预制构件界面直剪加强型竖孔、带有该竖孔的预制构件及其制备
技术领域
本发明属于建筑
技术领域
，涉及预制空心构件，特别涉及一种预制构件界面直剪加强型竖孔、带有该竖孔的预制构件及其制备。背景技术
叠合混凝土结构体系是目前我国新兴的一种装配整体式混凝土结构体系，已在全国范围内取得较多项目应用成果，叠合混凝土结构中预制竖向构件为中间带有连续空腔或竖孔的预制空心构件，代表性技术体系有双面叠合剪力墙、EVE预制空心墙板、SPCS钢筋焊接网叠合剪力墙及纵肋叠合剪力墙等。
目前带有竖孔的预制空心构件多采用芯模抽芯形成竖孔，抽芯完成后竖孔内壁接近钢模自然成型面，表面较为光滑、无明显粗糙面。现场浇筑竖孔内后浇混凝土后，竖孔内壁新旧混凝土结合面粘结强度低、剪力传递能力差，直接影响预制空心构件内竖向钢筋和竖孔内连接钢筋的搭接传力效果，影响结构安全。尤其是预制混凝土和竖孔内后浇混凝土不同时浇筑，竖孔内后浇混凝土易发生干缩，进一步削弱新旧混凝土结合面粘结强度，造成质量隐患，已引起广泛的业界关注。为改善竖孔内壁新旧混凝土结合面的粘结性能，目前多在预制空心构件竖孔内设置水洗粗糙面或键槽。制作水洗粗糙面往往需要设置专门的水洗工位，对预制构件生产布置产生影响，废水容易造成环境污染、处理困难，逐孔冲洗效率低，且水洗粗糙面抗剪能力受新老混凝土结合面收缩开裂影响较大。在竖孔内设置键槽需在芯模上增设键槽成型工装，芯模往往截面较小，键槽成型工装安装不便，键槽成型工装人工脱模困难，采用液压脱模时机械结构复杂、成本高、故障率高，逐孔设置键槽成型工装进一步增加模具成本，且键槽成型工装脱模后清理困难、人工用量大。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种预制构件界面直剪加强型竖孔、带有该竖孔的预制构件及其制备，在预制空心构件竖孔钢筋搭接区段下部改变竖孔截面尺寸，在竖孔内壁形成锥台或凸台。锥台可在竖向钢筋受拉时增大新旧混凝土界面的正应力，进而通过摩擦作用提高竖孔新旧混凝土界面的剪力传递能力；凸台位置可通过新旧混凝土的咬合作用提高竖孔新旧混凝土界面的剪力传递能力。本发明可避免在预制空心构件竖孔内设置水洗粗糙面或键槽来改善界面剪力传递能力，同时锥台或凸台可采用配套的竖孔芯模一次整体抽芯形成或采用管道占位形成，无需采用复杂机械设备，可降低生产设备的故障率，保证预制空心构件生产效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种预制构件界面直剪加强型竖孔，为贯通设置于预制空心构件1的竖孔2，所述竖孔2对应于竖向钢筋搭接区段5下部范围内的部分沿高度方向截面尺寸不同，从而在该部分形成锥台7或凸台8或锥台7与凸台8的结合结构，竖孔2在锥台7顶面处的截面与锥台7的顶面相同，竖孔2在凸台8顶面处的截面大于凸台8的顶面。锥台7可在竖孔内连接钢筋4受拉时增大竖孔2内壁的正应力，通过摩擦作用提高竖孔2内壁新旧混凝土界面9的剪力传递能力；凸台8位置可直接通过新旧混凝土的咬合作用提高竖孔2内壁新旧混凝土界面9的剪力传递能力，保证预制构件内竖向钢筋3、竖孔内连接钢筋4的搭接传力效果。
所述竖向钢筋搭接区段5下部范围内指的是指自预制空心构件1底部起，占竖向钢筋搭接区段5高度30％～80％的范围。
当预制构件内竖向钢筋3和竖孔内连接钢筋4直径为8～10mm时，在所述部分仅单独形成锥台7或凸台8；当预制构件内竖向钢筋3、竖孔内连接钢筋4直径不小于12mm时，在所述部分形成锥台7与凸台8的结合结构，其中凸台8在锥台7下部，此时也可单独设置锥台7或凸台8。
所述锥台7沿高度方向尺寸为150～500mm，沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小，锥台7底面沿预制构件1厚度、长度方向的尺寸较锥台7顶面小5～30mm。
所述凸台8沿高度方向尺寸为100～300mm，沿高度方向横截面尺寸大小一致，或沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小。
所述凸台8顶面沿预制构件1厚度、长度方向的尺寸较竖孔2在凸台8顶面处的截面整体缩小5～30mm，新旧混凝土在凸台8顶部形成咬合作用。
所述竖孔2只改变横截面沿预制构件1厚度或长度单个方向的尺寸，或同时改变横截面沿预制构件1厚度、长度方向两个方向的尺寸，形成锥台7或凸台8或锥台7与凸台8的结合结构。
所述竖孔2的横截面形状为矩形、圆形、椭圆形、圆角矩形或切角矩形。
本发明还要求保护带有所述预制构件界面直剪加强型竖孔的预制构件。
所述预制构件的制备方法：采用与锥台7、凸台8对应的竖孔芯模从预制空心构件1顶部一次整体抽芯形成，或者采用与锥台7、凸台8形状一致的管道占位形成，管道在预制空心构件1加工完成后保留在其内部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明中在钢筋搭接区段下部形成锥台或凸台，可通过锥台范围内的摩擦作用或凸台的咬合作用提高竖孔新旧混凝土界面的剪力传递能力，且界面剪力传递能力不受竖孔内后浇混凝土干缩的影响，可保证预制空心构件内竖向钢筋和竖孔内连接钢筋的搭接传力效果。
(2)本发明中竖孔下部锥台或凸台可采用竖孔芯模从预制空心构件顶部一次整体抽芯形成，或者采用管道占位形成，加工工艺简单，不产生额外人工需求，生产加工效率高、成本低。
(3)本发明可避免在预制空心构件竖孔内设置水洗粗糙面，生产时无需设置专门的水洗工位，无相应废水污染和废水处理问题。
(4)本发明可避免在预制空心构件竖孔内设置键槽，无需在竖孔芯模上引入复杂的键槽成型工装，仅需改变芯模外形即可，无机械故障风险，可保证生产节拍，芯模成本低、易于清理。
附图说明
图1为本发明预制构件界面直剪加强型竖孔竖向钢筋搭接连接的三维示意图，其中竖孔为矩形截面、下部设置锥台和凸台。
图2为图1中预制空心构件竖孔示意图。
图3为图1中A-A截面钢筋搭接构造示意图。
图4为竖孔下部仅设置锥台的钢筋搭接构造示意图。
图5为竖孔下部仅设置凸台的钢筋搭接构造示意图。
图6为图3、图4、图5所示钢筋搭接构造的对比例，即现有预制空心构件竖孔构造。
图7为图2所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型一，其中竖孔下部仅设置锥台。
图8为图2所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型二，其中竖孔下部仅设置凸台。
图9为本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于圆形竖孔的示意图，其中竖孔下部仅设置锥台。
图10为图9所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型，其中竖孔下部仅设置凸台。
图11为图10所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型，其中凸台沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小。
图12为本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于椭圆形竖孔的示意图，其中竖孔下部仅设置锥台。
图13为图12所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型，其中竖孔下部仅设置凸台。
图14为图13所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型，其中凸台沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小。
图15为本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于圆角矩形竖孔的示意图，其中竖孔下部同时设置锥台、凸台。
图16为图15所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型一，其中竖孔下部仅设置锥台。
图17为用于形成图16所示竖孔的管道。
图18为图16所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型二，其中竖孔下部仅设置凸台。
图19为本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于切角矩形竖孔的示意图，其中竖孔下部同时设置锥台、凸台。
图20为图19所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型，其中竖孔下部仅设置凸台、凸台沿高度方向横截面尺寸保持不变。
图21为图20所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型，其中凸台沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小。
图22为本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于异形截面竖孔的示意图，其中竖孔下部同时设置锥台和凸台、预制空心构件竖孔四角布设四根竖向钢筋。
图23为图22所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型，其中竖孔下部仅设置锥台。
图24为本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于异形截面竖孔的示意图，其中竖孔下部同时设置锥台和凸台、预制空心构件竖孔周边布设六根竖向钢筋。
图25为图24所示预制构件界面直剪加强型竖孔的改进型，其中竖孔下部仅设置锥台。
图中：1-预制空心构件；2-竖孔；3-预制构件内竖向钢筋；4-竖孔内连接钢筋；5-竖向钢筋搭接区段；6-竖向钢筋非搭接区段；7-锥台；8-凸台；9-新旧混凝土界面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1～图3所示，本发明预制构件界面直剪加强型竖孔，为贯通设置于预制空心构件1的竖孔2，预制空心构件1分为竖向钢筋非搭接区段6和竖向钢筋搭接区段5，竖向钢筋搭接区段5位于下部，竖向钢筋非搭接区段6位于上部。竖孔2横截面形状为矩形，在竖向钢筋非搭接区段6范围内内截面形状上下不变。在竖向钢筋搭接区段5的下部范围内，沿竖孔2高度方向改变竖孔2的截面尺寸，在竖孔2内壁形成锥台7和凸台8的结合结构，其中凸台8在锥台7下部。锥台7的顶面与竖孔2在锥台7顶面处的截面相同，凸台8的顶面小于竖孔2在凸台8顶面处的截面。
竖孔内连接钢筋4受拉时，可在锥台7范围内的竖孔2内壁上产生较大的正应力，通过摩擦作用提高竖孔2内壁新旧混凝土界面9的剪力传递能力；凸台8位置可直接通过新旧混凝土的咬合作用提高竖孔2内壁新旧混凝土界面9的剪力传递能力，保证预制构件内竖向钢筋3、竖孔内连接钢筋4的搭接传力效果。
锥台7沿竖孔2高度方向尺寸为150～500mm，具体尺寸可根据预制构件内竖向钢筋3直径和搭接长度确定，沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小，锥台7底面沿预制空心构件1厚度、长度方向的尺寸较锥台7顶面小5～30mm。
凸台8沿竖孔2高度方向尺寸为100～300mm，具体尺寸可根据预制构件内竖向钢筋3直径和搭接长度确定，沿高度方向横截面尺寸大小一致。凸台8顶面沿预制构件1厚度、长度方向的尺寸较竖孔2在凸台8顶面处的截面整体缩小5～30mm，保证预制空心构件1混凝土、竖孔2内后浇混凝土在凸台8顶部形成咬合作用。
图1～图3所示竖孔2内壁新旧混凝土界面9剪力传递能力较强，可用于预制构件内竖向钢筋3、竖孔内连接钢筋4直径不小于12mm的情况。
图1～图3所示竖孔2可采用与锥台7、凸台8对应形状的竖孔芯模从预制空心构件1顶部一次整体抽芯形成，或者采用与锥台7、凸台8形状一致的管道占位形成，管道在预制空心构件1加工完成后保留在预制空心构件1内部。
图4提供了本发明竖孔2下部仅设置锥台7的钢筋搭接构造示意图，竖孔内连接钢筋4受拉时，可在锥台7范围内的竖孔2内壁上产生较大的正应力，通过摩擦作用提高竖孔2内壁新旧混凝土界面9的剪力传递能力。
图5提供了本发明竖孔2下部仅设置凸台8的钢筋搭接构造示意图，凸台8顶面沿预制构件1厚度、长度方向的尺寸较竖孔2顶面整体缩小5～30mm，凸台8沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小。竖孔内连接钢筋4受拉时，凸台8位置可直接通过新旧混凝土的咬合作用提高竖孔2内壁新旧混凝土界面9的剪力传递能力，同时凸台8沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小，可在凸台8范围内的竖孔2内壁上产生较大的正应力，进一步通过摩擦作用提高竖孔2内壁新旧混凝土界面9的剪力传递能力。
图6所示为现有预制空心构件竖孔位置钢筋搭接构造示意图，即本发明的对比例。竖向钢筋搭接区段5范围内，竖孔2沿高度方向横截面尺寸不变，竖孔2内壁新旧混凝土界面9仅依靠粘结作用传递预制构件内竖向钢筋3、竖孔内连接钢筋4搭接连接产生的界面剪力。相较对比例，图3、图4、图5所示本发明预制构件界面直剪加强型竖孔在竖孔内连接钢筋4受拉时，可通过锥台7范围内的摩擦作用、凸台8位置的新旧混凝土咬合作用提高竖孔2内壁新旧混凝土界面9的剪力传递能力，无需依靠界面粘结作用，界面9的剪力传递能力不受竖孔2内后浇混凝土的干缩影响，可保证预制构件内竖向钢筋3、竖孔内连接钢筋4的搭接传力效果。
图7所示为图2的改进型一，具体改进在于竖向钢筋搭接区段5下部范围内竖孔2仅设置锥台7，竖孔2制作更为简单。
图8所示为图2的改进型二，具体改进在于竖向钢筋搭接区段5下部范围内竖孔2仅设置凸台8，凸台8沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小。
图9提供了本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于圆形竖孔的示意图，竖孔2横截面形状为圆形，下部仅设置锥台7，锥台7底面直径较锥台7顶面直径小5～30mm。竖孔内连接钢筋4受拉时，可在锥台7范围内的竖孔2内壁上产生较大的正应力，通过摩擦作用提高竖孔2内壁新旧混凝土界面9的剪力传递能力。
图10所示为图9的改进型，具体改进在于竖向钢筋搭接区段5下部范围内竖孔2仅设置凸台8，凸台8顶面直径较竖孔2顶面直径小5～30mm，在凸台8顶部新旧混凝土形成咬合作用。
图11所示为图10的改进型，具体改进在于凸台8沿高度方向横截面直径上部大、下部小，可在凸台8范围内进一步通过摩擦作用提高界面剪力传递能力，同时竖孔2采用竖孔芯模从预制空心构件1顶部一次整体抽芯形成时抽芯更为容易。
图12提供了本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于椭圆形竖孔的示意图，其中椭圆形竖孔2下部仅设置锥台7，锥台7底面沿预制空心构件1厚度、长度方向的尺寸较锥台7顶面小5～30mm。
图13所示为图12的改进型，具体改进在于竖向钢筋搭接区段5下部范围内竖孔2仅设置凸台8，凸台8顶面沿预制构件1厚度、长度方向的尺寸较竖孔2顶面整体缩小5～30mm，凸台8沿高度方向横截面尺寸大小一致。
图14所示为图13的改进型，具体改进在于凸台8沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小。
图12、图13、图14可用于预制构件内竖向钢筋3、竖孔内连接钢筋4直径为8～10mm的情形，此时预制构件内竖向钢筋3、竖孔内连接钢筋4搭接连接对竖孔2内壁新旧混凝土界面9剪力传递能力需求较低。
图15提供了本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于圆角矩形竖孔的示意图，在预制空心构件1竖向钢筋搭接区段5下部范围内同时设置锥台7和凸台8，凸台8在锥台7下部。锥台7底面沿预制空心构件1厚度、长度方向的尺寸较锥台7顶面小5～30mm。凸台8顶面沿预制构件1厚度、长度方向的尺寸较竖孔2顶面整体缩小5～30mm，凸台8沿高度方向横截面尺寸大小一致。
图16所示为图15的改进型一，具体改进在于竖向钢筋搭接区段5下部范围内竖孔2仅设置锥台7，竖孔2制作更为简单。图16中竖孔2可采用图17所示管道占位形成，管道在预制空心构件1加工完成后保留在预制空心构件1内部。
图18所示为图16的改进型二，具体改进在于竖向钢筋搭接区段5下部范围内竖孔2仅设置凸台8，凸台8沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小。
图19提供了本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于切角矩形竖孔的示意图，竖孔2横截面形状为切角矩形，在预制空心构件1竖向钢筋搭接区段5下部范围内同时设置锥台7和凸台8，凸台8在锥台7下部。
图20所示为图19的改进型，具体改进在于竖向钢筋搭接区段5下部范围内竖孔2仅设置凸台8，凸台8沿高度方向横截面尺寸大小一致。
图21所示为图20的改进型，具体改进在于凸台8沿高度方向横截面尺寸上部大、下部小。
图22所示为本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于异形截面竖孔的示意图，竖孔2横截面形状为异形截面，预制空心构件1竖孔2四角布设四根竖向钢筋，在预制空心构件1竖向钢筋搭接区段5下部范围内同时设置锥台7和凸台8，凸台8在锥台7下部。
图23所示为图22的改进型，具体改进在于竖向钢筋搭接区段5下部范围内竖孔2仅设置锥台7。
图24所示为本发明预制构件界面直剪加强型竖孔应用于异形截面竖孔的示意图，竖孔2横截面形状为异形截面，预制空心构件1竖孔2周边布设六根竖向钢筋，在预制空心构件1竖向钢筋搭接区段5下部范围内同时设置锥台7和凸台8，凸台8在锥台7下部。
图25所示为图24的改进型，具体改进在于竖向钢筋搭接区段5下部范围内竖孔2仅设置锥台7。
预制空心构件竖孔内连接钢筋与预制空心构件内竖向钢筋通过搭接连接实现传力，钢筋受拉时将在竖孔内壁新旧混凝土界面形成剪应力，竖孔内壁新旧混凝土界面的剪力传递能力直接影响竖孔内连接钢筋与预制空心构件内竖向钢筋的搭接传力效果。本发明在预制空心构件竖向钢筋搭接区段下部范围内，沿竖孔高度方向改变竖孔的截面尺寸，在竖孔内壁形成锥台或凸台，通过锥台范围内的摩擦作用、凸台位置的新旧混凝土咬合作用提高竖孔内壁新旧混凝土界面的剪力传递能力，保证竖孔内连接钢筋与预制空心构件内竖向钢筋的搭接传力性能。相较在预制空心构件竖孔内设置水洗粗糙面，生产时无需设置专门的水洗工位，无相应废水污染和废水处理问题。相较在预制空心构件竖孔内设置键槽，本发明中竖孔下部锥台或凸台可采用竖孔芯模从预制空心构件顶部一次整体抽芯形成，或者采用管道占位形成，加工工艺简单，无需在竖孔芯模上引入复杂的键槽成型工装，仅需改变芯模外形即可，无机械故障风险，可保证生产节拍，芯模成本低、易于清理。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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