建筑結構設計中梁柱的交接處理技術分析

鄭其榮

（甘肅泓文建筑設計有限責任公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

現階段，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量。這一實際情況在很大程度上推動了建筑外形設計方面的創新，建筑外形已經實現了從單一化向多樣化的轉變，與此同時也提升了保證建筑安全的難度。特別是在建筑結構中采用梁柱結構時，梁柱交接點具有很高的施工難度，需要相關人員不斷嘗試各種梁柱交接的處理方法。

1 建筑結構設計方法

建筑物的整體質量會在很大程度上受到建筑結構設計質量的影響，所以想要使建筑物擁有更高的質量，必須高質量的開展其結構設計工作。建筑物的結構設計能夠直接對使用期限和質量產生影響，在建筑設計環節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系[1]。在開展建筑結構設計的過程中，設計師一定要保證設計方法的科學性以及設計圖紙的實用性。在對結構平面圖進行設計時，需要模擬建筑結構抗震部位完成相關模型的制作，并且準確分析建筑施工場地的抗震設防烈度，從而保證建筑結構的抗震等級處于較高水平。在設計屋面結構的過程中，需要對使用者的建筑觀賞性需求進行充分考慮，而且在設計建筑結構的過程中，設計人員必須考慮空間概念，準確清晰的展示出屋面設計意圖。在對建筑詳圖進行設計時，可以在建筑詳圖中融入建筑的風格和特征。

2 梁柱設計介紹

想要高質量的完成梁柱設計工作，需要以良好的建筑整體設計質量為前提，在設計梁柱的過程中應該對科學的設計方法進行充分利用，與重構和本構的有關概念相結合，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計質量，同時設計師應該盡量保證結構設計的完整性。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構不同的特性[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性，所以設計師應該將設計的重點放在梁柱結構的優化和重構上。梁柱結構的設計方式多種多樣，但是它們起到的作用都是相同的，都是為了使梁柱結構擁有更高的質量。

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、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-剪力墻結構，抗震設防烈度為7 度，框架和剪力墻抗震等級為二級。主樓選用樁笩基礎，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，結構封頂于1997 年，但是當時相關的設備和建筑裝修并沒有完成，并未投入使用。2007 年業主在了解市場需求的情況下，重新改動了建筑設計，想要將原設備層也是就第九層的樓板標高降低0.8m，從而使原設備層高提升0.8 米，原8 層高度降低0.8 米，將這兩層都改為標準層，從而使建筑擁有更大的使用面積。

3.2 方案確定

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

3.3 方案設計

3.3.1 梁柱節點錨固設計

在經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，在框架柱內需要分別對兩側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，由于需要承擔較大的上部負載，可能會對結構安全產生影響。如果在框架柱內分別錨固兩側框架梁上部負筋，柱截面尺寸大多無法使錨固長度要求得到滿足，無法實現在柱內有效固接梁鋼筋，所以使用對穿框架柱的方式開展梁縱筋鉆孔植筋。

3.3.2 梁柱節點界面抗剪設計

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

根據計算結果，需要在結合面上橫貫一定數量的剪切-摩擦鋼筋。為了達到結合面粘結抗剪強度進一步提升的目的，可以對結構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，從而使結合面擁有更強的抗剪能力。本工程還處理了結合面，將界面劑涂刷在結合面上，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，能夠使粘結抗剪強度提高。

3.3.3 梁柱節點延性構造措施

由于業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，改造后結構安全性無法通過原有的箍筋加密區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，使梁柱節點擁有更高的抗震延性，將采用水平加腋的方式，根據梁高選擇相同的加腋高度，同時利用水平環箍有效約束核心區，使梁柱節點核心區能夠承受更強的剪力。另外，在節點核心區與柱邊之間，應該對受彎承載力進行加強，將柱邊的梁端塑性鉸轉移至跨中，對核心區進行有效保護[3]。

3.3.4 梁柱節點施工組織方案

首先，應該將原有的次梁和樓板鑿除，框架梁繼續保留。在鉆孔時應該隔柱鉆孔，在完成鉆孔后應保證植筋及時，盡量做到隨鉆隨植，在將鋼筋植入孔內后，應該使用植筋膠或環氧樹脂將進行固定并填實。其次，整個施工過程應該分區域進行，在確保一區域梁板施工達到預定強度方可繼續轉至下一區域。在確定所有梁板滿足設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 結語

梁柱在建筑結構中的地位是毋庸置疑的，它的質量能夠直接決定建筑的使用安全和使用年限。所以，應該在對梁柱節點施工保持足夠重視的基礎上，不斷應用與優化梁柱交接處理技術，從而推動梁柱施工質量不斷提升。