一种抗拔的盆式柱连接装置及其施工方法与流程

本发明属于结构工程技术领域，特别是一种抗拔的盆式柱连接装置及其施工方法。

背景技术：

装配式钢结构建筑是具备施工效率高、环境污染小，可拆卸、可回收循环使用且易维护等诸多优势，成为未来建筑发展的一种主旋律。然而，目前的装配钢结构建筑大部分采用螺栓连接或焊缝连接，一定程度上降低了施工效率；另外，传统的螺栓连接或焊缝连接无法散地震能量，连接处节点的抗震性能无法的到保证。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种抗拔的盆式柱连接装置及其施工方法，要解决传统的连接装置施工过程复杂、施工效率低和抗震性能无法得到保证的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种抗拔的盆式柱连接装置，包括有上层钢柱和下层钢柱；所述上层钢柱的底部设置有榫头；所述榫头呈筒状，竖向连接在上层钢柱的底面；其中，榫头的底面为向下凸起的凸曲面；所述榫头的竖向侧壁上、沿环向间隔开设有一组穿孔，且在穿孔中对应设置有弹块；所述弹块的外端超出榫头的外侧壁，且弹块的外侧面为由下而上逐渐向外倾斜的斜面；所述榫头内设置有用以将弹块弹出的弹性构件，且弹性构件与弹块的内侧面固定连接；所述下层钢柱的顶部设置有与榫头相适应的榫槽；所述榫槽底面为与榫头底面相适应的凹曲面；所述榫头插接在榫槽中，且榫头的顶部超出榫槽的顶部，榫头上的弹块位于榫槽中；所述榫槽的顶部内侧、位于弹块上方的位置处沿环向通长设置有水平的卡边，并且卡边的底面与弹块顶部之间留有间距，卡边的端部与榫头之间留有间距。

优选的，所述上层钢柱的水平切面呈矩形或者呈圆形；所述下层钢柱的水平切面呈矩形或者呈圆形。

优选的，所述榫头的水平切面形状与上层钢柱的水平切面形状相适应，并且榫头的水平切面尺寸小于上层钢柱的水平切面尺寸和下层钢柱的水平切面尺寸。

优选的，所述榫头的顶部超出榫槽顶部部位的高度为5mm~60mm；所述卡边底面与弹块顶部之间的间距为5mm~30mm。

优选的，所述下层钢柱的内部、靠近顶面位置处设置有向下凹陷的曲面板；所述榫槽为曲面板与位于曲面板以上的下层钢柱的侧壁围合而成。

优选的，所述弹性构件为弹片；所述弹片有一组，对应设置在一组弹块的内侧；其中，弹片的上端与上层钢柱的底面连接，弹片的下部与弹块的内侧面连接。

优选的，所述弹性构件包括有弹簧和支柱；所述支柱支撑在榫头底面与上层钢柱的底部之间；所述弹簧有一组，水平设置在支柱与一组弹块之间；其中，弹簧的外端与弹块连接，弹簧的里端与支柱连接。

优选的，所述弹块的外端与榫槽的侧壁之间紧密贴合；卡边与榫头之间的间距为5~15mm。

一种抗拔的盆式柱连接装置的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，制作榫头：榫头由短钢管和曲面钢板连接而成，在短钢管的侧壁上沿环向间隔开设穿孔。

步骤二，制作弹块和弹性构件，并且将弹块和弹性构件对应连接。

步骤三，将连接有弹性构件的弹块对应安装在榫头上的穿孔中，使弹性构件与榫头内侧面的连接，使弹块的外端超出榫头的外侧壁。

步骤四，将步骤三中的榫头连接在上层钢柱的底部。

步骤五，制作榫槽：在下层钢柱的内部、靠近顶面位置处连接向下凹陷的曲面板，使曲面板与位于曲面板以上的下层钢柱的侧壁围合成榫槽；同时在榫槽的顶部内侧、沿环向通长设置水平的卡边。

步骤六，进行上层钢柱和下层钢柱的拼装：将上层钢柱底部的榫头插入下层钢柱顶部的榫槽内，弹块先受到卡边的挤压缩进榫头的穿孔内，进入榫槽后弹性构件将弹块弹出，直至榫头底部的凸曲面支撑在榫槽底部的凹曲面上，完成自锁，至此完成上层钢柱和下层钢柱的连接，施工完毕。

优选的，当步骤二中的弹性构件为弹片时，将弹片的下部对应连接在弹块的内侧面上；

当步骤二中的弹性构件包括有弹簧和支柱时，将支柱竖向连接在榫头底部的凹曲面中部，使支柱的顶部与榫头顶部平齐，将弹簧水平连接在弹块与立柱之间。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。

1、本发明的抗拔的盆式柱连接装置实现了上层钢柱与下层钢柱之间的无焊接和螺栓连接，保证了上层钢柱与下层钢柱之间的高效装配，减少了环境污染。

2、本发明的抗拔的盆式柱连接装置采用榫头与榫槽插接连接，利用榫头与榫槽之间的摩擦，实现了柱连接节点处的摩擦耗能，减少了节点的损伤，提高了结构的抗震性能。3、本发明的抗拔的盆式柱连接装置在榫头的竖向侧壁上设置弹块；在弹块内侧设有用以将弹块弹出的弹性构件；同时在榫槽的顶部内侧、位于弹块的上方设置有水平的卡边；利用卡边与弹块将上层钢柱与下层钢柱之间用自锁式柱杵进行连接，完成了上下层之间的拼接，实现了施工现场无螺栓和焊缝连接，同时上层钢柱与下层钢柱连接处的榫头与榫槽能够相互摩擦耗散地震能量，既保证了上层钢柱与下层钢柱之间的高效装配，减少了环境污染，又能够提高连接处节点的抗震性能。

4、本发明的榫头的顶部超出榫槽的顶部，且卡边与榫头之间留有间距，保证了榫头与榫槽在地震作用下能够滑动产生摩擦耗能，这种结构减少了节点损伤，提高结构抗震性能。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是当弹性构件为弹簧和支柱时本发明的结构示意图。

图2是当弹性构件为弹片时本发明的结构示意图。

图3是当弹性构件为弹片时榫头的平面结构示意图。

图4是当弹性构件为弹簧和支柱时榫头的平面结构示意图。

图5是当弹性构件为弹片时榫头与上层钢柱底部之间设置竖向支撑的结构示意图。

图6是当弹性构件为弹簧和支柱时榫头与上层钢柱底部之间设置竖向支撑的结构示意图。

图7是本发明的榫头中开设穿孔的结构示意图。

图8是本发明的曲面板底部设置托架的结构示意图。

附图标记：1－上层钢柱、2－下层钢柱、3－榫头、4－穿孔、5－弹块、6－榫槽、7－卡边、8－曲面板、9－弹片、10－弹簧、11－支柱、12－托架、12.1－横向曲杆、12.2－纵向曲杆、13－竖向支撑。

具体实施方式

如图1-8所示，这种抗拔的盆式柱连接装置，包括有上层钢柱1和下层钢柱2；其特征在于：所述上层钢柱1的底部设置有榫头3；所述榫头3呈筒状，竖向连接在上层钢柱1的底面；其中，榫头3的底面为向下凸起的凸曲面；所述榫头3的竖向侧壁上、沿环向间隔开设有一组穿孔4，且在穿孔4中对应设置有弹块5；所述弹块5的外端超出榫头3的外侧壁，且弹块5的外侧面为由下而上逐渐向外倾斜的斜面；所述榫头3内设置有用以将弹块5弹出的弹性构件，且弹性构件与弹块5的内侧面固定连接；所述下层钢柱2的顶部设置有与榫头3相适应的榫槽6；所述榫槽6底面为与榫头3底面相适应的凹曲面；所述榫头3插接在榫槽6中，且榫头3的顶部超出榫槽6的顶部，榫头3上的弹块5位于榫槽6中，上层钢柱1在地震作用下发生侧向位移时，上层钢柱1的榫头3与下层钢柱2的榫槽6底面之间相互摩擦，产生滑动消耗地震能量减少节点损伤，提高结构抗震性能；所述榫槽6的顶部内侧、位于弹块5上方的位置处沿环向通长设置有水平的卡边7，并且卡边7的底面与弹块5顶部之间留有间距，卡边7的端部与榫头3之间留有间距。

本实施例中，所述上层钢柱1的水平切面呈矩形；下层钢柱2的水平切面呈矩形，并且下层钢柱2的水平切面尺寸与上层钢柱1的水平切面尺寸相适应。

当然在其他实施例中，所述上层钢柱1的水平切面还可以为圆形或者五边形或者六边形等多边形，下层钢柱2的水平切面还可以为圆形或者五边形或者六边形等多边形。

本实施例中，榫槽6底面涂有相应的摩擦材料，该摩擦材料为高性能碳纤维或者黄铜或者酚醛树脂。

本实施例中，所述榫头3的水平切面形状与上层钢柱1的水平切面形状相适应，并且榫头3的水平切面尺寸小于上层钢柱1的水平切面尺寸和下层钢柱2的水平切面尺寸。

本实施例中，所述榫头3的顶部超出榫槽6顶部部位的高度为5mm~60mm；所述卡边7底面与弹块5顶部之间的间距为5mm~30mm。

本实施例中，所述下层钢柱2的内部、靠近顶面位置处设置有向下凹陷的曲面板8；所述榫槽6为曲面板8与位于曲面板8以上的下层钢柱2的侧壁围合而成。

本实施例中，所述弹性构件为弹片9；所述弹片9有一组，对应设置在一组弹块5的内侧；其中，弹片9的上端与上层钢柱1的底面连接，弹片9的下部与弹块5的内侧面连接。

本实施例中，所述弹性构件包括有弹簧10和支柱11；所述支柱11支撑在榫头3底面与上层钢柱1的底部之间；所述弹簧10有一组，水平设置在支柱11与一组弹块5之间；其中，弹簧10的外端与弹块5连接，弹簧10的里端与支柱11连接。

本实施例中，所述弹块5的外端与榫槽6的侧壁之间紧密贴合；卡边7与榫头3之间的间距为5~15mm。

这种抗拔的盆式柱连接装置的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，制作榫头3：榫头3由短钢管和曲面钢板连接而成，在短钢管的侧壁上沿环向间隔开设穿孔4。

步骤二，制作弹块5和弹性构件，并且将弹块5和弹性构件对应连接。

步骤三，将连接有弹性构件的弹块5对应安装在榫头3上的穿孔4中，使弹性构件与榫头3内侧面的连接，使弹块5的外端超出榫头3的外侧壁。

步骤四，将步骤三中的榫头3连接在上层钢柱1的底部。

步骤五，制作榫槽6：在下层钢柱2的内部、靠近顶面位置处连接向下凹陷的曲面板8，使曲面板8与位于曲面板8以上的下层钢柱2的侧壁围合成榫槽6；同时在榫槽6的顶部内侧、沿环向通长设置水平的卡边7。

步骤六，进行上层钢柱1和下层钢柱2的拼装：将上层钢柱1底部的榫头3插入下层钢柱2顶部的榫槽6内，弹块5先受到卡边7的挤压缩进榫头3的穿孔4内，进入榫槽6后弹性构件将弹块5弹出，直至榫头3底部的凸曲面支撑在榫槽6底部的凹曲面上，完成自锁，至此完成上层钢柱1和下层钢柱2的连接，施工完毕。

本实施例中，当步骤二中的弹性构件为弹片9时，将弹片9的下部对应连接在弹块5的内侧面上；

当步骤二中的弹性构件包括有弹簧10和支柱11时，将支柱11竖向连接在榫槽6底部的凹曲面中部，使支柱11的顶部与榫槽6平齐，将弹簧10水平连接在弹块5与立柱之间。

本实施例中，所述弹块5的竖向切面呈梯形；其中，弹块5的顶面和底面均为水平的光滑面，并且顶面的尺寸大于底面的尺寸；弹块5的外侧面为斜面，内侧面为竖直面。

当然在其他实施例中，所述弹块5的竖向切面还可以呈矩形。

本实施例中，为了提高曲面板8的竖向承载能力，在曲面板8的底部设置有托架12；所述托架12的顶面为与曲面板8的顶面相适应的凹曲面，并且该托架12为一组横向曲杆12.1和一组纵向曲杆12.2连接而成。

本实施例中，为了提高榫头3的受压能力，在榫头3的内部与上层钢柱1的底面之间间隔设置有竖向支撑13。

本实施例中，步骤四中榫头3与上层钢柱1进行工厂焊接，榫槽6中的曲面板8直接与下层钢柱2进行焊接；现场装配时，直接将上层钢柱1的榫头3直接放入下层钢柱2的榫槽6内。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。