摘要：近年来，建筑行业快速发展，错层建筑因其对建筑空间的充分利用性，近年来受到人们的大力青睐。但由于在错层结构设计方面缺乏统一权威的行业规范标准的原因，现阶段很多建成的错层建筑出现了因结构设计不科学导致的建筑质量问题，严重威胁着人们的生命安全和财产安全。因此，对错层结构设计进行相关研究并找到解决方案，显得十分重要。本文着重探讨了错层结构，在此基础上分析了其利弊，并提出了相关的改造措施，希望对建筑结构的发展有所帮助。
关键词：建筑工程；错层结构；设计
引言
近年来，随着人们对居住环境的要求越来越高，建筑形式呈现出多样化的特点。而错层结构由于使用功能和空间效果良好，并且符合人们对建筑舒适度和空间利用的需求，越来越多的被应用于民用高层建筑之中。但是错层结构也存在着一些问题，严重影响建筑质量，比如与普通高层结构相比，高层建筑中的错层结构的抗震能力较差，并且错层结构的建筑受力情况复杂，这些都特别需要结构设计者高度的重视。
1建筑工程错层结构的定义与特点
1.1错层结构的定义
所谓的建筑工程错层结构，简单来说，就是围绕实际建筑功能要求，其中的楼层结构不在同一高度，同时，上下楼层楼面高差度超过一般梁截面高度的结构形式。根据实际调查情况显示，我国建筑工程错层结构有着较多的类型，其中行业人士认为错层较小的建筑结构不是错层结构。对于错层结构来说，在建设过程其标准主要包括以下几方面。第一，楼层标高相差必须大于普通框架梁的截面高度。第二，错层面积要大于该层面积的30%。第三，平面规则的剪力墙结构因竖向刚度不规则，错层附近的竖向抗侧力结构受力复杂，形成较多的应力集中部位。在评判一个建筑工程是否是错层结构时，可以围绕以上一点标准展开讨论。
1.2错层结构的特点
错层结构有自身的特点，但是这些特点通常会导致很多结构设计问题，给设计者带来很多困扰。错层结构的特点一，结构不规则，水平剪力差。由于错层结构错层处楼板错层，导致楼板不连续，极大地削弱了楼板作用而形成平面不规则结构，楼层水平剪力也因此被削弱。特点二，应力集中部位多。由于错层结构不规则，所以薄弱层容易产生，同时错层部位竖向抗侧力构件刚度较大，受力复杂，导致应力集中部位多。还需注意的一点是，受现阶段计算机软件水平限制，目前还不能精确地计算，这对结构设计是一个很大的挑战。特点三，抗震能力差。错层结构属于竖向不规则结构，带错层的框架结构及框架-剪力墙结构，容易形成长短柱混合不规则体系，此外，剪力墙结构错层后，也很容易形成错洞或错洞叠合导致洞口布置不规则，这些都削弱错层结构抗震能力，降低了建筑结构的稳定性和安全性。
2错层式住宅的利弊
2.1在使用方面错层式住宅的优劣
错层式住宅主要是指一套房子不处于同一平面，即房内的厅、卧、卫、厨、阳台处于几个高度不同的平面上，部分功能空间与另一部分功能空间的楼地面处于同一标高，但房间的层高是相同的。错层设计丰富了住宅套型的空间层次和使用功能，使室内产生流动，视觉上更富于变化，令人有耳目一新的感觉。这种空间的变化可能无法全面地考虑老人和儿童的生理特点，可能会对他们的生活造成不便。并且这种错层式住宅更适合大户型设计（见图1），对于小户型来讲，其结构复杂，造价贵，经济适用性不高。
图1带工人房的超大户型
2.2在结构设计方面存在的问题
从上文中可以得知，因为错层结构的诸多特点，从而导致建筑结构内部各构件受力不均，以及受力复杂等情况出现，不仅导致设计人员很难进行有效的设计，而且也影响了建筑工程的抗震能力。在设计错层结构过程中，实际主要存在圈梁难以闭合、水平荷载难以抵抗、顶层温度变化大、墙体强度不同这四大问题。其中，对于圈梁难以闭合问题来说，主要就是因为错层结构中，不同空间下其功能不同，不在同一平面中的功能空间，就会导致门窗洞口出现高度错位。一般情况下，错层结构圈梁处往往存在洞口无法有效闭合的问题，这一问题主要在楼梯间以及外纵墙处部分比较明显。通常情况下，为了提高建筑工程结构的抗震能力，在设计过程中，设计人员必须秉持均匀对称的原则，避免结构不规则以及突变的问题发生。对建筑结构抗震规范进行分析，其中也要求建筑结构遵循这一原则，只有这样，才能不断地提高工程项目的稳定性以及安全性。对于错层结构来说，本身结构就有着严重的不规则性，并且加上不连续的楼板错层，当遇到地震时，错层部分就会形成较大的剪切应力和弯曲应力，难以继续承载，易导致结构不稳，严重影响结构质量。最后，在设计过程中，还有一个重大问题就是顶层温度。建筑工程顶层部分有着较大的温差，在遇到昼夜温差较大的天气下，温度的应力就会受到严重的影响，容易对错层部位产生过多的弯曲应力和剪切应力，加大了结构构件承载力的负担，降低建筑工程的稳定性。
3错层结构的加强措施
3.1提高错层剪力墙体抗震能力
设计人员可以从抗震等级的合理选取、楼板厚度适当加强、增加部分通长钢筋这三方面来提升错层剪力墙的抗震能力。在抗震等级选取这一块，设计人员可以对不同的部位选取不同的抗震等级。对于非错层部位框架梁，可以考虑选用三级地震等级，而对于错层处的框架梁的抗震等级则可以考虑采用二级。所以采取相关措施适当的增加错层处剪力墙的厚度，厚度要不低于地震二级的规定要求，可以适当加强纵筋和箍筋的配筋量。对于其他非错层部位剪力墙的墙厚度，严格按照地震三级的要求操作，到达规定的厚度。这样可以在保证抗震效果的前提下，可以有效的节省一部分成本和资源浪费。
针对错层部位结构的楼板受力较复杂，且容易产生多个应力集中部位的情形，设计人员可以采用加强楼板厚度方式解决这一问题。设计人员才进行设计时，要结合实际情况，一般情况下一层楼板厚度嵌固端的厚度大约在180mm左右，其他各层楼板的厚度不低于120mm，并且错层范围内的楼板可以采用双层双向配筋的方法，增强结构的稳定性和可靠性。对于楼板问题的处理除了采用适当加厚处理外，还可以采用增加部分通长钢筋的方法解决，在确保操作符合要求和建筑结构安全的情况下，这种方法可以在最大程度上减少成本的投入。
3.2设置贯通层，提升结构的稳定性
在设置贯通层，提升结构稳定性过程中，通过实际调查结果显示，该种方式是最常见也是最可靠的方式。所谓的设置贯通层，就是指每隔若干错层楼层便设置一层不错层楼层，需要设计人员科学估算出每段之间的错层楼层数。通过该种方式，不仅能够有效防止结构内部变形问题的出现，而且也能促使错层部分的负荷能力不断减小。在设计人员应用贯通层方式时，首先应该对该项方式提高重视，加以灵活的运用其中措施，促使贯通层的性能不断提高。
结语
综上所述，错层式住宅因其优越的使用感受而备受欢迎，又因其复杂的受力结构而备受质疑。因为现在对于这种错层式砌体结构的国家规范和参考书籍并不完善，所以如何抵抗弯曲变形、增强安全性能，需要每一个相关的结构从业人员不断分析、不断创新，不断给出更好的解决方案，只有保障了结构的稳定性，人们才能安心享受错层住宅带来的舒适性。希望本篇文章对建筑工程中错层式砌体结构设计中存在的若干问题的分析总结以及提出的相应设计措施，能够给实际项目提供一些指导意见，能够为完善和规范结构设计有所帮助。
参考文献：
[1]李宏洲.错层结构设计的分析探讨[J].江苏建筑，2015，（2）：60-61.
[2]武晓军.浅析高层住宅错层剪力墙结构设计[J].江西建材，2015（21）：32~33.
论文作者:李玉1,王亚琼2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/8
标签：结构论文; 楼板论文; 应力论文; 结构设计论文; 建筑工程论文; 不规则论文; 厚度论文; 《基层建设》2019年第23期论文;