一种装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置的制作方法

本实用新型涉及一种装配式建筑构件施工中钢筋连接的装置，适用于装配式预制构件之间、以及预制构件与现浇和后浇混凝土结构之间的钢筋连接，能在钢筋不能沿径向和轴向移动、不能转动、钢筋丝头螺纹的螺旋线偏差错位的建筑环境下使用。

背景技术：

行业标准《装配式混凝土结构技术规程》（jgj1-2014，以下简称“规程”）指出：“装配式结构成败的关键在于预制构件之间以及预制构件与现浇和后浇混凝土之间的连接技术，其中包括连接接头的选用和连接节点的构造设计”，“预制构件的连接技术是装配式结构关键的、核心的技术。其中，钢筋套筒灌浆连接接头技术是本规程所推荐主要的连接接头技术，也是形成各种装配式混凝土结构的重要基础”（“规程”条文说明3.0.3、4.2.1）。

然而，通过对钢筋套筒灌浆连接接头一系列规定的研究分析以及工程实践发现，该连接技术并不理想，存在诸多难以克服的缺陷，已经成为制约装配式建筑大规模、高质量发展的瓶颈，其主要的缺陷列举如下：

1、成本高，操作复杂，难检测。2016年4月11日的《建筑时报》第7版对此已有报道：“不仅耗材多（要求严格的高强灌浆料和又粗又长的套筒）、成本高，而且灌浆套筒连接操作程序复杂、专业要求高，施工中影响质量的环节、因素众多，且难避免，难控制，更难以检测，很难检查连接接头的质量到底如何。对此，技术专家一直担忧不安”；

2、灌浆施工受环境温度影响明显，限制了施工的地域及季节。《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》jgj355-20156.3.9第2条规定：“灌浆施工时，环境温度应符合灌浆料产品使用说明书要求；环境温度低于5℃时不宜施工，低于0℃时不得施工；当环境温度高于30℃时，应采取降低灌浆料拌合物温度的措施”；

3、灌浆料需在加水后30分钟内使用完，超时只能丢弃。《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》jgj355-2015条文说明6.3.9最后一段规定：“灌浆料拌合物的流动度指标随时间会逐渐下降，为保证灌浆施工，本条规定灌浆料宜在加水后30min内用完。灌浆料拌合物不得再次添加灌浆料、水后混合使用，超过规定时间后的灌浆料及使用剩余的灌浆料只能丢弃。

目前建筑行业用于钢筋连接的主要技术是钢筋机械连接，即通过钢筋与连接件或其他介入材料的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。钢筋机械连接的主要形式为螺纹连接，螺纹连接是用专用设备先将两根钢筋端部制作出带有相应螺纹的钢筋丝头，再用带有相应内螺纹的连接套筒将两根钢筋连接。

由于装配式建筑两预制构件拼装时需连接的钢筋在径向和轴向位置会有偏差错位，“规程”中对此有明确限定：“连接钢筋偏离套筒或孔洞中心线不宜超过5mm”（参见“规程”12.3.2条），又由于预埋在预制件中的钢筋即不能沿径向和轴向移动，也不能转动，而钢筋丝头的螺纹都是预先加工完成并同钢筋一起预埋在构件中的，因此实施连接会遇到两个难题：其中一个难题是要纠正两根钢筋轴线的径向错位；另一个难题是两根预埋钢筋丝头螺纹的螺旋线之间会存在偏差错位，由于钢筋已经固定在构件中无法旋转和轴向移动，直接用连接套筒连接两根钢筋时，会发生螺纹干涉而无法旋合的情况；而且，对于连接接头的抗拉强度，还必需达到《钢筋机械连接技术规程》（jgj107-2016）中第3.0.5条规定的抗拉强度要求。因为存在这些技术难题，目前市场上普遍采用的螺纹连接技术一直没能在装配式预制构件中得以应用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置，其能在两根钢筋的轴线存在径向错位的情况下，实现两根钢筋之间的可靠连接。

本实用新型所要解决的又一技术问题在于提供一种装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置，其能在两根钢筋不能沿径向和轴向移动、不能转动、且两根钢筋丝头螺纹的螺旋线存在偏差错位的情况下，实现两根钢筋之间的可靠连接。

本实用新型实施例提供了一种装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置，包括第一螺套、第二螺套和连接套筒；第一螺套、第二螺套和连接套筒的内孔孔壁分别设有内螺纹，第一螺套和第二螺套的外侧面分别设有外螺纹；第一螺套的内螺纹用于与第一钢筋丝头的外螺纹相旋合形成第一螺纹副，第二螺套的内螺纹用于与第二钢筋丝头的外螺纹相旋合形成第二螺纹副，第一螺套的内螺纹和第二螺套的内螺纹均为直螺纹；第二螺套和第一螺套分别从连接套筒的两侧与连接套筒进行连接,第二螺套的外螺纹与连接套筒的内螺纹相旋合形成第三螺纹副，第一螺套的外螺纹与连接套筒的内螺纹相旋合形成第四螺纹副；其中，第一螺纹副至第四螺纹副的螺距均相等，且第一螺纹副至第四螺纹副的轴向配合间隙叠加之和不小于一个所述螺距的尺寸。

上述的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置，其中，连接套筒的内孔的至少一端为圆锥孔，圆锥孔的孔口直径大于该圆锥孔的孔底直径；圆锥孔的孔底直径与连接套筒的内螺纹大径尺寸相等，孔口直径与孔底直径之差不小于第一钢筋丝头的轴线与第二钢筋丝头的轴线在行业技术规程中所允许的最大偏差值的两倍。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下的优点：

1、本实用新型实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置的第一螺纹副至第四螺纹副的螺距均相等，且第一螺纹副至第四螺纹副旋入的轴向配合间隙叠加之和不小于一个所述螺距的尺寸，当连接套筒的内螺纹与第一螺套的外螺纹存在螺旋线偏差错位（即第一钢筋丝头螺纹的螺旋线与第二钢筋丝头螺纹的螺旋线存在偏差错位）时，可利用四个螺纹副轴向配合的间隙叠加抵消该偏差错位，实现第四螺纹副可旋合连接，进而将两根钢筋可靠地连接在一起；

2、连接套筒向面朝圆锥孔的第一螺套旋进的过程中，连接套筒的圆锥孔可纠正第一钢筋丝头的轴线与第二钢筋丝头的轴线之间的径向偏差，实现第四螺纹副的可旋合连接；

3、本实用新型在实现可连接的功能基础上，可达到《钢筋机械连接技术规程》（jgj107-2016）中第3.0.5条i级抗拉强度的要求。还可以对连接的钢筋施加预紧力，特别适用于先张或后张预应力构件结构的装配式建筑，增强抗震性能，提高疲劳强度。

附图说明

图1示出了根据本实用新型第一实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置的轴向剖示图，其中，两个钢筋丝头为标准丝头长度，螺纹旋向相反。

图2示出了根据本实用新型第一实施例的连接套筒的轴向剖示图。

图3示出了装配式预制构件应用本实用新型第一实施例的连接装置在准备连接前的示意图。

图4示出了装配式预制构件应用本实用新型第一实施例的连接装置纠正两根钢筋径向偏差的示意图。

图5示出了装配式预制构件应用本实用新型第一实施例的连接装置在完成连接后的示意图。

图6示出了图4的a-a剖示图，其中，连接套筒的外形为六角多棱柱体。

图7示出了根据本实用新型第二实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置的轴向剖示图，其中，两个钢筋丝头为标准丝头长度，螺纹旋向相同。

图8示出了根据本实用新型第三实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置的轴向剖视图，其中，两个钢筋丝头为加长丝头长度，螺纹旋向相同。

具体实施方式

在本部分中将描述根据本专利申请的装置的代表性应用，提供这些实例是为了有助于理解所述实施例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所述实施例。在其他情况下，为了避免不必要地模糊所述实施例，未详细描述熟知的处理步骤。其它应用也是可能的，使得以下实例不应视为是限制性的。

在以下详细描述中，参考了形成说明书的一部分的附图，并且在附图中以举例说明的方式示出了根据所述实施例的具体实施例。尽管足够详细地描述了这些实施例以使得本领域的技术人员能够实践所述实施例，但应当理解，这些实例不是限制性的；使得可使用其它实施例并且可在不脱离所述实施例的实质和范围的情况下作出修改。

图1示出了根据本实用新型第一实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置的轴向剖示图，图2示出了根据本实用新型第一实施例的连接套筒的轴向剖示图。请参阅图1和图2，根据本实用新型第一实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置包括第一螺套1、第二螺套2和连接套筒3。

第一螺套1的内孔10的孔壁、第二螺套2的内孔20的孔壁以及连接套筒3的内孔30的孔壁分别设有内螺纹，第一螺套1和第二螺套2的外侧面分别设有外螺纹。第一螺套1的内螺纹用于与第一钢筋丝头91的外螺纹相旋合形成第一螺纹副m1，第二螺套2的内螺纹用于与第二钢筋丝头92的外螺纹相旋合形成第二螺纹副m2，第一螺套1的内螺纹和第二螺套2的内螺纹均为直螺纹。第二螺套2和第一螺套1分别从连接套筒3的两侧与连接套筒3进行连接，第二螺套2的外螺纹与连接套筒3的内螺纹相旋合形成第三螺纹副m3，第一螺套1的外螺纹与连接套筒3的内螺纹相旋合形成第四螺纹副m4。其中，第一螺纹副m1、第二螺纹副m2、第三螺纹副m3和第四螺纹副m4的螺距均相等（即第一螺套1的内螺纹的螺距、第一钢筋丝头91的外螺纹的螺距、第二螺套2的内螺纹的螺距、第二钢筋丝头92的外螺纹的螺距、第一螺套1的外螺纹的螺距、第二螺套2的外螺纹的螺距和连接套筒3的内螺纹的螺距都相等），且第一螺纹副m1的轴向配合间隙、第二螺纹副m2的轴向配合间隙、第三螺纹副m3的轴向配合间隙和第四螺纹副m4的轴向配合间隙的叠加之和不小于第一螺纹副m1的一个螺距的尺寸。第一螺纹副m1的轴向配合间隙即第一螺套1的内螺纹与第一钢筋丝头91的外螺纹之间的轴向配合间隙，第二螺纹副m2的轴向配合间隙即第二螺套2的内螺纹与第二钢筋丝头92的外螺纹之间的轴向配合间隙，第三螺纹副m3的轴向配合间隙即第二螺套2的外螺纹与连接套筒3的内螺纹之间的轴向配合间隙，第四螺纹副m4的轴向配合间隙即第一螺套1的外螺纹与连接套筒3的内螺纹之间的轴向配合间隙。

可选地，第一螺纹副m1的轴向配合间隙、第二螺纹副m2的轴向配合间隙、第三螺纹副m3的轴向配合间隙和第四螺纹副m4的轴向配合间隙均大于0。

在本实施例中，连接套筒3的内孔30的至少一端为圆锥孔31，圆锥孔31的孔口直径d大于该圆锥孔的孔底直径d；圆锥孔31的孔底直径d与连接套筒3的内螺纹大径尺寸相等，孔口直径d与孔底直径d之差不小于第一钢筋丝头91的轴线与第二钢筋丝头92的轴线在行业技术规程中所允许的最大偏差值的两倍。例如，选用的行业技术规程为《装配式混凝土结构技术规程》（jgj1-2014）时，其第12.3.2条规定了：“连接钢筋偏离套筒或孔洞中心线不宜超过5mm”，若遵照《装配式混凝土结构技术规程》的12.3.2条的规定，则孔口直径d与孔底直径d之差应大于等于10mm。如选用的是其它的技术规程，则以其它技术规程的相关规定的数值为准。连接套筒3的外形可以是六角多棱柱体或圆柱体，或者是与旋转工具相适应的其它形状。

在本实施例中，第一螺套1一端的外侧面设有沿径向向外凸出的第一台阶11，第一台阶11的最小尺寸大于第一螺套1的外螺纹大径尺寸，该第一台阶11用来止挡连接套筒3。第一台阶11的外形可以是六角多棱柱体、圆柱体或与旋转工具相适应的其他形状。在其它的实施例中，也可以只在第二螺套2一端的外侧面设有沿径向向外凸出的第二台阶22，或者是同时在第一螺套1一端的外侧面设置沿径向向外凸出的第一台阶11，在第二螺套2一端的外侧面设置沿径向向外凸出的第二台阶22。

本实用新型实施例的连接装置可以适用于各种型式的直螺纹钢筋丝头连接，结合施工现场的情况，选择两根钢筋丝头都为标准长度丝头，或者都是加长长度丝头，或者一根钢筋丝头为标准长度，另一根钢筋丝头为加长长度。本实用新型实施例的连接装置同样也适用于螺纹旋向的不同组合。

以下结合图3至图6，说明采用根据本实用新型第一实施例的连接装置如何将两个装配式预制构件的钢筋连接在一起的过程，其中两根钢筋丝头为标准丝头长度，螺纹旋向相反。具体实施过程如下：

a、先用专用设备分别在第一钢筋9a和第二钢筋9b的端头加工出直螺纹第一钢筋丝头91和直螺纹第二钢筋丝头92，第一钢筋丝头91为右旋螺纹，具有标准长度，第二钢筋丝头92为左旋螺纹，也具有标准长度。

b、如图3所示，在预制混凝土时或施工现场将加工完丝头的钢筋预埋，第一钢筋9a预埋在第一预制构件8a中，第二钢筋9b预埋在第二预制构件8b中。将第一螺套1的内螺纹与第一钢筋丝头91外螺纹旋合，形成第一螺纹副m1；将连接套筒3先套入第二钢筋丝头92，再将第二螺套2的内螺纹与第二钢筋丝头92的外螺纹旋合，形成第二螺纹副m2。在施工现场，将第二预制构件8b坐落在第一预制构件8a上，中间层8c是水泥浆料的“坐灰”。

c、在图3的示例中，第一钢筋丝头91的轴线与第二钢筋丝头92的轴线存在径向错位t=5mm（由“规程”12.3.2要求：当连接钢筋倾斜时，应进行校直。连接钢筋偏离套筒或孔洞中心线不宜超过5mm），因为连接套筒3的圆锥孔31的孔口直径d大于第一螺套1的外螺纹大径尺寸加10mm，故在连接套筒3下方，已预先旋合在第一钢筋丝头91上的第一螺套1的外螺纹始终落入连接套筒3的圆锥孔31沿第二钢筋丝头92的轴线方向的范围内。如图4所示，转动旋转工具7使连接套筒3向第一钢筋丝头91方向旋进，将连接套筒3的内螺纹与第二螺套2的外螺纹旋合，形成第三螺纹副m3。转动旋转工具7使连接套筒3向第一钢筋丝头91旋进，当连接套筒3的圆锥孔31的内锥面接触到第一螺套1的外螺纹时，继续旋进，旋进的扭矩经由连接套筒3的内螺纹传导与内锥面增力，足以推动第一钢筋丝头91的轴线和第二钢筋丝头92的轴线沿着连接套筒3的圆锥孔31的内锥面锥度相向靠拢，纠正其径向偏位，径向错位值t由图3示例的5mm减小到图4示例的2mm。

d、在图5的示例中，持续旋进连接套筒3，使其内螺纹与第一螺套1的外螺纹旋合（此时第一钢筋丝头91的轴线和第二钢筋丝头92的轴线径向偏位纠正至t=0）。由于第一螺纹副m1至第四螺纹副m4四对螺纹副的螺距均相等，且第一螺纹副m1至第四螺纹副m4旋入的轴向配合间隙叠加之和不小于一个所述螺距的尺寸，当连接套筒3的内螺纹与第一螺套1的外螺纹存在螺旋线偏差错位时，可利用四个螺纹副（m1至m4）轴向配合的间隙叠加抵消该偏差错位，实现第四螺纹副m4可旋合连接。持续旋进连接套筒3，直至其圆锥孔31的内锥面顶住第一螺套1的第一台阶11，并带动第一螺套1旋进，直至第一螺套1顶住第一钢筋丝头91的尾端。

e、向第二钢筋丝头92的尾端方向旋转第二螺套2，直至其顶住第二钢筋丝头92的尾端，用力拧紧锁死；向第一钢筋丝头91的尾端方向旋转连接套筒3，直至无法转动为止，用力拧紧锁死，连接完成。针对先张预应力构件结构的装配式建筑，可根据所需施加的预紧力大小，在拧紧过程中施以适当的扭矩值。

以ф25规格钢筋为例，在连接长度为10倍钢筋直径情况下，连接完成后连接装置的中心线对钢筋轴线初始位的偏移角度α约为1度。

图7示出了根据本实用新型第二实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置的轴向剖示图，其中第一钢筋丝头91和第二钢筋丝头92都为标准丝头长度，螺纹旋向相同（该示例选取右旋螺纹）。该第二实施例与第一实施例的主要区别在于，根据本实用新型第二实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置包括一个连接套筒锁紧螺母4，连接套筒锁紧螺母4位于连接套筒3的一侧，连接套筒锁紧螺母4的内螺纹与第二螺套2的外螺纹相旋合。

在其它的实施方式中，装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置包括多个连接套筒锁紧螺母，该多个连接套筒锁紧螺母分别位于连接套筒3的两侧，且各连接套筒锁紧螺母的内螺纹与相对应的第一螺套1或第二螺套2的外螺纹相旋合；或者是，装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置只设置了一个与第一螺套1的外螺纹相旋合的连接套筒锁紧螺母。

该第二实施例的连接实施过程与前述的第一实施例的连接实施过程相比，主要差别在于步骤e，该第二实施例的连接实施过程的步骤e的操作过程如下：

e、向第二钢筋丝头92的尾端方向旋转第二螺套2，直至其顶住第二钢筋丝头92的尾端，用力拧紧锁死；向第一钢筋丝头91的尾端方向旋转连接套筒3，直至无法转动为止，用力拧紧锁死；将连接套筒锁紧螺母4从第二螺套2的尾端拧入，连接套筒锁紧螺母4的内螺纹与第二螺套2的外螺纹旋合，旋转连接套筒锁紧螺母4直至其端面与连接套筒3的端面贴合，用力拧紧锁死，完成连接。

图8示出了根据本实用新型第三实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置的轴向剖视图，其中，第一钢筋丝头91和第二钢筋丝头92都为加长丝头长度，螺纹旋向相同（该示例选取右旋螺纹）。该第三实施例与第一实施例的主要区别在于，根据本实用新型第三实施例的装配式预制构件钢筋直螺纹连接装置包括两个螺套锁紧螺母5a和5b，螺套锁紧螺母5a螺旋套接于第一钢筋丝头91,螺套锁紧螺母5b螺旋套接于第二钢筋丝头92，螺套锁紧螺母5a的端面抵接于第一螺套1的端面,螺套锁紧螺母5b的端面抵接于第二螺套2的端面；可以使用螺套锁紧螺母5a或5b将第一螺套1或第二螺套2定位在丝头长度范围内的适当的位置，使其不能往钢筋丝头尾部方向移动。该第三实施例的连接实施过程与前述的第一实施例的连接实施过程相比，实施步骤的主要差别在于步骤d和步骤e，该第三实施例的连接实施过程的步骤d和步骤e的操作过程如下：

d、持续旋进连接套筒3，使其内螺纹与第一螺套1的外螺纹旋合，继续旋转连接套筒3，带动第一螺套1旋进，直至第一螺套1的端面顶住螺套锁紧螺母5a的端面，用力拧紧连接套筒3锁死；

e、转动第二螺套2的第二台阶22，使第二螺套2向第一螺套1方向旋进，直至第二螺套2的第二台阶22的端面顶住连接套筒3的端面，继续旋转第二螺套2直至无法转动为止，用力拧紧锁死；旋转螺套锁紧螺母5b顶住第二螺套2的端面，用力拧紧螺套锁紧螺母5b锁死，完成连接。

在其它的实施方式中，也可以只在第一钢筋丝头91的尾端至第一螺套1的端面之间螺旋套接螺套锁紧螺母5a，或只在第二钢筋丝头92的尾端至第二螺套2的端面之间螺旋套接螺套锁紧螺母5b，完成连接后，螺套锁紧螺母5a或5b的端面抵接于相对应的第一螺套1或第二螺套2的端面。

本实用新型实施例的连接装置尤其适用于预制构件之间以及预制构件与现浇和后浇混凝土结构之间的钢筋连接，其操作简单方便，不受外界温度限制，连接后无养护期，具有易检测、零能耗、无辅料、低成本的优点。

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