關于建筑工程錯層結構設計及其抗震的探析

路世順

（青海恒興工程設計有限責任公司 青海西寧 810001）

關于建筑工程錯層結構設計及其抗震的探析

路世順

（青海恒興工程設計有限責任公司 青海西寧 810001）

隨著科技的進步發展，使得建筑形式與布局日益復雜，建筑室內空間為了滿足不同功能的需要，而出現錯層結構。錯層結構由于樓板不連續，會引起構件內力分配及地震作用沿層高分布的復雜化，錯層部位還容易形成不利于抗震的短柱和矮墻，屬于復雜多高層結構，因此錯層結構在建模、計算、出圖等各個設計環節上都有其特殊性。因此建筑工程錯層結構需要通過選擇合理的結構形式，采用較規則的平面布置體系，加強抗震構造措施，滿足規范抗震設計的要求。基于此，本文概述了建筑工程錯層結構，對建筑工程錯層結構設計計算的注意事項和加強錯層結構設計與抗震等方面進行了探討，旨在保障建筑工程的安全使用。

建筑工程錯層結構；特點；結構設計；影響；計算；注意事項；抗震措施

1 建筑工程錯層結構的概述

1.1 建筑工程錯層結構的涵義

《高規》中針對錯層結構有專門章節進行闡述，除對錯層部位進行詳細規定外，尚對錯層結構的最大適用高度加以控制。但在實際工程中錯層類型多，情況復雜，某些錯層較小的結構可不視為錯層結構。雖規范無明確說法，根據相關資料可按以下原則把握。①錯層標高相差不大于普通框架梁的截面高度。②錯層面積較少，不大于該層面積的30%。③平面規則的剪力墻結構，當縱橫墻體能直接傳遞各錯層樓面的樓層剪力（此時整個結構更要力求剛心質心盡量重合）。以上幾種樓板錯層不屬于錯層結構.最大適用高度可以不受《高規》10.l.3的限制。但錯層部位仍應按規范采取加強措施。

1.2 建筑工程錯層結構的特點

①由于樓板錯層，相當于錯層樓板開大洞，樓板會受到較大的削弱而形成平面不規則結構。②錯層結構屬于堅向布置不規則結構，在錯層部位豎向抗側力構件因計算高度不同而引起剛度突變；剪力墻結構錯層后因建筑使用功能原因易形成錯洞或疊合錯洞剪力墻使洞口布置不規則；框架結構錯層后形成長短往混合的不規則結構，更加不利。③錯層附近豎向抗側力構件受力復雜，易形成許多應力集中部位，且限于目前討算軟件的能力尚無法進行精準計算，應根據結構概念進行構造加強。

1.3 建筑工程錯層結構設計的不利影響

建筑工程錯層結構設計帶來的不利影響最主要是在抗震計算的層面上，由于不同標高樓板分布在平面內的不同區域，尤其是錯層處標高差異較大時，造成每一層的質量有很大的差異，在水平地震及風荷載作用下會產生較大的扭轉效應，且各層抗側力構件所承擔的地震剪力差異較大，受力比正常結構復雜很多，通過正常結構計算模型與同樣的結構計算模型在考慮錯層后的計算結果發現，錯層結構給結構帶來的不利影響是不容忽視的。在一個結構平面中，存在錯層部位的抗側力構件由于其兩側樓板的標高差別較大，造成其計算高度差別較大，導致這部分墻、柱等抗側力構件剛度和延性的不同，是部分豎向構件承擔較多的地震作用，形成在抗震計算中相對薄弱的的受力構件。同時，豎向剛度的不均勻也使各樓層總地震作用沿樓層高度分布不均勻，受力相對復雜，大大削弱了結構整體抗震性能。

2 建筑工程錯層結構設計計算時的注意事項

（1）根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）中10.4條關于錯層結構的規定，在抗震設計時，錯開的樓層不應歸并為一個剛性樓板，計算分析模型應能反映錯層影響。也就是說，在結構整體計算時，對于有錯層的結構平面，不能單一的按照剛性樓板假定計算，應考慮在平面內樓板剛度削弱的影響，因此在結構整體計算時，建議采用能夠反映樓板真實剛度的計算理論與模型，樓板類型定義建議采用“膜”假定，采用“彈性膜”或者“膜”假定，能夠準確分析出結構每層每根構件的空間狀態，準確的發現結構應力的突變位置與薄弱環節。

（2）計算模型的選取，如采用振型分解反應譜法進行地震分析計算時，優先選擇總剛模型，總剛模型是假定每層樓板上有構件相連接的節點的自由度有兩個水平平動自由度，彈性板可以影響到此約束，相關的，也可以不與樓板連接，這樣就能夠相對真實的反映錯層結構。

（3）錯層結構屬于復雜多高層結構，抗震計算時應考慮雙向地震作用，同時宜相應增加振型數，以保證結構有效質量系數大于0.9。同時，應按照實際高度合理的選取墻、柱的計算高度，錯層結構層高不一致，使有關樓層間的控制參數，如層間位移比，層間剛度比，層間受剪承載力比等計算失真，因此不宜機械地直接采用這些數值，而應加以分析判斷和手工校核調整，確定其是否合理。

3 加強建筑工程錯層結構設計的抗震措施

（1）錯層部位的矮墻與短柱應更嚴格控制其軸壓比，加強其豎向構件的承載力與延性，同時，在結構設計時，對樓梯電梯井等計算高度較高的墻、柱以及建筑端部墻柱等豎向構件采取適當增加截面的措施，錯層部位的框架柱截面不應小于600mm，混凝土等級不應低于C30，箍筋應全柱段加密。同時抗震等級應該規范規定提高一級。錯層部位的剪力墻厚度不應小于250mm，在非抗震下不應小于200mm，并應設置與之垂直的墻肢或者扶壁柱；抗震設計時，其抗震等級應提高一級采用。錯層位置的剪力墻混凝土強度等級不應低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率在抗震設計時不應小于0.5%。

（2）為了保證結構整體有較好的抗震性能，錯層結構設計時，豎向構件在錯層部位建議按照底部加強部位的要求增大剪力設計值。

（3）建筑工程錯層結構的應力集中部位主要發生在錯層部位的墻體、柱等豎向構件和與其連接的樓板處，其值比正常恒載及活荷載的計算增大很多，所以在考慮地震力和風荷載的荷載組合時，該部位是結構中的薄弱環節。所以，錯層處的樓板應該適當加厚，并且應配置雙層雙向鋼筋網及提高樓板的配筋率。同時，應考慮存在錯層處的整層樓板適當加強，增加樓板厚度與配筋率，這樣可以更能實現增強各抗側力構件之間聯系，對結構整體抗震性能的提高有著非常大的幫助。

4 結束語

建筑工程錯層結構由于受力復雜，抗震性能較差，一旦確定為錯層結構，盡量減少錯層的范圍和錯層的樓層數，并且錯層的兩側盡量采用結構布置和側向剛度相近的結構體系，盡量選擇抗震性能好的剪力墻結構。

[1]《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）.

[2]《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）.

TU352.11

A

1004-7344（2016）17-0286-01

2016-6-1