建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中梁柱的交接處理技術(shù)分析

鄭其榮

（甘肅泓文建筑設(shè)計有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

現(xiàn)階段，人們對建筑不只存在功能方面的需求，還需要建筑具有較高的美觀性和質(zhì)量。這一實際情況在很大程度上推動了建筑外形設(shè)計方面的創(chuàng)新，建筑外形已經(jīng)實現(xiàn)了從單一化向多樣化的轉(zhuǎn)變，與此同時也提升了保證建筑安全的難度。特別是在建筑結(jié)構(gòu)中采用梁柱結(jié)構(gòu)時，梁柱交接點具有很高的施工難度，需要相關(guān)人員不斷嘗試各種梁柱交接的處理方法。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

建筑物的整體質(zhì)量會在很大程度上受到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的影響，所以想要使建筑物擁有更高的質(zhì)量，必須高質(zhì)量的開展其結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠直接對使用期限和質(zhì)量產(chǎn)生影響，在建筑設(shè)計環(huán)節(jié)雖然并不需要較高的成本投入，但是它卻與整個建筑大部分成本投入存在密切聯(lián)系[1]。在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計師一定要保證設(shè)計方法的科學(xué)性以及設(shè)計圖紙的實用性。在對結(jié)構(gòu)平面圖進行設(shè)計時，需要模擬建筑結(jié)構(gòu)抗震部位完成相關(guān)模型的制作，并且準(zhǔn)確分析建筑施工場地的抗震設(shè)防烈度，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級處于較高水平。在設(shè)計屋面結(jié)構(gòu)的過程中，需要對使用者的建筑觀賞性需求進行充分考慮，而且在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中，設(shè)計人員必須考慮空間概念，準(zhǔn)確清晰的展示出屋面設(shè)計意圖。在對建筑詳圖進行設(shè)計時，可以在建筑詳圖中融入建筑的風(fēng)格和特征。

2 梁柱設(shè)計介紹

想要高質(zhì)量的完成梁柱設(shè)計工作，需要以良好的建筑整體設(shè)計質(zhì)量為前提，在設(shè)計梁柱的過程中應(yīng)該對科學(xué)的設(shè)計方法進行充分利用，與重構(gòu)和本構(gòu)的有關(guān)概念相結(jié)合，展開深入的分析和研究，這樣能夠在一定程度上提高梁柱設(shè)計質(zhì)量，同時設(shè)計師應(yīng)該盡量保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整性。在建筑物中梁柱可以選擇多種材料，使用不同的材料能夠賦予梁柱結(jié)構(gòu)不同的特性[2]。在梁柱使用混凝土材料時，會使其外形較為堅實，并且能展現(xiàn)出梁柱的獨特造型，在梁柱使用鋼材材料時，能夠在很大程度上提升梁柱形體的美觀性和精細(xì)性，所以設(shè)計師應(yīng)該將設(shè)計的重點放在梁柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和重構(gòu)上。梁柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式多種多樣，但是它們起到的作用都是相同的，都是為了使梁柱結(jié)構(gòu)擁有更高的質(zhì)量。

3 實際案例分析

3.1 工程概況

以某一高層建筑工程為例，在原設(shè)計中包含17層地上建筑，1 層地下建筑，擁有29800m2的建筑面積，其主要分為物業(yè)、寫字樓以及商場三個部分。建筑物達到63m 的高度，選用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7 度，框架和剪力墻抗震等級為二級。主樓選用樁笩基礎(chǔ)，采用厚度2m 的筏板和直徑80cm 的混凝土灌注樁，此工程開始于1994 年，結(jié)構(gòu)封頂于1997 年，但是當(dāng)時相關(guān)的設(shè)備和建筑裝修并沒有完成，并未投入使用。2007 年業(yè)主在了解市場需求的情況下，重新改動了建筑設(shè)計，想要將原設(shè)備層也是就第九層的樓板標(biāo)高降低0.8m，從而使原設(shè)備層高提升0.8 米，原8 層高度降低0.8 米，將這兩層都改為標(biāo)準(zhǔn)層，從而使建筑擁有更大的使用面積。

3.2 方案確定

該工程的難點體現(xiàn)在降低原有樓板的標(biāo)高后，如何有效連接原有的墻柱節(jié)點與新樓層梁，對此設(shè)計了兩種方案處理新梁舊柱問題：第一種是鉸接梁柱節(jié)點，先將牛腿增設(shè)在新梁底面，然后牛腿簡支梁端，柱能夠通過牛腿承受梁端剪力，使用鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)的新增簡支梁板；另一種是剛接梁柱節(jié)點，直接在柱內(nèi)錨入上部縱筋和梁底部。經(jīng)過對兩種連接方法優(yōu)劣性的分析，最終決定使用剛接方案。

3.3 方案設(shè)計

3.3.1 梁柱節(jié)點錨固設(shè)計

在經(jīng)過改造后該工程樓層只有3.0m 的層高，建筑最大能允許55cm 的梁高，由于需要較多的鋼筋，如果僅僅依靠植筋，在框架柱內(nèi)需要分別對兩側(cè)框架梁主筋進行錨固，很難使植筋間距的要求得到滿足，并且需要鉆數(shù)量較多的植筋孔，會在很大程度上降低框架柱截面，由于需要承擔(dān)較大的上部負(fù)載，可能會對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響。如果在框架柱內(nèi)分別錨固兩側(cè)框架梁上部負(fù)筋，柱截面尺寸大多無法使錨固長度要求得到滿足，無法實現(xiàn)在柱內(nèi)有效固接梁鋼筋，所以使用對穿框架柱的方式開展梁縱筋鉆孔植筋。

3.3.2 梁柱節(jié)點界面抗剪設(shè)計

在本次工程改造中還應(yīng)該重視處理舊柱與新梁結(jié)合面的問題，作為新舊二次組合結(jié)構(gòu)，能否保證新舊混凝土協(xié)同運作，主要是受結(jié)合面剪力傳遞性能的影響。通過對粘結(jié)抗剪對比實驗結(jié)果進行分析可以發(fā)現(xiàn)，與一次整澆粘結(jié)相比，結(jié)合面只具有18%左右的粘結(jié)抗剪強度。當(dāng)混凝土無法達到相應(yīng)的粘結(jié)抗剪強度時，可以通過使用剪切-摩擦鋼筋貫穿結(jié)合面，使粘結(jié)抗剪能力提高。在實際工程中可以通過計算。

根據(jù)計算結(jié)果，需要在結(jié)合面上橫貫一定數(shù)量的剪切-摩擦鋼筋。為了達到結(jié)合面粘結(jié)抗剪強度進一步提升的目的，可以對結(jié)構(gòu)連接齒槽受剪的做法進行有效利用，首先將柱保護層清除，同時鑿糙結(jié)合面形成凹槽陣，陣與陣間保持15cm 的距離，布置成梅花形，從而使結(jié)合面擁有更強的抗剪能力。本工程還處理了結(jié)合面，將界面劑涂刷在結(jié)合面上，將水泥凈漿涂刷在舊混凝土表面上，然后再進行新混凝土澆筑，能夠使粘結(jié)抗剪強度提高。

3.3.3 梁柱節(jié)點延性構(gòu)造措施

由于業(yè)主改變兩層層高的施工要求，在一定程度上改變了框架柱加密區(qū)，改造后結(jié)構(gòu)安全性無法通過原有的箍筋加密區(qū)的長度和位置得到滿足，且原框架柱會因為植筋鉆孔收到損傷，所以將對8、9層框架柱附近6m 使用柱截面外包增設(shè)全長加密箍筋的方式。

為了有效連接原有框架梁、框架柱以及新框架梁，使梁柱節(jié)點擁有更高的抗震延性，將采用水平加腋的方式，根據(jù)梁高選擇相同的加腋高度，同時利用水平環(huán)箍有效約束核心區(qū)，使梁柱節(jié)點核心區(qū)能夠承受更強的剪力。另外，在節(jié)點核心區(qū)與柱邊之間，應(yīng)該對受彎承載力進行加強，將柱邊的梁端塑性鉸轉(zhuǎn)移至跨中，對核心區(qū)進行有效保護[3]。

3.3.4 梁柱節(jié)點施工組織方案

首先，應(yīng)該將原有的次梁和樓板鑿除，框架梁繼續(xù)保留。在鉆孔時應(yīng)該隔柱鉆孔，在完成鉆孔后應(yīng)保證植筋及時，盡量做到隨鉆隨植，在將鋼筋植入孔內(nèi)后，應(yīng)該使用植筋膠或環(huán)氧樹脂將進行固定并填實。其次，整個施工過程應(yīng)該分區(qū)域進行，在確保一區(qū)域梁板施工達到預(yù)定強度方可繼續(xù)轉(zhuǎn)至下一區(qū)域。在確定所有梁板滿足設(shè)計要求后才可以對原有框架梁進行拆除，從而為施工過程中的安全提供有效保障。

4 結(jié)語

梁柱在建筑結(jié)構(gòu)中的地位是毋庸置疑的，它的質(zhì)量能夠直接決定建筑的使用安全和使用年限。所以，應(yīng)該在對梁柱節(jié)點施工保持足夠重視的基礎(chǔ)上，不斷應(yīng)用與優(yōu)化梁柱交接處理技術(shù)，從而推動梁柱施工質(zhì)量不斷提升。