CN114108841B - 一种3d打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件及施工方法 - Google Patents
一种3d打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件及施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件及施工方法，该锚固构件的组合钢套筒预制构件预埋在混凝土梁或板上，组合钢套筒预制构件内纵向放置有若干搭接钢筋，每个固定插销预制构件安装在一个搭接钢筋上，搭接钢筋上安装预制的钢筋笼，钢筋笼下部安装搭接端板预制构件，竖向搭接钢筋与钢筋笼通过固定插销预制构件与搭接端板预制构件搭接进一步固定。解决了配置竖向钢筋的3D打印混凝土构造柱根部节点的施工难题，提出一种3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件及施工方法，为提高3D打印混凝土竖向构件的节点强度，提供施工方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件及施工方法，属于锚固构件技术领域。
背景技术
3D打印混凝土技术是近年来建筑工程领域的新成果，具有施工速度快、自动化程度高和社会效益高等优势，有助于建筑业由高能耗、重污染、劳动力密集型产业向低能耗、环保、技术密集型产业的转变，实现传统建筑业的转型升级。因此，对3D打印混凝土施工技术的研究具有重要意义。对于轮廓工艺3D打印混凝土竖向构件，配置竖向钢筋对保证其延性、整体性有极为重要的作用。然而，竖向钢筋的配置使3D打印混凝土竖向构件的节点施工十分不便，难以实现竖向钢筋的层间连接。现有的3D打印混凝土构造柱生根施工技术，施工难度大、造价高，且节点质量差，急需改进。
发明内容
本发明为了解决配置竖向钢筋的3D打印混凝土构造柱根部节点的施工难题，提出一种3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件及施工方法，为提高3D打印混凝土竖向构件的节点强度，提供施工方法。
本发明提出一种3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件，包括组合钢套筒预制构件、若干搭接钢筋、若干固定插销预制构件、搭接端板预制构件和钢筋笼，
所述组合钢套筒预制构件预埋在混凝土梁或板上，组合钢套筒预制构件内纵向放置有若干搭接钢筋，每个固定插销预制构件安装在一个搭接钢筋上，所述搭接钢筋上安装预制的钢筋笼，所述钢筋笼下部安装搭接端板预制构件，所述竖向搭接钢筋与钢筋笼通过固定插销预制构件与搭接端板预制构件搭接进一步固定。
优选地，所述搭接端板预制构件包括连接杆和搭接端板，在工厂内提前将搭接端板通过连接杆焊接在钢筋笼最靠下的箍筋上。
优选地，所述固定插销预制构件包括固定插销板和转向限位钢筋头，所述固定插销板与搭接钢筋焊接，所述转向限位钢筋头与固定插销板转动连接，所述转向限位钢筋头能够横向转动360°，所述转向限位钢筋头为倒L型，其上端弯曲部与搭接端板搭接。
优选地，所述搭接钢筋的底部螺纹端部与钢套筒旋紧。
优选地，所述组合钢套筒预制构件包括四个钢套筒和钢筋网片，四个钢套筒表面点焊在钢筋网片的四个角点位置。
优选地，点焊位置位于钢套筒竖直方向中部，使钢筋网片平面正交于钢套筒轴线且过钢套筒轴线中点。
优选地，所述钢套筒锚入混凝土梁或板中，锚固长度不小于15d，其中d为搭接钢筋9的直径。
优选地，所述搭接钢筋顶部与混凝土梁或板顶面的距离为600mm。
一种利用所述的3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件的施工方法，具体包括以下步骤：
(1)现场预制钢筋笼：先将两根竖向受力钢筋平放在绑扎架上，并在钢筋上画出箍筋间距，根据画线位置，将箍筋套在受力筋上逐个绑扎，预留出搭接部位的长度，长度为35d，其中d为竖向搭接钢筋直径，箍筋与竖向搭接钢筋保持垂直；箍筋弯钩叠合处，沿受力钢筋方向错开放置；而后穿另外二根受力钢筋，并与箍筋绑扎牢固，在柱顶、柱脚与圈梁钢筋交接的部位，应按设计要求加密柱的箍筋，加密范围在圈梁上、下均不应小于六分之一层高或45cm，箍筋间距不大于10cm；
(2)在构造柱底部预埋组合钢套筒：首先对钢套筒埋置位置进行放线，根据放线定位埋置钢套筒，钢套筒锚入混凝土梁或板中，锚固长度不小于15d，其中d为搭接钢筋直径；
(3)打印一定高度混凝土桁架墙并安置搭接钢筋：在600mm高度范围内采用3D打印混凝土技术制作混凝土桁架墙，3D打印混凝土桁架墙达到所需强度后，在钢套筒内放置焊有固定插销预制构件的搭接钢筋，搭接钢筋顶部与混凝土梁或板顶面的距离为600mm，与已完成的混凝土桁架墙齐平；
(4)打印混凝土桁架墙至墙高：继续打印混凝土桁架墙，打印至此层墙高，沿墙高每500mm墙内预埋2φ6拉结钢筋使构造柱内灌浆混凝土与墙体拉结；
(5)3D打印混凝土构造柱边框内安置钢筋笼：待混凝土桁架墙达到所需强度后，将焊有搭接端板的钢筋笼插入构造柱柱底，转动固定插销预制构件上的转向限位钢筋头使其与钢筋笼的搭接端板搭接；
(6)3D打印混凝土构造柱边框内进行混凝土灌浆，在构造柱混凝土边框内进行混凝土灌浆，灌浆时采用振捣棒振捣。
本发明所述的3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件及施工方法的有益效果为：
1、本发明能够在打印构造柱外壳内空间狭小的使情况下，能够方便施工，得竖向钢筋笼能限位定向，与底部搭接钢筋更紧密地联系，很好地解决了3D打印混凝土构造底层竖向钢筋的锚固问题。
2、本发明采用3D打印混凝土边框代替预制模板，经济环保，施工方便。
3、本发明采用预制组合钢套筒，固定钢套筒位置，使放线定位方便，同时可以防止钢套筒滑移。
4、本发明的搭接端板与固定插销预制构件组成的连接部位，进一步固定了钢筋笼与搭接钢筋，使节点连接更紧密。
5、本发明发挥了3D打印混凝土技术施工速度快、自动化程度高和社会效益高等优势，减小3D打印混凝土构造柱竖向钢筋的层间连接施工难度，增大了层间节点强度。
6、本发明解决了预埋钢套筒固定相对位置困难、容易在未凝结混凝土中滑移的问题，保证了柱底的整体性。
7、由于3D打印轮廓技术中，打印喷头运行时会被竖向钢筋阻碍，因此无法先安装竖向钢筋再进行打印，本发明提供了先打印再安置钢筋的构造方法，解决了采用3D打印混凝土技术制作构造柱时，由于竖向钢筋存在造成的施工困难，扩大了3D打印混凝土技术的工程应用范围。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明所述的组合钢套筒预制构件构造示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明所述的搭接端板预制构件构造示意图，所示为焊接在特制钢筋笼底端箍筋上的搭接端板；
图4为本发明所述的固定插销预制构件构造示意图一；
图5为本发明所述的固定插销预制构件构造示意图二；
图6为本发明所述的组合钢套筒预制构件预埋施工示意图；
图7为3D打印混凝土桁架墙打印样式示意图；
图8为打印混凝土桁架墙打印位置示意图；
图9为3D打印墙底兼柱底边框示意图；
图10为搭接钢筋安置施工示意图以及3D打印混凝土构造柱边框示意图；
图11为除底层外连接节点示意图，表示转向限位钢筋头未被拨动的构造；
图12是转向限位钢筋头被拨动后的构造示意图；
其中，1-钢套筒，2-焊接钢筋网片，3-混凝土梁或板，4-转向限位钢筋头，5-组合钢套筒预制构件，6-构造柱位置，7-桁架墙打印位置，8-3D打印混凝土构造柱边框，9-搭接钢筋，10-连接杆，11-搭接端板，12-钢筋笼，13-固定插销板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1-12说明本实施方式。本实施方式所述的3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件，包括组合钢套筒预制构件5、若干搭接钢筋9、若干固定插销预制构件、搭接端板预制构件和钢筋笼12，所述组合钢套筒预制构件5预埋在混凝土梁或板3上，组合钢套筒预制构件5内纵向放置有若干搭接钢筋9，每个固定插销预制构件安装在一个搭接钢筋9上，所述搭接钢筋9上安装预制的钢筋笼12，所述钢筋笼12下部安装搭接端板预制构件，所述竖向搭接钢筋9与钢筋笼12通过固定插销预制构件与搭接端板11搭接进一步固定。
工厂预制时，组合钢套筒预制构件5由四个钢套筒1与焊接钢筋网片2表面点焊制成，每个钢套筒1应焊接于焊接钢筋网片2的角点位置，点焊位置位于钢套筒竖直方向中部，使焊接钢筋网片平面正交于钢套筒轴线且过钢套筒轴线中点。焊接钢筋网片2尺寸应与搭接钢筋9间距相适应。焊接钢筋网片2的钢筋与钢套筒1间留有一定的间距，方便两者之间的焊接施工。
所述固定插销预制构件由一个可以旋转的转向限位钢筋头4和一个固定插销板13组成。在工厂内提前将固定插销板13焊接在搭接钢筋9上。
所述搭接端板构件由圆形搭接端板11和与钢筋笼12焊接的连接杆10组成。在工厂内提前将搭接端板11焊接在钢筋笼12最靠下的箍筋上。
搭接钢筋9与钢筋笼12组成构造柱，位于构造柱位置6。3D打印混凝土桁架墙在构造柱位置6兼做混凝土边框，3D打印混凝土构造柱边框内进行混凝土灌浆。采用轮廓工艺3D打印混凝土技术制作墙体，沿墙高每500mm墙内预埋2φ6拉结钢筋使构造柱内灌浆混凝土与墙体拉结。
现场施工时，首先现场预制构造柱钢筋笼12。随后按照放线位置在底层构造柱底部预埋组合钢套筒预制构件5。随后在600mm高度范围内采用3D打印混凝土技术制作混凝土桁架墙，待3D打印混凝土构造柱边框8达到所需强度后，在钢套筒1内焊有固定插销预制构件的构造柱搭接钢筋9，搭接钢筋9螺纹端部与钢套筒1旋紧，构造柱的搭接钢筋9应从底层外伸约600mm。随后继续打印混凝土桁架墙，打印至此层墙高。待混凝土桁架墙达到所需强度后，在3D打印混凝土构造柱边框8的构造柱位置6内放置焊有搭接端板11的钢筋笼12，转动固定插销预制构件上的转向限位钢筋头4使其与钢筋笼12的搭接端板11搭接。随后在3D打印混凝土构造柱边框8内进行混凝土灌浆，待灌浆混凝土达到所需强度后，完成施工。
在施工现场，首先在构造柱底部预埋组合钢套筒预制构件5，如图8所示。对钢套筒1埋置位置进行放线后，根据放线定位埋置组合钢套筒预制构件5，钢套筒1应锚入混凝土梁或板3中，锚固长度不应小于15d(搭接钢筋直径)。在筑造混泥土梁或板3时将组合钢套筒预制构件5埋置在刚刚打印的混凝土中。而后在600mm高度范围内采用3D打印混凝土技术制作混凝土桁架墙，桁架墙在构造柱位置兼做构造柱混凝土边框，如图8所示。待3D打印混凝土桁架墙达到所需强度后，如图9所示，在钢套筒1内放置搭接钢筋9，搭接钢筋9顶部与梁或楼板顶面的距离为600mm(与已完成的混凝土桁架墙齐平)，如图10所示。继续打印混凝土桁架墙，打印至此层墙高，沿墙高每500mm墙内预埋2φ6拉结钢筋使构造柱内灌浆混凝土与墙体拉结。桁架墙在构造柱位置兼做构造柱混凝土边框。构造柱混凝土边框内安置钢筋笼12。待混凝土桁架墙达到所需强度后，将焊有搭接端板11的钢筋笼12插入构造柱柱底，转动固定插销预制构件上的转向限位钢筋头4使其与钢筋笼12的搭接端板11搭接，如图11所示。在3D打印混凝土构造柱边框8内进行混凝土灌浆，灌浆时采用振捣棒振捣。
本发明是一种构造简单、施工方便、标准化程度较高、并且能够保证结构力学性能及层间节点连接强度的构造柱施工方法。
本发明提出的3D打印混凝土构造柱结构构造及施工方法按以下步骤进行：
(1)现场预制钢筋笼12：先将两根竖向受力钢筋平放在绑扎架上，并在钢筋上画出箍筋间距，根据画线位置，将箍筋套在受力筋上逐个绑扎，预留出搭接部位的长度，长度为35d，其中d为竖向搭接钢筋9直径，箍筋与竖向搭接钢筋9保持垂直；箍筋弯钩叠合处，沿受力钢筋方向错开放置；而后穿另外二根受力钢筋，并与箍筋绑扎牢固，在柱顶、柱脚与圈梁钢筋交接的部位，应按设计要求加密柱的箍筋，加密范围在圈梁上、下均不应小于六分之一层高或45cm，箍筋间距不大于10cm；
(2)在构造柱底部预埋组合钢套筒预制构件5：首先对钢套筒1埋置位置进行放线，根据放线定位埋置钢套筒1，钢套筒1锚入混凝土梁或板3中，锚固长度不小于15d，其中d为搭接钢筋9直径；在筑造混泥土梁或板3时，将组合钢套筒1埋置在刚刚浇筑的混凝土中。
(3)打印一定高度混凝土桁架墙并安置搭接钢筋9：在600mm高度范围内采用3D打印混凝土技术制作混凝土桁架墙，3D打印混凝土桁架墙达到所需强度后，在钢套筒1内放置焊有固定插销预制构件的搭接钢筋9，搭接钢筋9顶部与混凝土梁或板3顶面的距离为600mm，与已完成的混凝土桁架墙齐平；
(4)打印混凝土桁架墙至墙高：继续打印混凝土桁架墙，打印至此层墙高，沿墙高每500mm墙内预埋2φ6拉结钢筋使构造柱内灌浆混凝土与墙体拉结；桁架墙在构造柱位置兼做构造柱混凝土边框。
(5)3D打印混凝土构造柱边框8内安置钢筋笼12：待混凝土桁架墙达到所需强度后，将焊有搭接端板11的钢筋笼12插入构造柱柱底，转动固定插销预制构件上的转向限位钢筋头4使其与钢筋笼12的搭接端板11搭接；
(6)3D打印混凝土构造柱边框8内进行混凝土灌浆，在构造柱混凝土边框内进行混凝土灌浆，灌浆时采用振捣棒振捣。
本发明的施工方法简化为：首先在构造柱底部预埋组合钢套筒预制构件5；而后打印一定高度混凝土桁架墙并安置搭接钢筋9；而后采用3D打印混凝土技术打印桁架墙至墙高；待混凝土桁架墙达到所需强度后，在3D打印混凝土构造柱边框8内放置焊有搭接端板11的钢筋笼12，转动固定插销预制构件上的转向限位钢筋头4使其与钢筋笼12的搭接端板11搭接。随后在3D打印混凝土构造柱边框8内进行混凝土灌浆，待灌浆混凝土达到所需强度后，完成施工。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件，其特征在于，包括组合钢套筒预制构件(5)、若干搭接钢筋(9)、若干固定插销预制构件、搭接端板预制构件和钢筋笼(12)，
所述组合钢套筒预制构件(5)预埋在混凝土梁或板(3)上，组合钢套筒预制构件(5)内纵向放置有若干搭接钢筋(9)，每个固定插销预制构件安装在一个搭接钢筋(9)上，所述搭接钢筋(9)上安装预制的钢筋笼(12)，所述钢筋笼(12)下部安装搭接端板预制构件，所述搭接钢筋(9)与钢筋笼(12)通过固定插销预制构件与搭接端板预制构件搭接进一步固定；
所述搭接端板预制构件包括连接杆(10)和搭接端板(11)，在工厂内提前将搭接端板(11)通过连接杆(10)焊接在钢筋笼(12)最靠下的箍筋上；
所述固定插销预制构件包括固定插销板(13)和转向限位钢筋头(4)，所述固定插销板(13)与搭接钢筋(9)焊接，所述转向限位钢筋头(4)与固定插销板(13)转动连接，所述转向限位钢筋头(4)能够横向转动360°，所述转向限位钢筋头(4)为倒L型，其上端弯曲部与搭接端板(11)搭接。
2.根据权利要求1所述的3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件，其特征在于，所述组合钢套筒预制构件(5)包括四个钢套筒(1)和钢筋网片(2)，四个钢套筒(1)表面点焊在钢筋网片(2)的四个角点位置。
3.根据权利要求2所述的3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件，其特征在于，所述搭接钢筋(9)的底部螺纹端部与钢套筒(1)旋紧。
4.根据权利要求2所述的3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件，其特征在于，点焊位置位于钢套筒(1)竖直方向中部，使钢筋网片(2)平面正交于钢套筒(1)轴线且过钢套筒(1)轴线中点。
5.根据权利要求2所述的3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件，其特征在于，所述钢套筒(1)锚入混凝土梁或板(3)中，锚固长度不小于15d，其中d为搭接钢筋(9)的直径。
6.根据权利要求1所述的3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件，其特征在于，所述搭接钢筋(9)顶部与混凝土梁或板(3)顶面的距离为600mm。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述的3D打印混凝土构造柱底部竖向钢筋锚固构件的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)现场预制钢筋笼(12)：先将两根竖向受力钢筋平放在绑扎架上，并在钢筋上画出箍筋间距，根据画线位置，将箍筋套在受力筋上逐个绑扎，预留出搭接部位的长度，长度为35d，其中d为搭接钢筋(9)直径，箍筋与搭接钢筋(9)保持垂直；箍筋弯钩叠合处，沿受力钢筋方向错开放置；而后穿另外二根受力钢筋，并与箍筋绑扎牢固，在柱顶、柱脚与圈梁钢筋交接的部位，应按设计要求加密柱的箍筋，加密范围在圈梁上、下均不应小于六分之一层高或45cm，箍筋间距不大于10cm；
(2)在构造柱底部预埋组合钢套筒预制构件(5)：首先对钢套筒(1)埋置位置进行放线，根据放线定位埋置钢套筒(1)，钢套筒(1)锚入混凝土梁或板(3)中，锚固长度不小于15d，其中d为搭接钢筋(9)直径；
(3)打印一定高度混凝土桁架墙并安置搭接钢筋(9)：在600mm高度范围内采用3D打印混凝土技术制作混凝土桁架墙，3D打印混凝土桁架墙达到一定强度后，在钢套筒(1)内放置焊有固定插销预制构件的搭接钢筋(9)，搭接钢筋(9)顶部与混凝土梁或板(3)顶面的距离为600mm，与已完成的混凝土桁架墙齐平；
(4)打印混凝土桁架墙至墙高：继续打印混凝土桁架墙，打印至此层墙高，沿墙高每500mm墙内预埋2φ6拉结钢筋使构造柱内灌浆混凝土与墙体拉结；
(5)3D打印混凝土构造柱边框(8)内安置钢筋笼(12)：待混凝土桁架墙达到所需强度后，将焊有搭接端板(11)的钢筋笼(12)插入构造柱柱底，转动固定插销预制构件上的转向限位钢筋头(4)使其与钢筋笼(12)的搭接端板(11)搭接；
(6)3D打印混凝土构造柱边框(8)内进行混凝土灌浆，在构造柱混凝土边框内进行混凝土灌浆，灌浆时采用振捣棒振捣。
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