建筑结构设计中梁柱的交接处理技术分析

2022-11-22郑其荣

新疆有色金属 2022年3期

郑其荣

（甘肃泓文建筑设计有限责任公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

现阶段，人们对建筑不只存在功能方面的需求，还需要建筑具有较高的美观性和质量。这一实际情况在很大程度上推动了建筑外形设计方面的创新，建筑外形已经实现了从单一化向多样化的转变，与此同时也提升了保证建筑安全的难度。特别是在建筑结构中采用梁柱结构时，梁柱交接点具有很高的施工难度，需要相关人员不断尝试各种梁柱交接的处理方法。

1 建筑结构设计方法

建筑物的整体质量会在很大程度上受到建筑结构设计质量的影响，所以想要使建筑物拥有更高的质量，必须高质量的开展其结构设计工作。建筑物的结构设计能够直接对使用期限和质量产生影响，在建筑设计环节虽然并不需要较高的成本投入，但是它却与整个建筑大部分成本投入存在密切联系[1]。在开展建筑结构设计的过程中，设计师一定要保证设计方法的科学性以及设计图纸的实用性。在对结构平面图进行设计时，需要模拟建筑结构抗震部位完成相关模型的制作，并且准确分析建筑施工场地的抗震设防烈度，从而保证建筑结构的抗震等级处于较高水平。在设计屋面结构的过程中，需要对使用者的建筑观赏性需求进行充分考虑，而且在设计建筑结构的过程中，设计人员必须考虑空间概念，准确清晰的展示出屋面设计意图。在对建筑详图进行设计时，可以在建筑详图中融入建筑的风格和特征。

2 梁柱设计介绍

想要高质量的完成梁柱设计工作，需要以良好的建筑整体设计质量为前提，在设计梁柱的过程中应该对科学的设计方法进行充分利用，与重构和本构的有关概念相结合，展开深入的分析和研究，这样能够在一定程度上提高梁柱设计质量，同时设计师应该尽量保证结构设计的完整性。在建筑物中梁柱可以选择多种材料，使用不同的材料能够赋予梁柱结构不同的特性[2]。在梁柱使用混凝土材料时，会使其外形较为坚实，并且能展现出梁柱的独特造型，在梁柱使用钢材材料时，能够在很大程度上提升梁柱形体的美观性和精细性，所以设计师应该将设计的重点放在梁柱结构的优化和重构上。梁柱结构的设计方式多种多样，但是它们起到的作用都是相同的，都是为了使梁柱结构拥有更高的质量。

3 实际案例分析

3.1 工程概况

以某一高层建筑工程为例，在原设计中包含17层地上建筑，1 层地下建筑，拥有29800m2的建筑面积，其主要分为物业、写字楼以及商场三个部分。建筑物达到63m 的高度，选用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，抗震设防烈度为7 度，框架和剪力墙抗震等级为二级。主楼选用桩笩基础，采用厚度2m 的筏板和直径80cm 的混凝土灌注桩，此工程开始于1994 年，结构封顶于1997 年，但是当时相关的设备和建筑装修并没有完成，并未投入使用。2007 年业主在了解市场需求的情况下，重新改动了建筑设计，想要将原设备层也是就第九层的楼板标高降低0.8m，从而使原设备层高提升0.8 米，原8 层高度降低0.8 米，将这两层都改为标准层，从而使建筑拥有更大的使用面积。

3.2 方案确定

该工程的难点体现在降低原有楼板的标高后，如何有效连接原有的墙柱节点与新楼层梁，对此设计了两种方案处理新梁旧柱问题：第一种是铰接梁柱节点，先将牛腿增设在新梁底面，然后牛腿简支梁端，柱能够通过牛腿承受梁端剪力，使用钢结构或混凝土结构的新增简支梁板；另一种是刚接梁柱节点，直接在柱内锚入上部纵筋和梁底部。经过对两种连接方法优劣性的分析，最终决定使用刚接方案。

3.3 方案设计

3.3.1 梁柱节点锚固设计

在经过改造后该工程楼层只有3.0m 的层高，建筑最大能允许55cm 的梁高，由于需要较多的钢筋，如果仅仅依靠植筋，在框架柱内需要分别对两侧框架梁主筋进行锚固，很难使植筋间距的要求得到满足，并且需要钻数量较多的植筋孔，会在很大程度上降低框架柱截面，由于需要承担较大的上部负载，可能会对结构安全产生影响。如果在框架柱内分别锚固两侧框架梁上部负筋，柱截面尺寸大多无法使锚固长度要求得到满足，无法实现在柱内有效固接梁钢筋，所以使用对穿框架柱的方式开展梁纵筋钻孔植筋。

3.3.2 梁柱节点界面抗剪设计

在本次工程改造中还应该重视处理旧柱与新梁结合面的问题，作为新旧二次组合结构，能否保证新旧混凝土协同运作，主要是受结合面剪力传递性能的影响。通过对粘结抗剪对比实验结果进行分析可以发现，与一次整浇粘结相比，结合面只具有18%左右的粘结抗剪强度。当混凝土无法达到相应的粘结抗剪强度时，可以通过使用剪切-摩擦钢筋贯穿结合面，使粘结抗剪能力提高。在实际工程中可以通过计算。

根据计算结果，需要在结合面上横贯一定数量的剪切-摩擦钢筋。为了达到结合面粘结抗剪强度进一步提升的目的，可以对结构连接齿槽受剪的做法进行有效利用，首先将柱保护层清除，同时凿糙结合面形成凹槽阵，阵与阵间保持15cm 的距离，布置成梅花形，从而使结合面拥有更强的抗剪能力。本工程还处理了结合面，将界面剂涂刷在结合面上，将水泥净浆涂刷在旧混凝土表面上，然后再进行新混凝土浇筑，能够使粘结抗剪强度提高。

3.3.3 梁柱节点延性构造措施

由于业主改变两层层高的施工要求，在一定程度上改变了框架柱加密区，改造后结构安全性无法通过原有的箍筋加密区的长度和位置得到满足，且原框架柱会因为植筋钻孔收到损伤，所以将对8、9层框架柱附近6m 使用柱截面外包增设全长加密箍筋的方式。

为了有效连接原有框架梁、框架柱以及新框架梁，使梁柱节点拥有更高的抗震延性，将采用水平加腋的方式，根据梁高选择相同的加腋高度，同时利用水平环箍有效约束核心区，使梁柱节点核心区能够承受更强的剪力。另外，在节点核心区与柱边之间，应该对受弯承载力进行加强，将柱边的梁端塑性铰转移至跨中，对核心区进行有效保护[3]。

3.3.4 梁柱节点施工组织方案

首先，应该将原有的次梁和楼板凿除，框架梁继续保留。在钻孔时应该隔柱钻孔，在完成钻孔后应保证植筋及时，尽量做到随钻随植，在将钢筋植入孔内后，应该使用植筋胶或环氧树脂将进行固定并填实。其次，整个施工过程应该分区域进行，在确保一区域梁板施工达到预定强度方可继续转至下一区域。在确定所有梁板满足设计要求后才可以对原有框架梁进行拆除，从而为施工过程中的安全提供有效保障。