建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

現(xiàn)階段，人們對(duì)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(shí)際情況在很大程度上推動(dòng)了建筑外形設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新，建筑外形已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從單一化向多樣化的轉(zhuǎn)變，與此同時(shí)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(shí)，梁柱交接點(diǎn)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(jì)方法

建筑物的整體質(zhì)量會(huì)在很大程度上受到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(kāi)展其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠直接對(duì)使用期限和質(zhì)量產(chǎn)生影響，在建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)雖然并不需要較高的成本投入，但是它卻與整個(gè)建筑大部分成本投入存在密切聯(lián)系[1]。在開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師一定要保證設(shè)計(jì)方法的科學(xué)性以及設(shè)計(jì)圖紙的實(shí)用性。在對(duì)結(jié)構(gòu)平面圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)處于較高水平。在設(shè)計(jì)屋面結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，需要對(duì)使用者的建筑觀賞性需求進(jìn)行充分考慮，而且在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須考慮空間概念，準(zhǔn)確清晰的展示出屋面設(shè)計(jì)意圖。在對(duì)建筑詳圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)介紹

想要高質(zhì)量的完成梁柱設(shè)計(jì)工作，需要以良好的建筑整體設(shè)計(jì)質(zhì)量為前提，在設(shè)計(jì)梁柱的過(guò)程中應(yīng)該對(duì)科學(xué)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)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(kāi)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(jì)質(zhì)量，同時(shí)設(shè)計(jì)師應(yīng)該盡量保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)，會(huì)使其外形較為堅(jiān)實(shí)，并且能展現(xiàn)出梁柱的獨(dú)特造型，在梁柱使用鋼材材料時(shí)，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(jì)師應(yīng)該將設(shè)計(jì)的重點(diǎn)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(jì)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(shí)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(jì)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(chǎng)三個(gè)部分。建筑物達(dá)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(jí)為二級(jí)。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(kāi)始于1994 年，結(jié)構(gòu)封頂于1997 年，但是當(dāng)時(shí)相關(guān)的設(shè)備和建筑裝修并沒(méi)有完成，并未投入使用。2007 年業(yè)主在了解市場(chǎng)需求的情況下，重新改動(dòng)了建筑設(shè)計(jì)，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(diǎn)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(diǎn)與新樓層梁，對(duì)此設(shè)計(jì)了兩種方案處理新梁舊柱問(wèn)題：第一種是鉸接梁柱節(jié)點(diǎn)，先將牛腿增設(shè)在新梁底面，然后牛腿簡(jiǎn)支梁端，柱能夠通過(guò)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(jiǎn)支梁板；另一種是剛接梁柱節(jié)點(diǎn)，直接在柱內(nèi)錨入上部縱筋和梁底部。經(jīng)過(guò)對(duì)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(jì)

3.3.1 梁柱節(jié)點(diǎn)錨固設(shè)計(jì)

在經(jīng)過(guò)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(duì)兩側(cè)框架梁主筋進(jìn)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(huì)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(huì)對(duì)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(wú)法使錨固長(zhǎng)度要求得到滿足，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在柱內(nèi)有效固接梁鋼筋，所以使用對(duì)穿框架柱的方式開(kāi)展梁縱筋鉆孔植筋。

3.3.2 梁柱節(jié)點(diǎn)界面抗剪設(shè)計(jì)

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(wèn)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(yùn)作，主要是受結(jié)合面剪力傳遞性能的影響。通過(guò)對(duì)粘結(jié)抗剪對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(qiáng)度。當(dāng)混凝土無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度時(shí)，可以通過(guò)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(shí)際工程中可以通過(guò)計(jì)算。

根據(jù)計(jì)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(dá)到結(jié)合面粘結(jié)抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步提升的目的，可以對(duì)結(jié)構(gòu)連接齒槽受剪的做法進(jìn)行有效利用，首先將柱保護(hù)層清除，同時(shí)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(qiáng)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(jìn)行新混凝土澆筑，能夠使粘結(jié)抗剪強(qiáng)度提高。

3.3.3 梁柱節(jié)點(diǎn)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(wú)法通過(guò)原有的箍筋加密區(qū)的長(zhǎng)度和位置得到滿足，且原框架柱會(huì)因?yàn)橹步钽@孔收到損傷，所以將對(duì)8、9層框架柱附近6m 使用柱截面外包增設(shè)全長(zhǎng)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(diǎn)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(shí)利用水平環(huán)箍有效約束核心區(qū)，使梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)能夠承受更強(qiáng)的剪力。另外，在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)與柱邊之間，應(yīng)該對(duì)受彎承載力進(jìn)行加強(qiáng)，將柱邊的梁端塑性鉸轉(zhuǎn)移至跨中，對(duì)核心區(qū)進(jìn)行有效保護(hù)[3]。

3.3.4 梁柱節(jié)點(diǎn)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(shí)應(yīng)該隔柱鉆孔，在完成鉆孔后應(yīng)保證植筋及時(shí)，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(shù)脂將進(jìn)行固定并填實(shí)。其次，整個(gè)施工過(guò)程應(yīng)該分區(qū)域進(jìn)行，在確保一區(qū)域梁板施工達(dá)到預(yù)定強(qiáng)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(jì)要求后才可以對(duì)原有框架梁進(jìn)行拆除，從而為施工過(guò)程中的安全提供有效保障。

4 結(jié)語(yǔ)

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(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)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(dòng)梁柱施工質(zhì)量不斷提升。