淺談建筑錯層結構設計的問題及抗震措施

摘 要：現代建筑結構樓層越來越高，建筑物錯層結構的設計也越來越復雜，建筑物的錯層結構由于受力復雜，相對于其他結構的建筑物來說，錯層結構的建筑物普遍存在著抗震能力較差的問題。要想保證建錯層結構筑物的抗震能力，就要在設計上采取特殊的措施。

關鍵詞：錯層結構，設計問題，抗震性能，解決措施

前言

隨著建造技術的發展，現在人們對高層錯層結構的建筑需求量也越來越大，但是高層錯層結構的建筑物，普遍存在著抗壓能力較小的問題。相對于其他結構的建筑物來說，錯層結構的建筑物普遍存在著抗震性能薄弱的問題，由于錯層結構建筑中樓板的高度不一樣，會影響到建筑物的整體結構的抗震能力，以下對錯層結構建筑的設計問題進行具體研究，對錯層建筑的受力特點以及錯層結構建筑帶來的不利影響進行分析。

1、錯層建筑結構的受力特點及其影響因素

1.1錯層結構建筑的形成

錯層結構可以使有效的室內空間變得更加多樣化，從而能夠更好地滿足人們的多樣化需求，也能有效增強建筑的審美性，很好地滿足了人們的視覺需求和居住需求。因此在房屋建筑過程中錯層結構建筑數量也越來越多，目前錯層結構建筑已經成為了我國一種流行的建筑設計風格。

1.2錯層建筑結構受力特點的分析

錯層建筑結構與其他框架結構的建筑相比，由于建筑樓層是錯開的，導致了建筑結構在某些部位形成了豎向的短構件，這些豎向短構件受力集中，不利于提高錯層結構建筑抗震性能。因此在錯層結構建筑中，短柱問題以及框架剪力墻結構成為了影響錯層結構建筑設計的主要因素。錯層結構建筑主要有兩個方面的缺陷，由于錯層結構建筑中樓板被分隔放置，削弱樓板的協調性，降低了錯層結構建筑的整體受力能力，從而導致了錯層結構建承受的變形內力增加。由此可見，錯層結構建筑對建筑物的抗震性能是極為不利的，如何提高建筑物抗震性能也是錯層結構建筑設計過程中需要考慮的主要因素。

2、建筑錯層結構設計存在的問題

錯層結構的建筑主要是指樓層板面高差大于相處樓面梁高，且樓板標高大于600mm以上，此外錯層結構的標準要占房屋總面積的30%以上，這種建筑才能被稱為錯層結構建筑。

2.1錯層結構建筑難以計算抗震性能

在錯層建筑中，由于每一層的建筑結構平面布局不均勻，導致了每一層的建筑質量有很大的差異，而且樓板的高標分布于不同的平面區域內，從而導致了錯層建筑中建筑受力較為復雜。我們難以通過正常的計算模型，來計算出城建筑的抗震壓力，從而給錯層結構建筑的結構設計工作帶來了不利影響。

2.2錯層結構建筑的抗震能力較差

在錯層結構建筑中，由于每一層的樓板高標不一樣，導致了部分側墻的抗側力構件剛度不同，使得豎向構件會承擔較多的地震作用，由于錯層建筑中樓層的高度分布不均，側墻部分的構件的剛度也不均勻，其受力情況較為復雜，從而導致錯層建筑結構的抗震性能大大降低。

3、錯層結構建筑設計過程中應注意的問題

由于錯層結構建筑結構較為復雜，在設計錯層結構建筑過程中，我們要考慮諸多因素，只有在錯層結構建筑設計過程中，充分考慮這些注意事項才能更好地提高錯層結構建筑的性能。設計人員在設計錯層結構建筑的過程中，要優先考慮錯層結構的薄弱部位，要充分考慮錯層建筑的平面布置以及抗震性能，要增強錯層結構側面墻體的受力性能，以下對錯層結構建筑設計過程中需要注意的事項進行具體分析。

3.1結構共用柱的設計

在建筑結構中經常將短柱作為結構共用柱，但是在錯層結構建筑中，要選擇延展性較強的柱體作為結構共用柱。在錯層結構中使用短柱，會減弱建筑物的抗震性能，倘若本地區受到高于設設烈度的地震影響時，會導致建筑結構被破壞，嚴重者會導致建筑的坍塌。

3.2注重錯層建筑的結構平面布置

對于任何建筑物來說，優化建筑的平面布置都是尤為重要的，尤其是對于錯層結構的建筑物來說。在錯層結構建筑中，由于錯層結構建筑每層樓板標高不同，導致了錯層結構平面不規則，因此在錯層結構建筑設計中，要尤其重視建筑物的平面布置問題。在錯層建筑的設計過程中，要保證平面布置的合理性，保證錯層結構中不同部位的豎向構件剛度相等，這樣才能有效解決錯層建筑結構平面布置不對稱的問題，從而能夠很好地提升錯層結構建筑的抗震能力，能夠有效避免促成結構建筑的抗側力構件開裂。

3.3增強錯層柱和上連梁抗扭能力

為了更好地提錯層結構建筑的抗震能力，就要減少錯層結構建筑的扭轉效應，要增強錯層結構建筑中錯層柱和上連梁的扭轉能力，從而能夠有效減少錯層結構建筑的扭轉效應，這樣一來還能有效避免錯層結構建筑中剪力墻和框架柱的重力過于集中的問題，有利于減少錯層結構建筑中的薄弱部位。

4、錯層結構建筑抗震措施的分析

4.1增設撐桿

由于錯層結構建筑抗震性能較差，導致了錯層結構建筑很容易出現變形，這要求我們在課程結構建筑設計過程中，要采取一定的防范性措施。在普通的錯層結構的建筑中，我們可以根據建筑的實際需要增設撐桿，通過在錯層框架結構錯層處增設撐桿，可以有效利用撐桿的軸力，來轉移錯層結構中短柱所受的剪力。增設撐桿是為了更好地提高錯層結構建筑的抗震性能，因此我們必須在錯層結構建筑中必要的地方增設撐桿。

4.2完善抗震性能的計算工作

為了更好地提高錯層結構建筑的抗震性能，就要求設計人員要重視起錯層結構的抗震設計工作，在計算錯層結構建筑的抗震能力時，尤其要注意不能將錯開的樓層看著一個剛性樓板。因而在計算過程中不能按照剛性樓板假定進行計算，要充分考慮到錯層結構建筑中樓板剛度的削弱作用。在選擇分析模型時，樓板的定義應該采用“彈性膜”假定，這樣才能更好地分析出錯層結構建筑中每層樓板的空間狀態，能夠幫助我們準確地發現樓板的突變位置，從而能夠有效解決錯層結構建筑中抗震設計薄弱環節。

4.3考慮雙向地震的作用

在錯層結構建筑中，進行抗震計算時，要考慮雙向地震的作用，建筑結構的有效質量系數應該大于0.9，此外，由于錯層結構建筑物的高度不一致，在樓層面的控制過程中，我們要依據實際情況，合理選擇樓層間的控制參數，要充分考慮層間受剪承載力比、層間剛度比的失真情況，要對相應的數值進行校準，確保使用數值的合理性。

5、結束語

隨著時代變化和我國城市化建設的發展，錯層結構建筑得到了廣大消費者的喜愛，錯層結構建筑能夠很好地提高房屋整體的審美性能，很多消費者對促成結構設計情有獨鐘，這也使得錯層結構建筑成為了建筑設計的新潮流。但是在錯層結構的設計過程中，有很多需要注意的問題，由于錯層結構建筑具有一定的特殊性，其抗震性能較其它結構的建筑物來說相對較差，因此錯層結構建筑的設計者要充分考慮建筑物的抗震性能，要采取一定的措施，改善促成結構建筑的抗震性能。

參考文獻：

[1]張（孑予）. 樓層布置較復雜的某多層框架結構的設計與分析[A]. 天津大學、天津市鋼結構學會.第十七屆全國現代結構工程學術研討會論文集[C].天津大學、天津市鋼結構學會：全國現代結構工程學術研討會學術委員會，2017：6.

[2]孫彥龍. 高層建筑錯層結構與抗震設計的處理措施分析[A]. 《建筑科技與管理》組委會.2015年3月建筑科技與管理學術交流會論文集[C].《建筑科技與管理》組委會：北京恒盛博雅國際文化交流中心，2015：2.

[3]王志軍. 質量分布對框架錯層區域剪力的影響分析[A]. 中國力學學會、中國振動工程學會、中國航空學會、中國機械工程學會、中國宇航學會.第九屆全國振動理論及應用學術會議論文摘要集[C].中國力學學會、中國振動工程學會、中國航空學會、中國機械工程學會、中國宇航學會：中國力學學會，2014：1.

作者簡介：

姓名：蔡偉 （1982.09.09） 性別：男 ，陜西省西安市人，學歷：本科 專業：土木工程。單位名稱：機械工業勘察設計研究院有限公司。