埋位置准确，且需要向套筒内灌浆，这样的做法难度较高，且耗费工时。
2、按采用浆锚连接装置的现有技术，螺旋箍数量与上预制剪力墙1和下预制剪力墙4中的竖向钢筋根数相同，这就需要很多螺旋箍，材料成本很高，且每个螺旋箍均需要预埋位置准确，且需要向套筒内灌浆，这样的做法难度较高，且耗费工时。
3、按采用预焊钢板与钢筋焊接连接装置的现有技术，需将上连接钢筋3和连接钢板8搭接相焊，再将下连接钢筋5和连接钢板8搭接相焊，由于钢筋数量众多，故焊接成本很高，且耗费工时。
4、按采用钢筋搭接焊接连接装置的现有技术，需将上连接钢筋3和下连接钢筋5一一对应搭接相焊，由于钢筋数量众多，故焊接成本很高，且耗费工时。
5、如果上连接钢筋3和下连接钢筋5的根数少于上预制剪力墙1和下预制剪力墙4中的竖向钢筋根数，则上连接钢筋3和下连接钢筋5的面积必须加大、或者强度提高。受材料的限制，强度提高幅度有限，只能将上连接钢筋3和下连接钢筋5的面积加大，但是面 积增大过多又会使套筒增大、使螺旋箍增大、影响上连接钢筋3和下连接钢筋5搭接焊接的质量。
6、通常预制剪力墙内的水平分布钢筋不少于2层，且同一立面的水平钢筋的间距一般不大于200mm。上预制剪力墙1的底部也有这样的水平分布钢筋，按采用预焊钢板与钢筋焊接连接装置和采用钢筋搭接焊接连接装置的现有技术，在上预制剪力墙1的底部开有凹槽，造成上预制剪力墙1制作不便，也妨碍了上预制剪力墙1中水平分布钢筋的设置。
7、为了保证灌浆质量和连接密实，现有技术中上预制剪力墙1和下预制剪力墙4之间均设置20mm的间隙，这样造成在后灌浆料未达到一定强度之前，必须要设置足够可靠的支架才能使上预制剪力墙1定位并稳定，耗费材料和工时。另外，如果楼板也采用已经铺设好装饰地面的预制楼板，则带斜撑的墙支架可能造成装饰地面的破坏。
8、为了使下连接钢筋5容易插入上预制剪力墙1的预留套筒2、或者螺旋箍6、或者方便与上连接钢筋3或连接钢板8搭接，也为了后续灌浆方便，所以制作上预制剪力墙1时，一般会将套筒2、预留孔6、凹槽7的内部空隙设置得较大。但是，这样会造成在吊装上预制剪力墙1的时候，容易造成上预制剪力墙1和下预制剪力墙4发生错位，难以对齐。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有方法的不足，提供一种连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的装置，满足结构安全、耐久耐火、安装简便、缩短施工工期、减少现场人工耗费的要求。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，主要由上锚板、上连接钢筋、上水平钢筋、竖向连接插销、下锚板、下连接钢筋、下水平钢筋、连接槽盒、压力弹簧、连接块、铰链和锚板边焊缝组成；
所述上锚板紧贴在上预制剪力墙的底面设置，所述上锚板的顶部设置上水平钢筋，且与上连接钢筋的底端连接；所述上连接钢筋设置在上预制剪力墙内；竖向连接插销的上部位于上预制剪力墙内，且与上连接钢筋连接，下部凸出于上预制剪力墙的底面，其底端为扩大头；下锚板紧贴在下预制剪力墙的顶面设置，其底面设置下水平钢筋，且与下连接钢筋的顶端连接；所述下连接钢筋设置在下预制剪力墙内；连接槽盒设置在下预制剪力墙的顶部，且与下连接钢筋连接；所述连接槽盒的顶部和底部开孔与墙外连通；连接块在连接槽盒的内部成对设置，其顶端设有相对凸出的凸牙，底端与连接槽盒的底部通过铰链连接； 压力弹簧设置在连接块和连接槽盒的内壁之间；所述上锚板和下锚板通过锚板边焊缝连接。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述上连接钢筋和下连接钢筋采用上预制剪力墙和下预制剪力墙中的竖向分布钢筋、型钢、栓钉或锚栓。
沿预制剪力墙水平拼缝的长度方向，所述上锚板或下锚板连续设置或分段设置。
所述连接槽盒的顶部或底部设有开孔。
所述连接槽盒内灌注有浆料。所述浆料采用细石混凝土、铁屑水泥砂浆或添加微膨胀剂的水泥砂浆。
所述上连接钢筋伸入上预制剪力墙的深度不小于上连接钢筋的直径的15倍。
所述下连接钢筋伸入上预制剪力墙的深度不小于下连接钢筋的直径的15倍。
所述上水平钢筋和下水平钢筋的长度方向与上、下预制剪力墙的长度方向垂直。
所述上锚板或下锚板的宽度小于上预制剪力墙或下预制剪力墙的宽度。
本发明拼接上预制剪力墙和下预制剪力墙时，将上预制剪力墙的竖向连接插销对齐下预制剪力墙连接槽盒中的连接块之间的孔隙并插入，在压力弹簧的压力作用下，连接块的凸牙扣住竖向插销的扩大头。与此同时，上锚板和下锚板接触，在板边施焊，以锚板边焊缝连接上锚板和下锚板。在连接槽盒内灌注浆料。所述上锚板和下锚板沿预制剪力墙的长度方向间断设置。对于同一片平面剪力墙，竖向连接插销和连接槽盒设置位置靠近其两端。
上连接钢筋采用一系列埋设在上预制剪力墙中的钢筋。下连接钢筋采用一系列埋设在下预制剪力墙中的钢筋。上连接钢筋和上锚板的连接方式、下连接钢筋与下锚板的连接方式采用T型焊接、穿孔塞焊、螺母连接。
所述连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的装置的设置方法：预先把上锚板、上水平钢筋、竖向连接插销和上连接钢筋连接在一起，把下锚板、下水平钢筋、连接槽盒的底面和下连接钢筋连接在一起，上锚板紧贴在上预制剪力墙的底部设置，上锚板的顶面与上预制剪力墙内的上连接钢筋底端焊接。制作上预制剪力墙时，将竖向连接插销的上部设置于上预制剪力墙内，竖向连接插销的下部从上预制剪力墙的底部伸出。将下锚板紧贴在下预制剪力墙的顶部设置，连接槽盒设置在下预制剪力墙的顶部，且与下连接钢筋连接。连接槽盒的顶部和底部开孔与墙外连通。连接块在连接槽盒的内部成对设置，其顶端设有相对凸出的凸牙，底端与连接槽盒的底部通过铰链连接。在连接槽盒内灌注高强度浆料。浆料终凝后，本发明装置可承担更大的剪力、弯矩和拉压力。
本发明替代套筒灌浆连接、浆锚连接、钢筋搭接焊接、预焊钢板与钢筋焊接等现有连接上预制剪力墙与下预制剪力墙的技术，可简化预制剪力墙装配工艺、缩短施工工期、减少人工耗费、减少现场污染和材料浪费。
对于同一片预制剪力墙，当其拼装在另一片预制剪力墙之上时，其作为上预制剪力墙；对于同一片预制剪力墙，当其上方拼装其它预制剪力墙时，其作为下预制剪力墙。
对于同一片上预制剪力墙，沿其底面的水平长度方向，上锚板可连续设置，也可分段设置。
对于同一片上预制剪力墙，竖向连接插销可设置在两端，沿其底面的水平宽度方向，竖向连接插销可设置为一排，也可设置为多排。
对于同一片下预制剪力墙，沿其顶面的水平长度方向，下锚板可连续设置，也可分段设置。
对于同一片下预制剪力墙，连接槽盒以及连接槽盒内部的连接块、压力弹簧与上预制剪力墙底面的竖向连接插销位置对齐设置。
除以上规定之外，本发明装置的设置、几何参数和材料强度还应遵循本技术领域的相关规范要求。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1)本发明的锚板与水平钢筋、连接钢筋的连接、竖向连接插销和连接槽盒的设置、预制剪力墙的制作均预先在工厂制成，在现场只需要将上、下预制剪力墙吊装拼接，下预制剪力墙中的连接块即可卡住上预制剪力墙的竖向连接插销，使上、下预制剪力墙临时固定。在上、下锚板边缘现场施焊，就可以使上、下预制剪力墙拼装完成。因为竖向连接插销和连接块的数量相对于剪力墙内的竖向连接钢筋数量少很多，拼装省时省力，而且现场焊接结束后，不需要长时间养护灌注浆料就可以继续向上拼装预制剪力墙。与现在的常用做法相比，采用本发明可节省很多人力，明显缩短工期；
2)采用本发明不会影响预制剪力墙内水平分布钢筋的设置；
3)采用本发明，不需要设置预制剪力墙的支架，与现在的常用做法相比，具有明显的人工工作量小、耗费时间较少的优点，而且不会影响房间内的其它施工操作，也不会破坏楼板面层；
4)采用本发明，因为连接件数量少，故在拼装预制剪力墙时容易定位且安装准确度高。
5)采用本发明，可以在本发明装置外增设防护面层，以满足本发明耐久防火的要求。
附图说明
图1是现有技术采用套筒灌浆的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图；
图2是现有技术采用浆锚连接的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图；
图3是现有技术采用钢筋搭接焊接连接的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图；
图4是现有技术采用预焊钢板与钢筋焊接的方法连接上预制剪力墙和下预制剪力墙的示意图；
图5是本发明装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置的结构示意图。
具体实施方式
为进一步理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步的描述，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
如图5所示，一种装配式剪力墙水平拼缝卡扣焊接组合连接装置，用于装配上预制剪力墙1和下预制剪力墙4时水平拼缝的连接，主要由上锚板9、上连接钢筋3、上水平钢筋15、竖向连接插销10、下锚板11、下连接钢筋5、下水平钢筋16、连接槽盒12、压力弹簧13、连接块14和铰链17组成。
上锚板9紧贴在上预制剪力墙1的底面设置，上锚板9的设置上水平钢筋15，且与上连接钢筋3的底端连接；上连接钢筋3设置在上预制剪力墙1内；竖向连接插销10的上部位于上预制剪力墙1内，且与上连接钢筋3连接，下部凸出于上预制剪力墙1的底面，其底端为扩大头；下锚板11紧贴在下预制剪力墙4的顶面设置，其底面设置下水平钢筋16，且与下连接钢筋5的顶端连接；下连接钢筋5设置在下预制剪力墙4内；连接槽盒12设置在下预制剪力墙4的顶部，且与下连接钢筋5连接；连接槽盒12的顶部和底部开孔与墙外连通；连接块14在连接槽盒12的内部成对设置，其顶端设有相对凸出的凸牙，底端与连接槽盒12的底部通过铰链17连接；压力弹簧13设置在连接块14和连接槽盒12的内壁之间，其压力使连接块14的凸牙相互靠拢。连接槽盒12的顶部或底部设有开孔。
拼接上预制剪力墙1和下预制剪力墙4时，将上预制剪力墙1的竖向连接插销10对齐下预制剪力墙4连接槽盒12中的连接块14之间的孔隙并插入，在压力弹簧13的压力作用下，连接块14的凸牙扣住竖向插销10的扩大头。与此同时，上锚板9和下锚板11接触， 在板边施焊，以锚板边焊缝18连接上锚板9和下锚板11。通过连接槽盒12的顶部或底部开孔向连接槽盒12内灌注浆料。
设置上连接钢筋3连接上锚板9和上预制剪力墙1，同时上连接钢筋3也作为传递剪力的锚筋，按照有关设计规范，按照《混凝土结构设计规范》(GB50010)中对于抗剪钢筋锚固长度的要求，上连接钢筋3伸入上预制剪力墙1的深度不小于上连接钢筋3的直径的15倍。上连接钢筋3横截面积符合一般设计规范即可。
设置下连接钢筋5连接下锚板11和下预制剪力墙4，同时下连接钢筋5也作为传递剪力的锚筋，按照《混凝土结构设计规范》(GB50010)中对于抗剪钢筋锚固长度的要求，下连接钢筋5伸入上预制剪力墙4的深度不小于下连接钢筋5的直径的15倍。下连接钢筋5的横截面积符合一般设计规范即可。
在上锚板9和下锚板11的板边施焊，连接上锚板9和下锚板11。锚板边焊缝18主要用于承担水平拼缝处所受的剪力作用。
如表1、2所示，设上预制剪力墙1和下预制剪力墙4的厚度均为b，上锚板9和下锚板11均采用材质为Q345钢材，施焊焊条采用E50级，则锚板边焊缝18的高度h_f和剪力墙所采用的混凝土强度等级、上预制剪力墙或下预制剪力墙的厚度b有如下关系：
1)当上预制剪力墙1和下预制剪力墙4均采用强度等级为C70的混凝土时，锚板边焊缝18高度h_f与上预制剪力墙或下预制剪力墙的厚度b关系如表1所示。
表1