鄒安宇

摘 要：建筑行業(yè)飛速發(fā)展，多種技術(shù)在實(shí)踐中得到提升。在項(xiàng)目工程的施工過(guò)程中，因?yàn)槭褂脤娱g搭接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的優(yōu)越性是其他的結(jié)構(gòu)不能比擬的，所以搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。在建筑工程施工過(guò)程，搭接柱擁有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如，動(dòng)力清晰、直接傳力。這充分說(shuō)明了搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為了一種成熟的技術(shù)，它能夠合理經(jīng)濟(jì)地解決上下柱的不對(duì)中問(wèn)題，以此來(lái)達(dá)到建筑工程的立面上輪廓內(nèi)收的目的。本文主要討論了搭接轉(zhuǎn)換在項(xiàng)目工程中的應(yīng)用，并闡述了搭接結(jié)構(gòu)，搭接以及相關(guān)樓板結(jié)構(gòu)的整體分析。

關(guān)鍵詞：層間搭接柱 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu) 應(yīng)力分布

中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）03（c）-0153-02

搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是一種新的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式，與以前的梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)以及箱形又或者桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)相比較，經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。搭接柱的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可廣泛用于框架-圓柱結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，建筑物立面需要凹入凸起結(jié)構(gòu)。

1 搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

當(dāng)建筑物外圍框架的柱框架網(wǎng)絡(luò)交錯(cuò)時(shí)，倘使采用梁式轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換梁需要接受比較大的剪切力與彎矩，這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換梁的橫截面變的會(huì)較大。另外，在建筑施工時(shí)大量使用鋼筋，會(huì)使得結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜以及使得轉(zhuǎn)換層的空間較小。當(dāng)轉(zhuǎn)換層改變得比較高的時(shí)候，抗震的性能將會(huì)變得特別差。搭接柱的自重小，成本低，所以我們可以最大化的使用轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)空間。

經(jīng)過(guò)大量的事實(shí)證明，垂直柱的荷載能夠經(jīng)過(guò)搭接柱的剪切變形功能把上柱里的軸向的壓力傳到下柱中去，而且因?yàn)榇罱又舷轮陨淼钠穆仕斐傻膹澗亟?jīng)過(guò)由上下兩個(gè)地板的覆蓋梁以及搭接接頭旁邊的木板具有的壓力與拉力造成的反向耦合來(lái)平衡。搭接接頭的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)大致確定了框架柱，避開(kāi)了剛性大與轉(zhuǎn)換梁的轉(zhuǎn)換層?？蚣苤臋M截面尺寸和剛度在垂直方向上基本保持均勻，從而避免了結(jié)構(gòu)橫向剛度的垂直變化、抗震的不利影響。在發(fā)生地震的情況之下，框架柱的受力情況依然保持在正常狀態(tài)，地震所造成的影響比較小，雖然搭接接頭受到地震的作用力，但是只要框架柱依然擁有優(yōu)秀的延展性以及強(qiáng)大的承載能力，整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力依舊特別完美。

2 關(guān)于搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須思考的因素

2.1 搭接塊的內(nèi)力

在搭接柱受到豎向荷載作用下，搭接應(yīng)力的基本特征是：上柱的軸力、梁端的剪切力和搭接接頭的自重與下柱的軸向力之間的平衡；上下柱的偏心距、搭接接頭的偏心距和梁端剪切力和端部剪切力產(chǎn)生的力矩與梁端彎矩和柱端彎矩平衡；搭接接頭和梁和柱一起形成節(jié)點(diǎn)剛性區(qū)域，它通常具有大的橫截面尺寸[1]。

2.2 搭接塊的平面應(yīng)力狀態(tài)

在結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力狀態(tài)下，施加到殼單元頂部的線載荷是規(guī)范給出的限制。搭接接頭及其上下柱的應(yīng)力狀態(tài)和梁端的集中力。隨著搭接接頭的高度增加，搭接接頭底板上的橫梁的X方向反作用力顯著減小，即搭接接頭增加。高度可以減小傳遞到框架梁支撐件的X方向反作用力，但是當(dāng)搭接塊的高度H達(dá)到限定高度時(shí)，搭接塊的高度增加，并且X方向反作用力的影響增大。這表明，在一定高度內(nèi)增加搭接塊的高度可以有效地改善搭接塊的力傳遞效果。在搭接塊的高度超過(guò)極限之后，改善效果減弱，并且由于搭接塊的高度的增加，上柱可能變成短柱。隨著搭接接頭的高度增加，搭接接頭所在的地板上的橫梁的Y方向反作用力首先緩慢增加，當(dāng)高度H達(dá)到限定高度時(shí)趨于穩(wěn)定。因此，當(dāng)考慮搭接接頭在高度H達(dá)到限定高度后，沒(méi)有額外的意義[2]。

2.3 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法

首先，由于搭接柱上柱和下柱受到偏心擠壓，柱壓應(yīng)力較大，為了防止搭接柱的上下柱發(fā)生脆性斷裂，應(yīng)適當(dāng)增加搭接接頭的剛性。同時(shí)，為了避免上柱形成短柱并防止搭接塊的高度過(guò)大，為了提高柱的延展性，箍筋需是完全高度加密的，并且縱向鋼筋的配筋率和箍筋的體積箍圈比適當(dāng)增加。由于柱的縮回，整個(gè)搭接接頭具有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，樓板和樓板共同約束搭接接頭的旋轉(zhuǎn)，使板坯的壓縮應(yīng)力較大，樓板應(yīng)局部加厚，需要進(jìn)行雙層雙向加固等施工措施[3]。

2.4 搭接的仿真方法

在整體計(jì)算中，考慮上柱和下柱之間的搭接接頭的內(nèi)力傳遞，并且在參數(shù)選擇中考慮梁端和柱端的剛性端。該方法可以模擬搭接接頭與整體結(jié)構(gòu)的剛性和重疊、梁/柱剛度和加固的影響。

3 搭接柱設(shè)計(jì)具體探討

3.1 連接壓力梁的設(shè)計(jì)

上梁是偏心受壓的一種構(gòu)件，軸向壓力主要和搭接塊上柱的尺寸以及轉(zhuǎn)換層高度的比值有關(guān)聯(lián)，彎矩決定轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)際上上梁充當(dāng)了整個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中的壓力桿。假使在轉(zhuǎn)換層的下梁之中加入預(yù)應(yīng)力以此來(lái)控制搭接塊的旋轉(zhuǎn)以及橫向位移，那么上梁端承受的彎曲力矩的影響將會(huì)變得更小，而且壓桿的作用也變得特別大。另外為了充分的發(fā)揮它的水平支撐的效果而不引起大的彎曲變形，還應(yīng)充分保證它的剛度。

與拉桿梁相似，拉桿梁中有很大一部分的壓力由地板承擔(dān)，梁中剩余的其他壓力被核心筒壁來(lái)承受。梁與板是共同澆注共同工作的，當(dāng)拉桿梁承受正彎矩的時(shí)候，翼緣將會(huì)承受縱向壓應(yīng)力，以此來(lái)平衡肋內(nèi)縱肋的拉力。另外，無(wú)論鋼筋參與力如何，設(shè)計(jì)時(shí)梁的實(shí)際承載力也可能比柱的實(shí)際承載力大，所以可能會(huì)形成“強(qiáng)梁弱柱”的情況。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮梁的有效翼緣的作用。

3.2 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層的下層柱

對(duì)于搭接柱的局部分析，因?yàn)榧尤肓舜怪陛d荷，所以不思考水平載荷的影響，并且因?yàn)橄铝号c上梁的水平支撐力，搭接柱的實(shí)際剪切力不大。在現(xiàn)實(shí)的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，水平荷載不能忽視。在水平載荷下，將會(huì)產(chǎn)生橫向位移，并且柱中的剪切力將會(huì)變得非常大。所以，箍筋配置一定需要全部滿足剪切的要求，而且應(yīng)該全部加密。另外，軸向壓力的產(chǎn)生將在很大程度上加強(qiáng)柱的抗剪強(qiáng)度，但是為了避免延性差以及小的偏心壓縮損傷，設(shè)計(jì)軸壓的比不應(yīng)該太大。建議普通框架柱的軸壓比限制比它的軸壓比增加0.1.即第一次抗震時(shí)柱的軸壓比限制為0.6，第二次抗震性能為0.7，第三次地震時(shí)為0.8。當(dāng)難以滿足上下剪切剛度比與軸壓比時(shí)，混凝土或鋼填充鋼管柱可用來(lái)增強(qiáng)柱的變形剛度比以及力學(xué)性能和軸壓比。在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之中，還必須遵守“強(qiáng)柱弱梁”的原則，即柱一定要設(shè)計(jì)得比其附著的梁更堅(jiān)固。

3.3 其他相關(guān)的設(shè)計(jì)原則

搭接柱的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還必須遵守下列原則：依據(jù)“增強(qiáng)轉(zhuǎn)換層和其下部，減少轉(zhuǎn)換層上部”的規(guī)定，下部與上部的變形特性與剛度。轉(zhuǎn)換層下部的最重要結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能接近轉(zhuǎn)換層的上框架結(jié)構(gòu)，遵守“強(qiáng)側(cè)柱弱中柱與強(qiáng)柱弱梁”的定理，以此來(lái)確定塑料鉸鏈出現(xiàn)在梁端。在結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)之中，一定要作為整體結(jié)構(gòu)的主要組成部分，它的變換結(jié)構(gòu)使用符合現(xiàn)實(shí)的應(yīng)力變形狀態(tài)計(jì)算模型以此來(lái)計(jì)算三維空間的整體結(jié)構(gòu)。在一些情況下，有必要使用有限元方法對(duì)變換結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部補(bǔ)充計(jì)算。

4 結(jié)語(yǔ)

搭接柱轉(zhuǎn)換是一種合理有效的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，特別適用于結(jié)構(gòu)高級(jí)轉(zhuǎn)換，具有優(yōu)異的抗震性能。在地震作用下，搭接接頭轉(zhuǎn)換順利地實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換層上下層的平滑和過(guò)度的橫向剛度，從而避免了結(jié)構(gòu)橫向剛度的垂直剛度引起的不利地震效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧磊，徐培福.福建興業(yè)銀行大廈搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)有限元分析和預(yù)應(yīng)力策略[J].建筑結(jié)構(gòu)，2003（12）：13-16.

[2] 徐培福，傅學(xué)怡，耿娜娜，等.搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究與設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2003（12）：3-7.

[3] 王世村.搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2014（5）：71-74.