建筑工程錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問題思考

王 野 張國聰

（1.中國建筑上海設(shè)計(jì)研究院有限公司遼寧分公司，遼寧 沈陽 110016；2.五礦建設(shè)（營口）恒富置業(yè)有限公司，遼寧 營口 115004）

1 錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的概念

錯(cuò)層結(jié)構(gòu)是近年來出現(xiàn)較多的一種結(jié)構(gòu)形式，被大量應(yīng)用于公共建筑、別墅等；錯(cuò)層結(jié)構(gòu)是指具有兩個(gè)或兩個(gè)以上與結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層下端相連的錯(cuò)層計(jì)算層的結(jié)構(gòu)。其在工程中的應(yīng)用情況大體可歸納為：包含型錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、交叉型錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、混合型錯(cuò)層結(jié)構(gòu)3類。

2 錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

錯(cuò)層結(jié)構(gòu)有自身的特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)帶來的諸多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。特點(diǎn)一，錯(cuò)層結(jié)構(gòu)錯(cuò)層處樓板不連續(xù)，樓層水平剪力不能有效傳遞。特點(diǎn)二，錯(cuò)層結(jié)構(gòu)屬豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，容易形成薄弱層，同時(shí)錯(cuò)層部位豎向抗側(cè)力構(gòu)件剛度較大，受力復(fù)雜，易形成應(yīng)力集中部位。特點(diǎn)三，帶錯(cuò)層的框架結(jié)構(gòu)及框架--剪力墻結(jié)構(gòu)，容易形成長、短柱沿豎向交替出現(xiàn)的不規(guī)則體系，或出現(xiàn)抗震性能較差的單邊柱。

3 錯(cuò)層式住宅的利弊

3.1 在使用方面的利弊

錯(cuò)層式住宅主要是指一套房子盡管層高相同，但是不同的使用功能空間不處于同一平面。這種設(shè)計(jì)充分利用并提高了室內(nèi)空間利用率，擴(kuò)大了建筑的使用功能，并巧妙的結(jié)合了建筑美學(xué)，讓整個(gè)建筑更加美觀、舒適。錯(cuò)層住宅比較適合年輕人居住，但不適用于老人和孩子居住，因?yàn)榭臻g的錯(cuò)落會給他們帶來很多不便。

3.2 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在的問題

錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要存在四大問題，分別是圈梁難以閉合、水平荷載難以抵抗、頂層溫度變化大、墻體強(qiáng)度不同這四大問題。圈梁難以閉合是因?yàn)殄e(cuò)層結(jié)構(gòu)中不同使用功能空間不在同一平面，錯(cuò)層建筑的門窗洞口的高度不固定、不統(tǒng)一，圈梁位置常常會遭遇洞口，所以閉合比較困難，樓梯間和外縱墻這些地方問題尤為突出。

4 建筑工程錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考

4.1 提高錯(cuò)層剪力墻體抗震能力

設(shè)計(jì)人員可以從抗震等級的合理選取、樓板厚度適當(dāng)加強(qiáng)、增加部分通長鋼筋這三方面來提升錯(cuò)層剪力墻的抗震能力。在抗震等級選取方面，設(shè)計(jì)人員可以對不同的部位選取不同的抗震等級。對于非錯(cuò)層部位框架梁，抗震等級可以考慮選用三級，而對于錯(cuò)層處的框架梁的抗震等級則可以考慮采用二級。所以采取相關(guān)措施適當(dāng)?shù)脑黾渝e(cuò)層處剪力墻的厚度，此外厚度滿足不低于抗震等級二級的規(guī)定要求，可以適當(dāng)加強(qiáng)縱筋和箍筋的配筋量。對于其他非錯(cuò)層部位剪力墻的墻厚度，嚴(yán)格按照抗震等級三級的要求設(shè)計(jì)，到達(dá)規(guī)定的厚度。這樣可以在保證抗震效果的前提下，可以有效的節(jié)省一部分成本和避免資源浪費(fèi)。

針對錯(cuò)層部位結(jié)構(gòu)的樓板受力較復(fù)雜，且容易產(chǎn)生多個(gè)應(yīng)力集中部位，可以采用加強(qiáng)樓板厚度方式解決這一問題。在設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況，一般情況下一層樓板厚度嵌固端的厚度大約在180mm左右，其他各層樓板的厚度不低于120mm，并且錯(cuò)層范圍內(nèi)的樓板可以采用雙層雙向配筋的方法，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。對于樓板問題的處理除了采用適當(dāng)加厚處理外，還可以采用增加部分通長鋼筋的方法解決，在確保設(shè)計(jì)符合要求和建筑結(jié)構(gòu)安全的情況下，這種方法可以在最大程度上減少成本的投入。

4.2 設(shè)置貫通層，提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

設(shè)置貫通層的方式是指每隔若干錯(cuò)層樓層便設(shè)置一層不錯(cuò)層樓層，需要設(shè)計(jì)人員科學(xué)估算出每段之間的錯(cuò)層樓層數(shù)。這種方式可以有效地控制各部分變形，減小錯(cuò)層處的負(fù)荷。

4.3 改變樓板受力方向，提升結(jié)構(gòu)安全性

為了提高錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的安全性和承載力，在設(shè)計(jì)中通常改變樓板的受力方向，將墻體兩側(cè)樓板的受力設(shè)計(jì)成一側(cè)縱墻承重，一側(cè)橫墻承重。這樣可以有效地減輕了墻體的承重壓力，確保了結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受的荷載在可接受范圍內(nèi)。

5 錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具體問題具體分析，充分考慮各種不利因素，針對錯(cuò)層結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的薄弱部位從建筑平面布置、理論計(jì)算及抗震構(gòu)造措施等方面出發(fā)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體受力性能，提高結(jié)構(gòu)的延性。

1）結(jié)構(gòu)的共用柱大多為短柱，而短柱的延性很差，在建筑遭受本地區(qū)設(shè)防烈度或高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，很容易發(fā)生剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌，因此對因錯(cuò)層形成的短柱，應(yīng)該盡量提高短柱的承載力，調(diào)整短柱的截面尺寸，采取各種有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。2）盡可能使結(jié)構(gòu)平面布置合理化，使錯(cuò)層部位兩層的豎向構(gòu)件剛度相近，在設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)這些部位的配筋，增強(qiáng)抗震構(gòu)造措施。3）加強(qiáng)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中錯(cuò)層柱及其上連梁的抗扭能力，同時(shí)使錯(cuò)層柱與相鄰普通柱的長細(xì)比控制在1—2之間。4）在高層建筑中，豎向體型應(yīng)避免過大的外挑和內(nèi)收，立面收進(jìn)部分的尺寸比值B1／B2應(yīng)滿足≥0.75的要求。5）對設(shè)防烈度較高、抗震等級較高的高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能限制使用錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，如不可避免，則應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)，并盡量避免上下層樓面剛度突變。

6 結(jié)語

綜上所述，通過對錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析探討，我們知道只有掌握錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合具體工程正確地分析計(jì)算，認(rèn)真核查輸出結(jié)果，抓主要矛盾，采取行之有效的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施，就能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全、合理，更好的實(shí)現(xiàn)建筑物預(yù)期的功能，保證工程質(zhì)量，并取得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，確保人民的生命及財(cái)產(chǎn)安全。