建筑設(shè)計(jì)論文發(fā)表期刊推薦國(guó)家級(jí)期刊《中華建設(shè)》，《中華建設(shè)》雜志是由中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主管，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部政策研究中心主辦的建設(shè)部核心期刊。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)：ISSN1673-2316，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào):cn42-1732/TU,國(guó)內(nèi)郵發(fā)代號(hào)：38-307.《中華建設(shè)》的辦刊宗旨：依托建設(shè)領(lǐng)域高層權(quán)威信息背景，旨在做好政府領(lǐng)導(dǎo)決策的重要參謀；成為政策理論探討的前沿陣地，積極探索和引導(dǎo)建設(shè)事業(yè)發(fā)展 方向和改革實(shí)踐；提供重大事件權(quán)威報(bào)道，深度闡釋焦點(diǎn)話題，縱深調(diào)查熱點(diǎn)事件，努力追求權(quán)威性、建設(shè)性、實(shí)用性和可讀性風(fēng)格；努力做大媒介傳播平臺(tái)，真誠(chéng) 為建設(shè)企事業(yè)單位服務(wù)，為中國(guó)建設(shè)事業(yè)和城市化發(fā)展服務(wù)，為廣大讀者開啟一個(gè)探求知識(shí)的窗口。

　　摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)中錯(cuò)層逐步進(jìn)入人們的視野。文章著重在結(jié)構(gòu)方面介紹錯(cuò)層的概念、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、對(duì)整體性的影響、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)、抗震措施等相關(guān)知識(shí)，對(duì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)及其使用有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。

　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu),錯(cuò)層,構(gòu)造措施,設(shè)計(jì)

　　1.概念

　　建筑設(shè)計(jì)正處在日新月異的發(fā)展階段，為滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的生活空間要求及生活檔次和質(zhì)量的要求，在設(shè)計(jì)中錯(cuò)層開始逐步進(jìn)入人們的視線。錯(cuò)層式住宅以其空間高低錯(cuò)落有致、使用合理、居住舒適等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的青睞,這種錯(cuò)層式住宅多采用剪力墻結(jié)構(gòu)。

　　錯(cuò)層結(jié)構(gòu)是指在建筑中同層樓板不在同一高度，并且高差大于梁高（或大于500mm）的結(jié)構(gòu)類型。即同一層的樓板不在同一平面上，有一定的高差。由于水平剛度極大的樓蓋起著協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)受力的重要作用,建筑結(jié)構(gòu)中錯(cuò)層結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的受力產(chǎn)生影響,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震性能較差,一般情況下應(yīng)盡量避免錯(cuò)層。GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定:“建筑的平、立面布置宜規(guī)則、對(duì)稱,建筑的質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻,樓層不宜錯(cuò)層”。

　　2.錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造

　　有關(guān)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造,在抗震規(guī)范中并沒(méi)有單獨(dú)作說(shuō)明，但是高規(guī)的第十章做了詳細(xì)的規(guī)定。由于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震性能很差，在構(gòu)造方面就要加強(qiáng)，總的設(shè)計(jì)原則應(yīng)該是從嚴(yán)。研究還表明，錯(cuò)層框架的抗震性能比剪力墻要差，平面規(guī)則的錯(cuò)層剪力墻比平面不規(guī)則的錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)性能要好，當(dāng)無(wú)法避免錯(cuò)層結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成平面規(guī)則的結(jié)構(gòu)，不僅有利于結(jié)構(gòu)抗震，也有利于配套設(shè)施的設(shè)置、實(shí)際使用功能的實(shí)現(xiàn)和工程造價(jià)的降低。

　　錯(cuò)層結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向應(yīng)盡量滿足側(cè)向剛度和變形性能相近的要求，以減小錯(cuò)層處墻、柱內(nèi)力，避免錯(cuò)層處結(jié)構(gòu)形成薄弱部位。《高規(guī)》10.4.4強(qiáng)條規(guī)定，錯(cuò)層處框架柱的截面高度不應(yīng)小于600mm，(在抗震規(guī)范要求一般框架柱截面不宜小于350mm，板柱結(jié)構(gòu)不應(yīng)小于400mm)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30，抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用,箍筋應(yīng)全柱段加密。10.4.5條錯(cuò)層處平面外受力的剪力墻，其截面厚度，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于200mm，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于250mm，并均應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或扶壁柱;抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用。以上各條均是保證了錯(cuò)層部分的構(gòu)件不會(huì)先于其他構(gòu)件破壞，反映了從嚴(yán)設(shè)計(jì)的理念。錯(cuò)層處剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.3%，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.5%。如果錯(cuò)層處的混凝土構(gòu)件不能滿足設(shè)計(jì)要求，就要采取有效措施。框架柱采用型鋼混凝土柱或鋼管混凝土柱，剪力墻內(nèi)設(shè)置型鋼，可改善構(gòu)件的承載能力和延性。

　　3.錯(cuò)層結(jié)構(gòu)對(duì)整體性的影響

　　研究[1]表明,對(duì)于錯(cuò)層結(jié)構(gòu),一般認(rèn)為其不利的因素主要源于兩個(gè)方面:一是由于樓板被分成數(shù)塊,且相互錯(cuò)置,在錯(cuò)層構(gòu)件中產(chǎn)生很大的變形和內(nèi)力,削弱了樓板協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)整體受力的能力;二是由于樓板錯(cuò)層,使得錯(cuò)層交接部位形成豎向短構(gòu)件,可能在同向受力中因錯(cuò)層構(gòu)件剛度大而產(chǎn)生內(nèi)力集中,不利于抗震。對(duì)于以剪力墻為主要受力構(gòu)件的高層住宅,規(guī)則的錯(cuò)層對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響有限,影響主要在于兩側(cè)有錯(cuò)層連梁相連的墻體。結(jié)構(gòu)的錯(cuò)層會(huì)增大結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度,錯(cuò)層構(gòu)件在結(jié)構(gòu)整體中所占的比例越大,則整體側(cè)向剛度增加幅度越大,但剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度增加的幅度相比于框架結(jié)構(gòu)要小。如圖1,圖所示,相互錯(cuò)層的相鄰樓板A和B僅由中間的錯(cuò)層柱或墻相聯(lián)系,相比較平面剛度極大的樓板,錯(cuò)層柱或墻的彎剪剛度是個(gè)極小值,當(dāng)結(jié)構(gòu)受力時(shí),結(jié)構(gòu)兩部分將產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形,可能會(huì)在錯(cuò)層柱或墻中形成較大的內(nèi)力,錯(cuò)層柱或墻的受力與兩部分的均勻性有關(guān)。錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究表明[2],由于錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)整體成彎曲破壞,根據(jù)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和靜力試驗(yàn)破壞結(jié)果,錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)與一般剪力墻結(jié)構(gòu)無(wú)大的區(qū)別。由此可知,錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)結(jié)構(gòu)的合理布置和構(gòu)造措施的加強(qiáng),可以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。

　　首先對(duì)于風(fēng)荷載,按現(xiàn)有一般的處理方法,是將結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面和背風(fēng)面的風(fēng)載綜合后,加到剛性樓層的主節(jié)點(diǎn)或結(jié)構(gòu)的一側(cè)。對(duì)于錯(cuò)層結(jié)構(gòu),如果采用這種常規(guī)的加載方式,則需要圖1,所示錯(cuò)層柱、墻傳力,則錯(cuò)層構(gòu)件會(huì)有較大的受力,這不符合實(shí)際情況。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)當(dāng)考慮垂直于錯(cuò)層面的風(fēng)荷載時(shí),應(yīng)在迎風(fēng)面、背風(fēng)面按不同風(fēng)壓系數(shù)計(jì)算出風(fēng)荷載,分別加到結(jié)構(gòu)的兩邊,或者加到圖1所示A、B兩部分的剛性樓層的主節(jié)點(diǎn)上。

　　其次對(duì)于地震作用,會(huì)存在如圖2所示的兩部分結(jié)構(gòu)變形不同使錯(cuò)層構(gòu)件變形較大的振型,但這些都是高階振型,其所產(chǎn)生的地震力很小。圖示振型為結(jié)構(gòu)平面內(nèi)的第13階振型(非耦聯(lián)振型),經(jīng)計(jì)算其振型內(nèi)力與第一振型相比是可忽略的小值。參與常規(guī)反應(yīng)譜計(jì)算的振型仍以整體變形的振型為主,A、B兩部分之間沒(méi)有明顯地相對(duì)變形,錯(cuò)層樓板一般不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

　　錯(cuò)層構(gòu)件的受力與結(jié)構(gòu)的均衡性密切相關(guān)。在風(fēng)載作用下,即使分別在兩邊加載,如A、B兩部分加載與剛度的比值不相等,仍會(huì)通過(guò)錯(cuò)層構(gòu)件傳力;在地震作用下,如果兩部分質(zhì)量與剛度的比值不相等,即使是整體變形的振型,仍會(huì)在錯(cuò)層構(gòu)件中產(chǎn)生附加內(nèi)力。

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

　　錯(cuò)層結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣，如何保證結(jié)構(gòu)安全，采取有效措施正確處理錯(cuò)層結(jié)構(gòu)就顯得尤為重要。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，充分考慮各種不利因素，針對(duì)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(duì)因錯(cuò)層形成的短柱，應(yīng)該盡量提高短柱的承載力，減小短柱的截面尺寸，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)件剛度相等，對(duì)結(jié)構(gòu)平面布置不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，地震的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)將十分顯著，可能造成角部抗側(cè)力構(gòu)件開裂，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(zhǎng)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(guò)大的外挑和內(nèi)收，立面收進(jìn)部分的尺寸比值B1/B應(yīng)滿足≥75%的要求。

　　（5）對(duì)設(shè)防烈度較高、抗震等級(jí)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。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　錯(cuò)層結(jié)構(gòu)造成平面樓板不連續(xù)，豎向結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，是一種對(duì)抗震不利的結(jié)構(gòu)形式，但錯(cuò)層對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)體系的影響有限，錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)結(jié)構(gòu)的合理布置和構(gòu)造措施加強(qiáng)，可以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。

　　錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，考慮結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，合理的布置平面，采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，可以很好的保證結(jié)構(gòu)的安全性，確保收到良好的經(jīng)濟(jì)效果。

　　錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)屬于復(fù)雜高層，豎向抗側(cè)力構(gòu)件受力復(fù)雜，樓板受到較大削弱，抗震性能較差，故抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑應(yīng)避免使用。當(dāng)工程確需時(shí)，宜采用平面布置規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系，以減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

　　錯(cuò)層結(jié)構(gòu)空間變化豐富、層次感較強(qiáng)，極大地滿足了人們的心理要求，充分體現(xiàn)了以人為本的設(shè)計(jì)理念。但因其受力復(fù)雜、不確定因素較多的特點(diǎn)也帶來(lái)了設(shè)計(jì)施工難度較大、結(jié)構(gòu)抗震性能較差等諸多問(wèn)題，這也成為阻礙錯(cuò)層結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要因素。因此，對(duì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究、提高結(jié)構(gòu)整體性能、有效改善錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震性能對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的發(fā)展有著十分重要的意義。

　　依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及參考文獻(xiàn)

　　[1]謝靖中,李國(guó)強(qiáng),屠成松《錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的幾點(diǎn)分析[J]》建筑科學(xué),2001。

　　[2]尹保江,龔思禮,程紹革等《高層建筑中錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究[J]》建筑科學(xué),1999.

　　[3]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]》JGJ3-2002.

　　[4]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S]》GB50011-2001.