建筑结构设计中梁柱的交接处理技术分析

王晓飞

摘要：在建筑结构中梁柱构件扮演着重要角色，其施工质量直接决定建筑物的整体质量及安全，在施工过程中梁柱的交接位置是最薄弱的，遭受破坏的概率较大。本文将以建筑结构设计方法和梁柱设计为基础，结合实际案例详细分析梁柱交接的处理技术。

关键词：梁柱交接处理技术;建筑结构设计;梁柱设计;

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。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。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2014年，结构封顶于2017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。2020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。

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。

3.3.4 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。

4 建筑结构设计中框架结构设计要点

4.1 基础设计

在建筑结构设计中应用框架结构时，大多数是选择条形基础或者是独立基础，为确保建筑结构设计质量，应做好基础设计，充分考虑地基变形问题以及地基的承载性能，对地基大小进行合理的规划设计。在对地基表面浅基层进行设计时，应充分考虑变形问题、承载性能，并要合理控制成本，以确保建筑工程的经济效益。在框架结构基础设计过程中，可采取柱下条形基础。

但在实践过程中，必须要仔细观察节点部位，明确基础底部面积的实际情况，还要密切关注柱下扩展基层的情况，确保其宽度以及均匀性符合规范标准的要求。如果发现问题，便可以采取加宽地基基础的方法予以处理，但要对宽度进行合理控制，确保地基埋深在3 m以上即可。为确保地基承载力，应做好防水工作，针对地下室，应注意预防地下室外板延伸。同时，在开展框架结构设计的过程中，应注意确保后浇带的长度符合标准要求。设置后浇带的时候，应间隔40 m，以保障基础的稳定性。

4.2 梁柱中心线设计

框架结构设计质量在一定程度上受到梁柱中心线设计水平的影响，因此必须高度重视梁柱中心线设计。应严格按照相关规范标准的要求，对框架梁、框架柱中心线进行合理设计，确保梁柱中心重合，如果梁柱中心线发生偏移，则需要仔细分析梁柱节点的实际受力情况，并深入研究受力与构造间的关系。

4.3 短柱处理

在建筑结构设计中，针对大跨度柱网框架结构，必须对框架梁、框架柱之间的关系进行深入分析。在实际进行框架结构设计的过程中，应有效处理短柱的构造，采取短柱箍筋加密的方法，从而全面提升框架结构的稳定性。对短柱进行分析发现，其具有抗震性能较差的缺陷，如果建筑框架结构中存在短柱，则会影响建筑结构的稳定性以及建筑物的安全性。

针对有连续窗的过梁，在实际设计的过程中，容易出现外部框架形成短柱的现象。楼梯间平台梁也会引起短柱问题。在建筑框架结构设计过程中，必须充分考虑短柱问题，采取科学有效的手段解决短柱带来的不利影响。在实际设计中，应严格遵循我国相关标准规范的要求，保证短柱抗震性能达标。

4.4 抗震设计

抗震设计在建筑框架结构设计中占据着重要的地位，直接影响着建筑物的安全性、稳定性。

柱的抗震设计是一项非常重要的工作，在实际进行设计的过程中，为提高柱的抗震设计水平，应充分考虑剪力、作用力方面的影响，合理设计柱截面。在进行抗震设计时，可以参考柱截面的标准高度与宽度，确保剪跨比大于2，并且根据相关规范标准的要求进行优化设计，如在确保剪压比符合要求的前提下，则要对柱端截面剪应力进行合理控制，确保其剪应力不超过3 N/mm2。

根据相关规范标准的要求，结合建筑工程实际情况，合理设计纵向钢筋的配筋率，尽可能地在符合标准要求的基础上实现配筋效力的提升，避免纵向钢筋压曲现象的发生，确保结构强度。但受到地震力的持续作用，柱端钢筋混凝土层有可能发生损坏，若是箍筋量不足，则会降低其约束力，导致钢筋膨曲问题的发生，降低建筑内部结构的稳定性。面对这样的情况，应科学设计箍筋。

为保障建筑物的安全性，应进行抗震优化设计。可采取的措施包括外部加固设施，即在建筑外部安装固定杆等来实现建筑结构抗震性能的提高；内部安装抗震装置，如使用抗震阻尼器来实现框架结构抗震能力的提高。

4.5 配筋设计

在框架结构设计中，配筋设计也是一个重要组成部分。随着建筑工程建设数量的增多、规模的扩大，框架结构这一结构形式得到了越来越多的应用。但在框架结构设计中，应充分考虑顶层风荷载因素，确保建筑高度与轴向力大小之间成正比，预防顶柱存在偏心力。究其原因在于，如果顶层存在轴向应力则可能导致建筑截面重心偏离问题的出现。因此，在建筑框架结构设计中，应根据相关标准的要求，对梁、柱配筋进行合理设计。

框架外挑梁配筋设计。建筑结构往往会受到多种因素的影响，挑梁设计便是一个重要的方面。在对框架外挑梁进行设计时，建筑物的占地面积、使用功能均会在一定程度上影响设计质量，其原因在于外挑梁、框架梁断面之间存在着较大的差别。在对框架梁主筋进行设计时，应当采取向外挑梁上扩展的方法，这样的方式可能会给结构质量带来一定的影响，因此在计算的时候，应充分考虑框架外挑梁承载情况，对配筋进行合理设计，提高框架外挑梁的承载性能。

框架柱配筋设计。一般情况下，框架柱配筋比率并不高，发生地震的情况下，框架柱会承受较大的扭转剪力。受到双向偏心因素的影响，在地震发生时，内柱有可能受到损伤，因此在配筋设计的时候，应充分考虑各方受力情况。若是建筑物所在地区为松软土质，则要适当将框架柱的配筋进行增加，同时为了提高提升箍筋对混凝土的制约作用，实际设计中框架柱的扣筋方式通常情况下被设置为菱形或井字形。

5 结语

梁柱在建筑结构中的地位是毋庸置疑的，它的质量能够直接决定建筑的使用安全和使用年限。所以，应该在对梁柱节点施工保持足够重视的基础上，不断应用与优化梁柱交接处理技术，从而推动梁柱施工质量不断提升。

参考文献

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