摘要：近年来建筑形式逐渐多样化，民用高层建筑中的错层结构愈来愈多地呈现出其在使用功能及空间效果等方面的优势。本文就总结了实际工程中需要注意的相关问题。错层结构属于一种复杂结构，其平面和竖向均不规则，试验和研究表明，错层结构的抗震性能较差，在设计中，因尽量避免，尤其是高层结构，当无法避免时，在计算和构造中均应采取有效的加强措施。经科学的数据调查所显示，错层结构对于建筑的抗震性能有所影响，但是在很多高层建筑设计中却是不可避免的应用到该结构，所以我们需要针对错层结构设计中可能出现的问题，采取相应的合理的、科学的应对措施。本文就是阐述错层结构设计中出现的问题及解决措施，希望对相应的设计人员有所帮助，在经验上有所交流。
关键词：建筑工程；错层结构；设计
我国的经济发展速度很快，人们的收入有很大的提高，相应的生活水平也在不断地改善。人们渐渐开始注重生活的品质，住宅和人们的生活紧密联系，所以人们对于建筑也提出了更多的要求。对于一个建筑空间内不同使用功能的建筑空间有着不同的需求。有的使用空间的层高需要较高，有的使用空间正常的层高就可以满足人们的使用需求。错层结构的合理应用能很好地满足人们对建筑空间的这一要求。错层结构，错层指的就是楼板的实际高度超过六百毫米以上，并且超过了原有的梁的高度，当然不仅仅包含这一点，同时对于面积也有要求，错层面积需要达到楼层总面积百分之三十。
1、错层结构的定义
《高规》中针对错层结构有专门章节进行阐述，除对错层部位进行详细规定外，尚对错层结构的最大适用高度加以控制。但在实际工程中错层类型多情况复杂，某些错层较小的结构可不视为错层结构。虽规范无明确说法，根据相关资料可按以下原则把握。楼层标高相差不大于普通框架梁的截面高度。错层面积较少，不大于该层面积的30%。平面规则的剪力墙结构，当纵横墙体能直接传递各错层楼面的楼层剪力。（此时整个结构更要力求刚心质心尽量重合。）以上情况虽然是楼板错层但不属于错层结构，主要指最大适用高度上不受《高规》10.1_3的限制。但错层部位仍应按规定采用加强措施。
2、错层结构的特点
错层结构在建筑工程中是十分复杂的结构，在相应的错层区域要根据实际工程的科学计算计算然后设置建筑抗侧力的构件。同时也会出现这种情况，因为计算的高度不同从而造成一定的结构刚度变化。剪力墙结构错层后因建筑使用功能原因易形成错洞或叠合错洞剪力墙使洞口布置不规则;框架结构错层后形成长短柱混合的不规则结构，更加不利。由于楼板错层，故相当于错层楼板开大洞，楼板会受到较大的削弱而形成平面不规则结构。错层附近竖向抗侧力构件受力复杂，易形成许多应力集中部位。且限于目前计算软件的能力尚无法进行精准计算，应根据结构概念进行构造加强。
3、设计过程需注意事项及加强措施
3.1由于错层结构为竖向不规则结构，在结算结果中主要体现为上下楼层侧向刚度比不能满足《高规》4.4.2条的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆出现此种情况首先应对方案进行调整以改善竖向不规则的严重程度，但由于错层结构的本身特点导致无法根本解决。此时应按《高规》5.1.14条针对薄弱层的要求进行计算调整并采取相应构造措施。
3.2由于错层结构为平面不规则结构，在计算及构造方面采用以下措施。首先在建模计算时错开的楼层应各自参加结构整体建模，不应归并为一层计算。对于框架结构比较容易实现，但对于剪力墙结构会发生洞口跨越结构楼层的情况。此时可将跨层洞口按层高分为两个洞口，下层洞口上设100高连粱。笔者曾对一正常结构分别按实际工程建立模型，并按对此种简化方法建立模型进行过计算比较，当采用PMSAP进行计算时简化模型与实际模型在刚度方面吻合理想，采用SATWE进行计算时两种模型差异较大。所以建议设计人员尽量采用PMSAP进行错层结构计算。其次，在计算结构位移比等控制指标时不能采用楼板强制无限刚假定，而应采用分块无限刚假定。且位移比不应采用层间位移比，而应采用楼层位移比。因为错层结构关于“层”的概念与正常结构有较大不同，按以上方法控制是合理的。但应事先与施工图审查机构进行事先沟通。错层结构中很多楼板之间并不是相互联系的，这也就带来了许多问题，为了避免这些问题所以必须要在不连续的位置设置相应量的贯通层。指的就是连续几个错层楼层中就设置一个不错层的楼层，对数量和间隔进行合理的规划和设计，该方案在房屋建筑工程中是比较常见的，而且也相应的容易实施。每一个单独的建筑区域内的错层数量都不能过多，只有这样才能对各个部分的变形情况进行掌控，减少错层结构对于建筑内墙体和柱体施加的内力。笔者曾建立平面杆系模型进行定性比较，发现设置贯通层对结构的整体刚度、变形及错层处竖向构件内力等均有较大程度的改善。在体现贯通层重要作用的同时亦应对贯通层进行着重加强，如加大板厚，提高配筋率并设贯通钢筋;贯通层宜结合连梁设置暗梁，且暗梁配筋宣加强。另在结构项部若干层设置贯通平层亦可有效减小不利影响。
3.3错层附近构件受力复杂引起应力集中尤以错层处竖向构件为甚。但由于受目前计算软件的限制不易得到比较精确结果，主要采取简化计算及构造措旋等进行加强处理。首先在布置抗侧力构件时要尽量减小结构的扭转效应。试验表明错层结构加上扭转效应较仅为错层而平面布置规则破坏更为严重。楼层两侧结构刚度及结构布置差别要小，设计成错层两侧抗侧刚度及变形性能相近的结构，以减小扭转效应从而降低错层处墙柱内力。同时框架及框剪结构有错层时对抗震更为不利，宜避免。另在错层处尽量设置纵横向剪力墙，以保证不同标高楼板所产生的水平力能直接通过剪力墙传递，尽量避免产生水平力传递过于复杂的情况。其次，错层部位构件受力复杂。具体加强措施在《高规》10.4节已有说明。除按规范执行外尚建议作如下加强措施。错层处柱纵筋不小于1.5%，体积配箍率不小于1.5%。错层处剪力墙有条件可按框剪结构中的带边框剪力墙措施加强该部分剪力墙。最后，错层部位的竖向构件受力极为复杂，压、弯、剪、扭等同时存在。除采用构造措施加强外，尚应以计算为主要依据。针对框架结构目前计算软件可以得到计算数据。但对剪力墙结构目前计算软件存在一定的局限性。因目前的剪力墙计算模型中无法考虑平面外受力。而错层部位剪力墙的平面外受力却是主要验算内容。针对此项计算内容可单独建立模型，可采用同截面柱等代错层部位平面外受力的剪力墙。用以求得墙平面外内力并进行验算。需说明的是x、Y两方向应分别建立模型，即以等代柱替换x向平面外受力剪力墙时Y向剪力墙仍按实际模型输入，反之亦然。
4、总结
在我国的建筑工程建设中错层结构的使用是十分广泛的，但是因结构相对复杂，专业性强等原因，使结构在设计方面有很大的难度。我国的相关设计规范中对错层结构设计的硬性规范还不够全面，存在很多遗漏。所以要求设计者在错层结构设计时，要多方面的考虑结构设计中可能出现的问题，要对各部分的受力情况运用计算机软件进行科学的计算，保证错层结构设计的合理性、科学性、适用性，从而促进我国建筑行业的发展。
参考文献：
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论文作者:张壮
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/21
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