定位嵌固装置及具有其的装配式结构和施工方法与流程

1.本发明涉及地面建筑预制装配结构技术领域，特别涉及一种定位嵌固装置及具有其的装配式结构和施工方法。


背景技术：

2.地面建筑预制装配结构简称装配式结构，是由预制混凝土构件通过可靠的方式连接，并与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料形成整体的装配式混凝土结构。
3.现有的装配式结构有多种结构形式，如图6所示为一种典型的装配式结构的示意图，包括顶板块、侧墙块、底板块、中立柱、中纵梁和中板块六部分。其中，顶板块、侧墙块、底板块属于主要的承载体预制构件。不同装配式结构中立柱、中纵梁和中板块构造形式不同。
4.在装配式结构中，除基础嵌固于地基中外，装配式结构的上部结构位于地表以上，屹立在没有约束作用的空间。因此装配式结构除了承受垂直荷载外，还将承受风荷载和地震力等作用。其中，装配式结构在风荷载作用下会产生水平位移及振动振幅；而地震时，地震波在土层中传播引起地面运动，导致建筑结构发生振动，地面结构在地震力的作用下将产生“鞭梢”效应，此时由结构形状、质量和刚度属性所反映出的自振特性对结构反应的影响起决定性作用。因此在装配式结构中，其承载体预制构件之间的刚性连接及装配整体式的定位非常重要。
5.目前，装配式车站结构主要采用明挖法施工，各承载体预制构件均采用吊装方式进行拼装连接。这里以该工程背景为例对侧墙块的现有吊装施工过程及所存在的问题进行介绍：首先由门式起重机（龙门吊）将首块侧墙块直接吊至基坑底部，通过与底板块配合的底部榫槽结构进行定位，然后通过拼装台车侧向油缸调整首块侧墙的垂直度。首块侧墙块吊装过程中在门式起重机拉力及自身重力作用下运动，而榫槽结构位于首块侧墙块底部，不易观察，且侧墙块长细比大，因而吊装过程极易受风荷载作用，容易定位失偏。同时，由于拼装台车有行业制造标准要求，底部台车高度不能任意调控，因此台车侧向油缸作用范围有限，首块侧墙块下端受横向推力，容易发生倾覆，给施工安全带来隐患。
6.同理，第二块侧墙块吊装过程中，单纯依靠台车司机经验定位，并需保证与首块侧墙块之间间距，以方便后续侧墙块之间张拉紧固，给施工带来了极大困难。吊装过程同样容易受风荷载，地震波作用等影响，尤其在台风高发地区，给施工安全带来潜在隐患。
7.另外，拼装后的两两纵向相邻的承载体预制构件之间仅通过螺栓张紧固连，存在连接强度低、稳定性差的问题。


技术实现要素：

8.本发明的主要目的是提出一种定位嵌固装置及具有其的装配式结构和施工方法，旨在提高吊装施工效率和安全性，以及提高施工完成后的结构稳定性。
9.为实现上述目的，本发明提出一种定位嵌固装置，包括分别设于纵向相邻的两块承载体预制构件的结合面处的滑轨和滑块，所述滑轨设有沿拼装方向延伸的卡槽，所述滑
块设有沿拼装方向延伸的榫部，所述榫部与卡槽卡接配合并可沿卡槽在拼装方向上滑动，滑轨和滑块中之一者成型有定位槽，另一者活动安装有定位块，另有驱动机构用于驱使定位块伸入定位槽，以将完成拼装的两块纵向相邻承载体预制构件的滑轨和滑块锁定。
10.为实现上述目的，本发明还提出一种装配式结构，包括多块承载体预制构件，多块承载体预制构件共同围成多环结构主体，纵向相邻的两块承载体预制构件的结合处设有定位嵌固装置，所述定位嵌固装置为上述定位嵌固装置。
11.为实现上述目的，本发明还提出一种装配式结构的施工方法，包括如下步骤：s1、在基坑的始发处施作反力架；s2、采用先下后上的顺序依次往基坑吊装承载体预制构件，其中，首块底部承载体预制构件和首块顶部承载体预制构件分别与反力架固连，纵向相邻的两块底部承载体预制构件之间、纵向相邻的两块顶部承载体预制构件之间、纵向相邻的两块侧向承载体预制构件之间、以及首块侧向承载体预制构件与反力架之间通过榫部与卡槽的配合进行吊装导向和定位，并在吊装到位后，通过定位槽和定位块的配合进行锁定。
12.本发明在纵向相邻的两块承载体预制构件的结合面处设有滑轨和滑块，在滑轨和滑块分别设有沿其拼装方向延伸的卡槽和榫部，该卡槽和榫部之间可在拼装方向上相对滑动，从而可在承载体预制构件的吊装过程中，通过榫部与卡槽卡接配合对承载体预制构件进行导向和定位，避免吊装过程中出现承载体预制构件（特别是侧向承载体预制构件）定位失偏甚至容易发生倾覆并给施工安全带来隐患的问题，并可大大提高吊装效率。另外，纵向相邻的两块承载体预制构件的滑轨和滑块之间还设有相配合的定位槽和定位块，吊装完成后，可通过驱动机构驱使定位块卡入定位槽，以将纵向相邻的两块承载体预制构件锁定，防止承载体预制构件在地震或者风荷载等外力的作用下在出现移动或者窜动，进而提高结构稳定性。
附图说明
13.图1为本发明装配式结构的主体结构示意图；图2为设有定位嵌固装置的两块纵向相邻的侧向承载体预制构件的一实施例的分解示意图；图3为设有定位嵌固装置的两块纵向相邻的侧向承载体预制构件的一实施例的拼装示意图；图4为设有定位嵌固装置的两块纵向相邻的侧向承载体预制构件的另一实施例的分解示意图；图5为设有定位嵌固装置的两块纵向相邻的侧向承载体预制构件的另一实施例的拼装示意图；图6为现有的一种典型的装配式结构的示意图。
具体实施方式
14.下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于
本发明保护的范围。
15.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向
……
），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
16.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
17.本发明提出一种定位嵌固装置。
18.在本发明实施例中，如图1至5所示，该定位嵌固装置包括分别设于纵向相邻的两块承载体预制构件的结合面处的滑轨2和滑块3，所述滑轨2设有沿拼装方向延伸的卡槽21，所述滑块3设有沿拼装方向延伸的榫部31，所述拼装方向可根据装配式结构的具体拼装要求而定，一般为垂向向下拼装。所述榫部31与卡槽21卡接配合并可沿卡槽21在拼装方向上滑动，从而可在吊装过程中，通过榫部31与卡槽21的配合对承载体预制构件进行导向和定位，避免吊装过程中出现承载体预制构件（特别是侧向承载体预制构件1b）定位失偏甚至容易发生倾覆并给施工安全带来隐患的问题，并可大大提高吊装效率。同时，滑轨2和滑块3中之一者成型有定位槽32（如图2、图4所示，为设于滑块的情况），另一者活动安装有定位块4（如图2、图4所示为设于滑轨2的情况），另有驱动机构用于驱使定位块4伸入定位槽32，以将完成拼装的两块纵向相邻承载体预制构件的滑轨2和滑块3锁定。从而可在吊装完成后，通过驱动机构驱使定位块4卡入定位槽32，以将纵向相邻的两块承载体预制构件锁定，防止承载体预制构件在地震或者风荷载等外力的作用下在出现移动或者窜动，进而提高结构稳定性。
19.具体而言，承载体预制构件根据构造和用途，分为底部承载体预制构件1a（即底板块）、顶部承载体预制构件1c（即顶板块）和侧向承载体预制构件1b（即侧墙块）。一般而言，装配式结构的底部承载体预制构件1a、顶部承载体预制构件1c和侧向承载体预制构件1b（即侧墙块）均可以有纵向相邻的多块，具体数量根据装配式结构的具体构造以及大小等因素而定。
20.在本发明实施例中，所述滑轨2和滑块3可分别通过螺杆等连接结构固设于承载体预制构件上，也可以通过浇注成型的方式与承载体预制构件成型为一体。滑轨2、滑块3以及定位块4优选强度较大的材料制成，例如可以采用与承载体预制构件相同的材料（如混凝土结构）制成;也可采用与承载体预制构件不同的材料制成，例如采用钢、铁或者铝合金等金属材料制成。
21.在本发明实施例中，所述驱动装置的结构以及设置方式有多种实施方式。在一较佳实施例中，如图2、图3所示，以在纵向相邻的两块侧向承载体的拼装关系为例进行介绍，定位块4由铁磁性金属（如铁）制成，所述滑轨2的卡槽21处成型有引导槽20，定位块4滑动安装于引导槽20中，并可沿引导槽20在局部伸入定位槽32和退出定位槽32的位置之间移动，
所述驱动机构包括电磁铁6以及第一顶簧5，所述第一顶簧5装于引导槽20中，用于对定位块4施以局部伸入定位槽32的弹性顶力，所述电磁铁6通电后可驱使定位块4克服弹力退回引导槽20内。吊装时，可先对电磁铁6通电并对定位块4产生电磁吸力，以使定位块4退回引导槽20内，从而避免拼装过程中定位块4阻碍榫部31与卡槽21相对滑动，而当两块纵向相邻的承载体预制构件拼装完成或者即完成时，则可对电磁铁6断电，以撤销对定位块4的电磁吸力，从而使第一顶簧5可将定位块4顶入定位槽32，以将纵向相邻的两块承载体预制构件锁定，防止承载体预制构件在地震或者风荷载等外力的作用下在出现移动或者窜动，进而提高结构稳定性。而需要拆卸相邻的两块承载体预制构件时，则对电磁铁6通电，以使定位块4在电磁吸力的作用下克服第一顶簧5的弹性顶力退回引导槽20内后，反向移动承载体预制构件即可。
22.可以理解地，所述引导槽20可以仅设于滑轨2，也可以贯穿滑轨2并延伸至承载体预制构件内，所述电磁铁6可以固设于引导槽20内，也可以预埋于承载体预制构件中，电磁铁6的接线端外伸。
23.在本发明另一实施例中，如图4、图5所示，以在纵向相邻的两块侧向承载体的拼装关系为例进行介绍，所述滑轨2的卡槽处成型有延伸至承载体预制构件内的引导槽20，定位块4滑动安装于引导槽20中，并可沿引导槽20在局部伸入定位槽32和退出定位槽32的位置之间移动，所述驱动机构包括推杆7和第二顶簧5a，所述第二顶簧5a装引导槽20中，用于对定位块4施以局部伸入定位槽32的弹性顶力，承载体预制构件的侧壁开设有通连引导槽20的导向槽23，推杆7活动插装于导向槽23中且可沿导向槽23滑动，所述定位块4开设有可供推杆7伸入的引导孔41，推杆7与引导孔41之间相抵触的表面中的至少之一者为斜面(如图4所示，为推杆7设有斜面71的情况)。往深入导向槽23的方向推动推杆7，推杆7可通过该斜面71的引导作用迫使定位块4向深入引导孔41的位置移动，而撤去对推杆7的推力后，第二顶簧5a则可推动定位块4向伸入定位槽32的方向移动并通过斜面71的引导作用驱使推杆7反向移动。吊装时，可先推动推杆7至迫使定位块4完全位于引导槽20内，从而避免拼装过程中定位块4阻碍榫部31与卡槽21相对滑动，而当两块纵向相邻的承载体预制构件拼装完成或者即完成时，则可撤去对推杆7的推力，使第二顶簧5a可将定位块4顶入定位槽32，以将纵向相邻的两块承载体预制构件锁定并防止承载体预制构件在地震或者风荷载等外力的作用下在出现移动或者窜动，进而提高结构稳定性。而需要拆卸相邻的两块承载体预制构件时，则可先推动推杆7以迫使定位块4退回引导槽20内，然后反向移动承载体预制构件即可。
24.进一步地，如图4所示，所述推杆7远离定位块4的一端固连有拉索8，拉索8的自由端可伸出引导孔41，以通过拉索8向外拉动推杆7，以使第二顶簧5a能更为顺利地将定位块4顶入定位槽32。
25.如图5所示，导向槽23的出口处设有向内延伸的第二限位挡肩24，用于防止推杆7脱离导向槽23。
26.在上述实施例中，定位块4为前段小后段大（以朝向定位槽32的方向为前）的台阶轴状，引导槽20的出口处设有向内延伸的第一限位挡肩22，当定位块4的前段伸入定位槽32时，定位块4的后段与第一限位挡肩22相抵，阻止定位块4继续向深入定位槽32的方向移动。
27.为了装于吊装或者拆卸，可将定位块4的端部设置成楔形状，即在定位块4的前端设置倾斜背对拼装方向的倾斜面。
28.在介绍了本发明定位嵌固装置的实施方式之后，接下来将对本发明具有上述定位嵌固装置的装配式结构的实施方式进行介绍。定位嵌固装置的具体结构参见上述实施例，重复之处可不作赘述。
29.在本发明实施例中，如图1至5所示，该装配式结构包括多块承载体预制构件，多块承载体预制构件共同围成多环结构主体。具体地，承载体预制构件根据构造和用途，分为底部承载体预制构件1a（即底板块）、顶部承载体预制构件1c（即顶板块）和侧向承载体预制构件1b（即侧墙块）。一般而言，装配式结构的底部承载体预制构件1a、顶部承载体预制构件1c和侧向承载体预制构件1b（即侧墙块）均有纵向相邻的多块，具体数量根据装配式结构的具体构造以及大小等因素而定。纵向相邻的两块承载体预制构件的结合处设有定位嵌固装置，所述定位嵌固装置为上述定位嵌固装置。从而可在吊装过程中，通过榫部31与卡槽21卡接配合对承载体预制构件进行导向和定位，避免吊装过程中出现承载体预制构件（特别是侧向承载体预制构件1b）定位失偏甚至容易发生倾覆并给施工安全带来隐患的问题，并可大大提高吊装效率。另外，纵向相邻的两块承载体预制构件的滑轨2和滑块3之间还设有相配合的定位槽32和定位块4，吊装完成后，可通过驱动机构驱使定位块4卡入定位槽32，以将纵向相邻的两块承载体预制构件锁定，防止承载体预制构件在地震或者风荷载等外力的作用下在出现移动或者窜动，进而提高结构稳定性。
30.可以理解地，侧向承载体预制构件1b的底部与底部承载体预制构件1a之间、顶部承载体预制构件1c与侧向承载体预制构件1b的顶部之间还可通过榫槽结构进行定位，并通过螺杆固连，以提高装配式结构的结构强度，具体如何定位以及固连为现有技术，这里不再进行赘述。
31.应当说明的是，装配式结构还可包括中立柱、中纵梁和中板块等构件，具体可根据装配式结构的结构形式而定，这里不对中立柱、中纵梁和中板块等构件的具体结构以及安装方式进行赘述。
32.在介绍了本发明装配式结构的实施方式之后，接下来将对本发明装配式结构的施工方法的实施方式进行介绍。装配式结构的具体结构参见上述实施例，重复之处可不作赘述。
33.在本发明实施例中，如图1至5所示，该装配式结构的施工方法包括如下步骤：s1、在基坑的始发处施作反力架。
34.具体地，反力架（未图示）为现浇结构，一般为钢筋混凝土结构，可采用一次性整体施工完成，起支撑及结构强化作用。其与首块向侧向承载体预制构件1b的结合处之间同样设置有定位嵌固装置，并可通过定位嵌固装置对首块侧向承载体预制构件1b的拼装进行导向和定位，并在拼装后将首块侧向承载体预制构件1b锁定。
35.s2、采用先下后上的顺序依次往基坑吊装承载体预制构件，其中，首块底部承载体预制构件1a和首块顶部承载体预制构件1c分别与反力架固连，纵向相邻的两块底部承载体预制构件1a之间、纵向相邻的两块顶部承载体预制构件1c之间、纵向相邻的两块侧向承载体预制构件1b之间、以及首块侧向承载体预制构件1b与反力架之间通过榫部31与卡槽21的配合进行吊装导向和定位，并在吊装到位后，通过定位槽32和定位块4的配合进行锁定。
36.在本发明实施例中，吊装过程可根据装配式结构的纵向长度以及承载体预制构件的纵向尺寸等固素划分多个施工步先后进行吊装。每个施工步采用首先吊装底部承载体预
制构件1a，接着吊装侧向承载体预制构件1b，然后吊装顶部承载体预制构件1c的方式。每个施工步吊装至少一个底部承载体预制构件1a，优选每个施工步先后吊装四个底部承载体预制构件1a，下面对第一个施工步为例，对吊装过程进行介绍。
37.具体地，吊装第一个施工步的底部承载体预制构件1a的过程包括：先通过门式起重机将首块底部承载体预制构件1a吊放至指定位置，并通过张拉精轧螺纹钢的方式将首块底部承载体预制构件1a与反力架张拉锁定，实现首块底部承载体预制构件1a的精确定位；接着，将第二块底部承载体预制构件1a吊移至首块底部承载体侧上方的位置，并使二者的卡槽21和榫部31相对，在保持定位块4回缩的状态下，将第二块底部承载体预制构件1a缓慢下放，由榫部31与卡槽21的配合进行吊装导向和定位，并在吊装到位后，驱使定位块4伸入定位槽32，以将两块底部承载体预制构件1a锁定；然后按照第二块底部承载体预制构件1a的吊装方式继续吊装底部承载体预制构件1a，直至完成第一个施工步的底部承载体预制构件1a的吊装工作，而后进行基底注浆。
38.基底注浆后，进行第一个施工步的侧向承载体预制构件1b的吊装，其中，每一侧的侧向承载体预制构件1b的吊装过程包括：先通过门式起重机将首块侧向承载体预制构件1b吊移至反力架侧上方的位置，并使二者的卡槽21和榫部31相对，在保持定位块4回缩的状态下，将首块侧向承载体预制构件1b缓慢下放，由榫部31与卡槽21的配合进行吊装导向和定位，并在拼装到位后，驱使定位块4伸入定位槽32，以将首块侧向承载体预制构件1b与反力架锁定，同时，将首块侧向承载体预制构件1b纵向张拉紧固于反力架。接着将第二块侧向承载体预制构件1b吊移至首块侧向承载体预制构件1b侧上方的位置，并使二者的卡槽21和榫部31相对，在保持定位块4回缩的状态下，将第二块侧向承载体预制构件1b缓慢下放，由榫部31与卡槽21的配合进行吊装导向和定位，并在拼装到位后，驱使定位块4伸入定位槽32，以将两块侧向承载体预制构件1b锁定；然后按照第二块侧向承载体预制构件1b的吊装方式继续吊装侧向承载体预制构件1b，直至完成第一个施工步的底部承载体预制构件1a的吊装工作。
39.待两侧的侧向承载体预制构件1b吊装结束后，进行第一个施工步的顶部承载体预制构件1c的吊装，吊装过程包括：先通过门式起重机将首块顶部承载体预制构件1c吊放至指定位置，通过张拉精轧螺纹钢的方式与反力架张拉锁定的同时，通过螺栓将首块顶部承载体预制构件1c与侧向承载体预制构件1b进行锁固，保证第一环结构主体的结构稳定性；接着，将第二块顶部承载体预制构件1c吊移至首块顶部承载体侧上方的位置，并使二者的卡槽21和榫部31相对，在保持定位块4回缩的状态下，将第二块顶部承载体预制构件1c缓慢下放，由榫部31与卡槽21的配合进行吊装导向和定位，并在吊装到位后，驱使定位块4伸入定位槽32，以将两块顶部承载体预制构件1c锁定，同时通过螺栓将第二块顶部承载体预制构件1c与侧向承载体预制构件1b锁固；然后，按照第二块顶部承载体预制构件1c的吊装方式继续吊装底部承载体预制构件1a，直至完成第一个施工步的顶部承载体预制构件1c的吊装工作。
40.当然，第一个施工步的侧向承载体预制构件1b和顶部承载体预制构件1c的吊装方式，也可以采用先吊装预定数量（如两侧各两块）的侧向承载体预制构件1b，接着吊装一块顶部承载体预制构件1c，并如此重复操作，直到完成第一个旋工步的侧向承载体预制构件1b和顶部承载体预制构件1c吊装工作的方式。
41.本发明在通过榫部31与卡槽21卡接配合对承载体预制构件进行导向和定位，避免吊装过程中出现承载体预制构件（特别是侧向承载体预制构件1b）定位失偏甚至容易发生倾覆并给施工安全带来隐患的问题，并可大大提高吊装效率。另外，纵向相邻的两块承载体预制构件的滑轨2和滑块3之间还设有相配合的定位槽32和定位块4，吊装完成后，可通过驱动机构驱使定位块4卡入定位槽32，以将纵向相邻的两块承载体预制构件锁定，防止承载体预制构件在地震或者风荷载等外力的作用下在出现移动或者窜动，进而提高结构稳定性。
42.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。