摘要：随着现在人们收入的逐渐提高，人们对于自己的生活品质的注重程度越来越高了，住宅与现在人们的生活是息息相关的，现在的人们对于建筑提出了更多的要求，对于一个建筑空间当中不同的空间是有着不同的功能需求的，为了能够更好的在有限的空间当中使建筑物能够发挥出更多的功能，我们需要做的就是采用一种更加合理的利用建筑空间的结构设计方法，错层结构设计就是能够合理的满足现在人们对于建筑物要求的一种设计方法。错层结构因为能够有效的增加建筑物本身的功能，能够使得建筑对于空间的使用效果得到显著的提升等优点被很多的建筑设计师所青睐，并且广泛的应用到了实际的高层建筑工程当中。
关键词：建筑工程；错层结构；计算
1、错层结构的判定
楼板的错层对结构受力影响较大，尤其是与楼板错层有关联的结构构件，设计人员应慎重对待。同时设计者要明白，不是所有的楼板错层都需要按错层结构计算。由于错层结构受力复杂，计算结果不同程序间差异较大，且不同计算程序相互校核意义不大，所以首先考虑采用合理的建筑或结构措施避免错层结构的出现。对于有抗震设计要求的建筑，当房屋不同部位因功能不同而使楼板错层时，宜采用设缝将房屋划分为两个独立的结构单元或双塔结构，避免按错层结构计算；对于局部楼板错层，如果错层面积较小或错层周边竖向构件约束性强，并且周围楼板整体性好，楼层剪力可以通过错层周围的楼板有效传递时，可不按错层结构计算，然而规范对此无明确量的规定，需要设计者根据以往工程经验及具体结构形式酌情处理；对于错层处相邻楼板高差不超过梁高（一般按600mm计），也可不按错层结构计算。
2、错层结构的特点
①错层结构属于竖向布置不规则结构,在错层部位竖向抗侧力构件因计算高度不同而引起刚度突变;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。②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。③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、错层结构的设计计算
错层结构的建模计算，首先要选择合理可靠的计算软件，其次确保模型准确，能真实反映错层结构的特点。中国建筑科学研究院的新版《PKPM》下的PMCAD可较好的建立错层结构模型，SATWE或PMSAP两款计算软件均可以进行错层结构的模拟计算。
在计算过程中，为避免计算结果异常，对错层结构宜按各自楼层分别输入进行整体计算，并注意对计算结果进行核查。对于出现长、短柱的错层结构，程序根据柱周边的约束情况可以判断出单边柱或越层柱，设计者仅需要在计算时查看，复核构件的计算长度系数，确保构件计算参数的正确合理。现有结构计算软件，不能区别错层结构真实楼层与计算楼层的关系，因而也就无法真实反映错层结构的位移角及位移比，结构设计者应根据“详细输出”结果中的楼层位移数值按实际楼层高度进行手算复核，如图1中计算。错层结构嵌固端下上层结构的等效剪切刚度比γe1及下部结构与上部结构的等效侧向刚度比γe2的计算。现有结构计算软件，如PKPM系列计算软件，不能区别错层结构真实楼层与计算楼层的关系，然而层等效剪切刚度比与层等效侧向刚度比是建立在严格的楼层概念之上的，所以错层结构的层等效剪切刚度比与层等效侧向刚度比需要根据工程实际具体分析计算，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2010附录E中γe1及γe2的计算公式，并引入各楼层层刚度的概念，进而正确计算错层结构的层等效剪切刚度比γe1与层等效侧向刚度比γe2。错层结构周期、刚度、内力等的分析计算不能选择“强制楼板刚性楼板假定”，因而错层结构较易出现局部震动，所以在周期输出结果中平动系数与扭转系数有时不能说明问题，需要设计者根据结构的整体振动图表来确认平动周期与扭转周期。
图1楼层位移
4、构造方面的问题分析
有关错层结构的构造,在抗震规范中并没有单独作说明,但是高规的第十章做了详细的规定由于错层结构的抗震性能很差,在构造方面就要加强,总的设计原则应该是从严。研究还表明,错层框架的抗震性能比剪力墙要差,平面规则的错层剪力墙比平面不规则的错层剪力墙结构性能要好,当无法避免错层结构时,应尽量设计成平面规则的结构,不仅有利于结构抗震,也有利于配套设施的设置、实际使用功能的实现和工程造价的降低。错层结构应尽量减少扭转效应,错层结构的两个主轴方向应尽量满足侧向刚度和变形性能相近的要求,以减小错层处墙、柱内力,避免错层处结构形成薄弱部位。
5、错层结构的加强措施
根据错层结构的特点及其对结构抗震的不利影响，具体来说设计者应采取以下几方面的结构措施：
（1）错层结构应尽量减少扭转效应，错层两侧宜采用侧向刚度和变形能相近的结构方案，以减小错层部位剪力墙、框架柱的引力集中，避免在错层处结构形成薄弱部位。
（2）错层结构属于竖向布置不规则结构，错层部位的竖向抗侧力构件受力复杂，较易形成多处应力集中，楼板变高区域尽量避开框架柱。框架及框架－剪力墙的错层结构更为不利，往往形成长、短柱沿竖向交替出现的不规则体系。因此，规定抗震设计时错层处框架柱的抗震等级应提高1级，特一级时允许不再提高，混凝土强度等级不应低于C30，截面高度不应过小，为防止发生短柱破坏其截面高度应满足设防烈度地震（中震）作用的最小截面要求，且不应小于600mm，箍筋应全柱段加密配置，以提高柱的抗震承载力及延性。错层处平面外受力的剪力墙的截面厚度，非抗震设计时不应小于200mm，抗震设计时不应小于250mm，并且均应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱。抗震设计时，其抗震等级应提高1级采用。错层处剪力墙混凝土强度等级不应低于C30，水平和竖向分布钢筋的配筋率，非抗震设计时不应小于0.3％，抗震设计时不应小于0.5％。
（3）错层结构由于楼板不连续，水平传力性能较差，在建筑功能允许的情况下，宜采取梁侧加腋的方法以改善结构水平传力的途径。
6、结语
综上所述，通过对错层结构设计的分析探讨，掌握错层结构的特点，结合具体工程正确地分析计算，采取行之有效的结构加强措施，就能保证结构设计的安全、合理，很好的实现建筑物预期的功能，保证工程质量，并取得好的经济效益和社会效益，确保人民的生命及财产安全。
参考文献
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论文作者:陈家荣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：结构论文; 楼板论文; 刚度论文; 楼层论文; 不应论文; 不规则论文; 构件论文; 《基层建设》2018年第13期论文;