建筑物的柱节点构造及其连接方法 【技术领域】
本发明涉及建筑物的柱节点构造及其连接方法。
背景技术
目前建筑物的柱节点构造从预制结构施工方法分，承重构件的连接可以分为湿连接和干连接。湿连接需要在连接的两构件之间浇筑混凝土或灌注水泥浆。为确保连接的完整性，浇筑混凝之前，需要将两构件伸出钢筋搭接或机械连接。这种湿连接的方式为钢筋连接后浇筑混凝的形成现浇钢筋混凝土节点。
干连接是在待连接的两构件内植入钢板或其它钢部件，通过螺栓或焊接的形式将两构件的外伸钢板机械连接达到连接的目的，干连接使结构整体性能显得更为松散。即干连接为螺栓连接或焊接连接的机械连接方式。
由预制构件组成的装配式结构的安全，不完全取决于构件的质量，同时还取决于这些构件与周边构件的连接。可靠的连接质量可以实现按设计的要求传递规定的内力，并且不会引起使用和观感上的问题。如果接头连接质量存在缺陷，轻则引起裂缝、渗漏等使用上的问题，重则影响构件与构件、构件与支撑结构之间力的传递，造成承载力及安全方面的问题，甚至引起结构解体，发生塌跨等严重后果。单独来讲，连接构造是预制混凝土结构设计的重要因素。预制建筑构件如柱、梁、板和剪力墙体之间的连接必须有效地将单个结构构件互相联成统一整体，使得整个建筑结构协调一致。
接头构造首先要保证在荷载作用下拼装段自身的强度不能成为结构的薄弱环节；其次要保证拼接段能平顺地传递内力，发挥连接功能；最后应尽量减少现场拼接时间，施工工艺应简便、快速、安全。
目前所应用的预制装配式框架节点大都是现场湿作业，湿连接是预制结构连接中常用的连接方式，结构整体性能更接近于现浇混凝土。湿连接需要将很重的预制构件吊装并精确就位，再将钢筋连接，浇筑混凝土。期间靠临时支撑保持构件的正确位置，而且要等现浇混凝土强度满足才能施加荷载，存在布筋复杂、不易操作、质量不易保证、作业等待期长等问题，特别是等待混凝土强度的问题使预制装配式结构的工业化作业的优势彻底丧失。常用的预制装配式框架干式节点存在着传力不直接、不易施工，特别是可靠性差，难以满足反复荷载下的受力要求，在地震地区的使用受到限制的问题是一个根本性问题。抗震性能的好坏主要依赖于自身的强度和延性，框架结构实现其优越性能的基本保证是实现设计准则“强柱弱梁，强剪弱弯，强节弱杆强锚固”。这一准则强调了构件的强度及构件强度的大小排序问题，节点的强度要高于柱，柱的强度要高于梁，目的是在强调强度的同时保证结构的延性。在框架结构中节点是非常重要的，该处是剪切脆性破坏很突出的部位。在地震作用下，节点受到的水平剪力是柱的4～6倍，一旦节点遭到破坏，整个体系就会变为结构可变体系，丧失稳定而倒塌。
【发明内容】
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种建筑物的柱节点构造及其连接方法，以使预制结构能充分满足重载、抗裂、整体性强和快速工业化生产的要求。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明建筑物的柱节点构造的特点是：
在上层柱与下层柱之间，相互连接的柱接头采用凹凸配合的结构形式，所述凹凸配合的结构形式是在下层柱的柱顶面中心设置凹球面，相对位置的上层柱的柱底面设置为凸球面，以所述凹球面和凸球面形成可相对转动的关节，在所述上层柱与下层柱的外周均布有沿纵向连接在上层柱与下层柱之间地连接板。
本发明建筑物柱节点构造的特点也在于：
所述凹球面和凹球面均以铸钢为材质，并且是以预埋的方式固定分别设置在下层柱和上层柱的顶端。
在所述凹球面的表面设置有四氟乙烯涂层。
本发明建筑物柱节点施工方法的特点是按如下步骤进行：
a、按干连接的方式将上层柱与下层柱按凹凸节点对应榫接；
b、在柱接头中放置垫片，使柱接头调整在设定高度上；
c、将柱接头外周的连接板在上层柱与下层柱之间进行焊接或螺栓连接；
d、在柱接头的空腔内穿插布置柱接头钢筋，将所述柱接头钢筋与相应位置上梁板钢筋连接成一体；
e、在柱接头位置现浇混凝土，以湿连接的方式使各部件连接形成一整体。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明柱节点同时具备干式连接快速获得承载能力和湿式连接整体性强的优点，克服了干式连接不易施工，可靠性差和湿式连接布筋复杂、不易操作、质量不易保证、作业等待期长等缺点。
2、本发明具有关节的结构形式，便于工厂精确预制，对应的柱体高度为两端球中点之间的距离，用点代替平面来控制结构位置，方便了预制加工的精度控制。
3、本发明关节式结构便于现场安装就位，可以转过节点位置上的转动进行微调校正，不论是已有的比干式节点还是现浇节点，本发明安装就位快捷、方便。即便是两点连接或三点连接的柱，加用不同厚度的垫片，调节也很方便。
4、本发明在就位之后只需将连接板在上层柱与下层柱之间进行连接，节点就可以形成一个稳定的结构，及时成为一个能承受轴向压力和弯矩的构件，充分体现了预制体系的优势。
5、本发明大量采用钢构件，受力明晰、结构稳定、安全性高。
【附图说明】
图1为本发明结构示意图。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明
【具体实施方式】
参见图1，本实施例中，在上层柱与下层柱之间，相互连接的柱接头采用凹凸配合的结构形式，所述凹凸配合的结构形式是在下层柱的柱顶面中心设置凹球面，相对位置的上层柱的柱底面设置为凸球面，以所述凹球面和凸球面形成可相对转动的关节，在所述上层柱与下层柱的外周均布有沿纵向连接在上层柱与下层柱之间的连接板。
具体实施中，相应的结构设置也包括：
凹球面和凸球面均以铸钢或高强度材料为材质，是以预埋的方式分别固定设置在下层柱的顶端和上层柱底面上，要求相互之间连接牢靠，通过浇筑混凝土成为一个整体构件；
上层柱和下层柱的横截面可以设置为圆形，由其凹球面和凸球面构成的节点位于其圆形的中央。
为了减少摩擦力，在凹球面的表面设置有四氟乙烯涂层；凹凸节点可以用铸钢或其它高强度材料制作，该接头材料与柱身材料连接牢靠，在工厂用钢筋精确，牢固定位，浇筑混凝土并成为一个整体。
具体施工按如下步骤进行：
1、首先按干连接的方式将上层柱与下层柱按凹凸节点对应榫接，这样的柱结构可承受轴向压力。
2、调整柱接头的高度和方位，高度的调节是在上层柱与下层柱之间加入垫片，相对转动上层柱和下层柱，使其可以很方便的绕节点旋转，这种方式可以使柱很方便地调在合适的位置上。
3、将柱接头外周的连接板在上层柱与下层柱之间进行焊接或螺栓连接；使得柱既可以承受压力又可以承受弯矩。
4、在柱接头的空腔内穿插布置柱接头钢筋，将所述柱接头钢筋与相应位置上梁板钢筋连接成一体；
5、在柱接头位置现浇混凝土，以湿连接的方式使各部件连接形成一整体。现浇钢筋混凝土可以使整个结构整体性大大加强，节点整体性能、抗弯刚度、能量消散能力、防火、防腐性能均有提高，具有较好的抗震性能，强度、延性、耐久性等。
具体实施中：
若柱的截面长度和宽度的尺寸相差较大，为狭长截面柱，一个凹凸节点不方便定位时，可以在柱沿长度方向的两端分别设置一凹凸节点；因其方位沿长度方向不能自由转动，因此采用在节点间增加垫片来调节方位和高度，同时抬高就加相同厚度垫片，要向左斜就在右边节点加垫片，要向右斜就在左边节点加垫片。
若柱为L形截面柱，则在柱的两端及拐点分别设置一凹凸节点；因三点决定一个平面，接长柱的方位不能自由转动，因此只能采用不同厚度的垫片调节方位，像水准仪用三个螺丝的高低来调节水平一样。