一种便于竖向连接的预制模块及其施工方法与流程

本发明涉及装配式建筑，具体涉及一种便于竖向连接的预制模块及其施工方法。

背景技术：

1、预制混凝土模块建筑作为一种工业化程度高的装配式建筑形式，其竖向连接技术是保证结构整体性和抗震性能的关键环节。目前，预制混凝土模块的竖向连接方式主要分为干式连接和湿式连接两大类。

2、干式连接多采用螺栓连接、焊接连接或预应力连接等机械方式实现预制构件间的装配固定。该类连接方式施工工序简便，无需湿作业，受气候条件影响小，安装速度较快。然而，干式连接节点处往往存在刚度突变和应力集中问题，节点的整体性和协同工作能力相对不足，在地震作用下易发生连接件松脱或疲劳破坏，结构延性和耗能能力有限，难以满足高层建筑及高烈度震区的抗震设计要求。

3、湿式连接主要包括套筒灌浆连接和浆锚搭接连接两种技术路径。套筒灌浆连接是在预制构件内预埋灌浆套筒，下层构件伸出钢筋插入套筒后灌注高强灌浆料，通过灌浆料与钢筋和套筒的粘结锚固实现力的传递。然而套筒灌浆连接和浆锚搭接连接对预制构件的制作精度和现场安装对位精度要求极为严苛。剪力墙边缘构件区域钢筋排布密集，单个连接节点处通常布置有数量众多的套筒或波纹管，现场吊装时需将下层伸出的多根分散钢筋逐一准确插入对应套筒或管道内，钢筋与套筒之间的设计间隙通常仅为数毫米，微小水平偏差即导致墙板无法落位，严重制约施工效率，套筒或波纹管的预埋位置与边缘构件内密集配置的箍筋、主筋之间极易发生空间碰撞，需在构件生产阶段进行复杂的钢筋避让处理，大大增加了设计深化和工厂生产的难度与成本。

4、综上所述，现有预制混凝土模块建筑的竖向连接技术中，干式连接存在整体性和抗震性能不足的固有短板，难以适用于高层建筑；而湿式连接虽力学性能优良，但面临钢筋密集碰撞、安装对位容错率低、灌浆质量隐蔽不可控、检测困难等多重技术瓶颈，严重制约了预制混凝土模块建筑向更高层、更高效、更安全方向的进一步发展。

5、因此，为解决上述现有技术的缺陷，亟需开发一种兼顾结构安全抗震性能，同时降低现场连接难度、提升连接容错率、便于质量管控的预制模块。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种便于竖向连接的预制模块及其施工方法，能够在保证结构安全性和抗震性能的前提下，显著降低现场安装连接难度、提升连接容错率、实现连接质量的可检可控，从而有效克服现有技术的缺陷。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、优选地，包括预制墙板以及与所述预制墙板连接的预制楼板，包括预制墙板以及与所述预制墙板连接的预制楼板，所述预制楼板设置在所述预制墙板顶部，所述预制墙板包括开设在底部的竖向空腔以及伸出顶部的竖向分布筋，位于所述预制墙板的所述竖向分布筋贯穿所述预制楼板后伸出所述预制楼板，所述预制墙板顶部与所述预制楼板端部留有后浇区，所述后浇区通过后浇混凝土将所述预制墙板和所述预制楼板连接为一体。

4、优选地，所述预制墙板包括墙身以及位于所述墙身两侧的边缘构件，所述墙身上设置有墙身竖向分布筋、墙身水平分布筋以及用于连接所述墙身竖向分布筋和所述墙身水平分布筋的墙身拉筋，所述墙身上开设有竖向设置的贯通孔，所述边缘构件上设置有边缘构件纵筋、边缘构件水平箍筋以及边缘构件拉筋，所述边缘构件的底部开设有所述竖向空腔，所述竖向空腔为盲孔，所述边缘构件上开设有浇筑孔，所述浇筑孔与所述竖向空腔连通，所述竖向分布筋包括所述墙身竖向分布筋和所述边缘构件纵筋，位于所述竖向空腔的所述边缘构件纵筋在所述竖向空腔高度范围内位于竖向空腔内并弯折成u型，用于与下层边缘构件的所述边缘构件纵筋搭接。

5、优选地，所述竖向空腔沿所述墙身厚度方向的一侧或两侧设置有混凝土板。

6、优选地，所述墙身竖向分布筋、所述边缘构件纵筋以及位于所述竖向空腔的所述边缘构件纵筋均沿所述墙身厚度方向弯折成u型。

7、优选地，所述预制楼板的端部与所述预制墙板的连接区域设置有附加斜向加强筋。

8、优选地，所述预制楼板包括预制底板和通长布置在所述预制底板上的第一钢筋桁架，且所述第一钢筋桁架的上弦钢筋和腹杆部分外露于所述预制底板顶面，所述后浇混凝土包覆外露的所述第一钢筋桁架。

9、优选地，所述预制楼板包括第二预制底板和设置于所述预制底板上表面的第二钢筋桁架，所述第二钢筋桁架布置于所述预制底板靠近端部的区域，且所述第二钢筋桁架靠近端部的上弦钢筋和腹杆部分外露于所述预制底板顶面，所述后浇混凝土包覆外露的所述第二钢筋桁架。

10、优选地，所述预制底板端部设置为变薄区域，所述变薄区域的厚度为30毫米至60毫米，所述第二钢筋桁架布置于所述预制底板的端部变薄区域内。

11、本发明还公开了一种便于竖向连接的预制模块的施工方法，包括以下步骤：

12、将预制墙板和预制楼板在工厂一体浇筑成型，使预制楼板的端部支承于预制墙板的顶部；

13、向竖向空腔内浇筑混凝土，使所述竖向空腔内的竖向分布筋锚固于浇筑混凝土内；

14、在所述预制墙板的顶部与所述预制楼板端部的连接区域浇筑后浇混凝土，使所述预制墙板和所述预制楼板连接为一体。

15、优选地，所述预制墙板设置为四个并组成矩形结构。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

17、将下层预制墙板顶部的竖向分布筋贯穿楼板后直接伸入上层预制墙板底部的竖向空腔内，并以上层预制墙板底部、下层预制墙板顶部与预制楼板端部通过后浇混凝土连接为一体，竖向分布筋在竖向空腔内实现机械锚固与后浇混凝土的协同受力，有效保证了竖向荷载的可靠传递和结构的整体抗震性能；同时，竖向空腔的预留使得吊装过程中下层伸出的多根竖向分布筋无需逐一精准对位插入套筒或波纹管，仅需粗略对准空腔范围即可落位，大幅降低了对位精度要求，显著提升了现场安装效率和容错率，有效规避了传统套筒灌浆中因微小偏差导致墙板无法落位以及灌浆质量隐蔽不可控、检测困难等质量安全隐患，且竖向空腔可与边缘构件周边的箍筋、主筋统筹布置，避免钢筋碰撞问题，降低了设计与施工成本。

18、预制模块可以兼容两种楼板体系；常规项目选用传统钢筋桁架叠合板；大跨度的项目选用带有端部钢筋桁架的新型预制楼板。新型楼板在中间区域厚度不削弱，仅在板端支座设置钢筋桁架，跨中取消桁架，在保证支座抗剪、施工阶段刚度前提下降低钢材消耗，减少大跨度施工临时支撑。两种楼板构造可以显著提升预制模块工程适配性。

1.一种便于竖向连接的预制模块，其特征在于，包括预制墙板（4）以及与所述预制墙板（4）连接的预制楼板（2），所述预制楼板（2）设置在所述预制墙板（4）顶部，所述预制墙板（4）包括开设在底部的竖向空腔（5）以及伸出顶部的竖向分布筋，位于所述预制墙板（4）的所述竖向分布筋贯穿所述预制楼板（2）后伸出所述预制楼板（2），所述预制墙板（4）顶部与所述预制楼板（2）端部留有后浇区，所述后浇区通过后浇混凝土将所述预制墙板（4）和所述预制楼板（2）连接为一体。

2.根据权利要求1所述的便于竖向连接的预制模块，其特征在于，所述预制墙板（4）包括墙身以及位于所述墙身两侧的边缘构件，所述墙身上设置有墙身竖向分布筋（13）、墙身水平分布筋以及用于连接所述墙身竖向分布筋（13）和所述墙身水平分布筋的墙身拉筋，所述墙身上开设有竖向设置的贯通孔（7），所述边缘构件上设置有边缘构件纵筋（12）、边缘构件水平箍筋以及边缘构件拉筋，所述边缘构件的底部开设有所述竖向空腔（5），所述竖向空腔（5）为盲孔，所述边缘构件上开设有浇筑孔（8），所述浇筑孔（8）与所述竖向空腔（5）连通，所述竖向分布筋包括所述墙身竖向分布筋（13）和所述边缘构件纵筋（12），位于所述竖向空腔（5）的所述边缘构件纵筋（12）在所述竖向空腔（5）高度范围内位于竖向空腔（5）内并弯折成u型，用于与下层边缘构件的所述边缘构件纵筋（12）搭接。

3.根据权利要求2所述的便于竖向连接的预制模块，其特征在于，所述竖向空腔（5）沿所述墙身厚度方向的一侧或两侧设置有混凝土板。

4.根据权利要求2所述的便于竖向连接的预制模块，其特征在于，所述墙身竖向分布筋（13）、所述边缘构件纵筋（12）以及位于所述竖向空腔（5）的所述边缘构件纵筋（12）均沿所述墙身厚度方向弯折成u型。

5.根据权利要求1所述的便于竖向连接的预制模块，其特征在于，所述预制楼板（2）的端部与所述预制墙板（4）的连接区域设置有附加斜向加强筋（1）。

6.根据权利要求5所述的便于竖向连接的预制模块，其特征在于，所述预制楼板（2）包括预制底板和通长布置在所述预制底板上的第一钢筋桁架（6），且所述第一钢筋桁架（6）的上弦钢筋和腹杆部分外露于所述预制底板顶面，所述后浇混凝土包覆外露的所述第一钢筋桁架（6）。

7.根据权利要求5所述的便于竖向连接的预制模块，其特征在于，所述预制楼板（2）包括第二预制底板和设置于所述预制底板上表面的第二钢筋桁架（3），所述第二钢筋桁架（3）布置于所述预制底板靠近端部的区域，且所述第二钢筋桁架（3）靠近端部的上弦钢筋和腹杆部分外露于所述预制底板顶面，所述后浇混凝土包覆外露的所述第二钢筋桁架（3）。

8.根据权利要求7所述的便于竖向连接的预制模块，其特征在于，所述预制底板端部设置为变薄区域，所述变薄区域的厚度为30毫米至60毫米，所述第二钢筋桁架（3）布置于所述预制底板的端部变薄区域内。

9.一种便于竖向连接的预制模块的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的便于竖向连接的预制模块的施工方法，其特征在于，所述预制墙板（4）设置为四个并组成矩形结构。