建筑工程错层结构设计若干问题思考

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　　摘    要：目前，随着我国经济的快速发展，人们的生活质量得到了普遍提高，因而错层式住宅深受人们的喜爱。但在多数错层建筑中，普遍存在由于错层结构设计的不合理而造成水平裂缝的情况，严重影响了建筑使用质量。错层结构的应用具有较强的局限性，经常在多层砌体结构中使用，不宜用于框架结构，因为很容易形成钢筋混凝土短柱。本文对建筑工程错层结构设计中存在的问题进行分析，同时提出了有效的解决措施。
　　关键词：建筑工程;错层结构;设计;问题
　　1  引言
　　近年来，随着人们对居住品质的要求越来越高，建筑形式呈现出多样化的特点。错层结构由于使用功能和空间效果良好，符合人们对建筑舒适度和空间利用的需求，因而越来越多地被应用于民用高层建筑中。但是，高层建筑中错层结构的抗震性能较差，并且受力情况复杂，这些都应引起设计者的高度重视。
　　2  建筑工程错层结构的定义与特点
　　2.1  错层结构的定义
　　建筑工程错层结构，简单来说，就是为满足实际建筑功能需求，同楼层楼板不在同一高度，其高度差不小于600mm，且超过楼层梁代表性截面高度的结构形式。我国建筑工程错层结构有着较多的类型，其中，行业人士认为错层较小的建筑结构不属于错层结构。对于错层结构的评判标准主要包括以下几方面：第一，楼层标高相差必须大于普通框架梁的截面高度;第二，错层面积要大于该层面积的30%;第三，平面规则的剪力墙结构因竖向刚度不规则，错层附近的竖向抗侧力结构受力复杂，形成较多的应力集中部位。在评判一个建筑工程是否是错层结构时，可以围绕以上几点标准展开讨论。
　　2.2  错层结构的特点
　　对于建筑工程错层结构来说，虽然有着使用上的诸多优势，但是其自身的结构特点却增加了设计难度，如果考虑不当就会引发不必要的问题。错层结构的特点主要包括以下几方面。第一，抵抗水平剪力的能力差。在错层结构中有着诸多的错层楼板，楼板不连续整体性差，就会导致楼板的受力水平降低，最终严重影响到整个楼板的水平承载力。第二，应力集中部位较多。在错层结构中，错层部分有着诸多的薄弱层，再加上错层部位竖向抗侧力构件刚度较大，基于复杂受力情况下，就会产生较多的应力集中部位。同时，在进行错层结构设计的过程中，鉴于当前对错层结构的研究现状，其中很多部位并不能准确地计算，这将会影响到建筑的质量。第三，抗震性能差。错层结构实质上就是不规则的竖向结构，竖向构件刚度差异较大，降低了结构的安全度和抗连续倒塌的能力。
　　3  砌体错层住宅的利弊
　　3.1  在使用方面的利弊
　　错层式住宅主要是指一套房子尽管层高相同，但不同的使用功能空间不处于同一平面，比如客厅、卧室、厨房、卫生间等所处的平面高度不同，建筑空间不处于同一层次上。这种设计充分利用并提高了室内空间利用率，扩大了建筑的使用功能，并巧妙的结合了建筑美学，让整个建筑更加美观、舒适。错层住宅比较适合年轻人居住，但不适于老人和孩子居住，因为空间的错落会给他们带来很多不便。除此之外，这种错层式住宅比较适合面积大的建筑，如果面积小的建筑采取这种结构，就会出现成本高、经济适用性差的缺陷。
　　3.2  在結构设计方面存在的问题
　　通常情况下，错层住宅设计往往涵盖以下几个问题：一是圈梁无法闭合;二是水平荷载抵抗力低;三是顶层温度变化剧烈;四是墙体强度不同。第一个问题，究其原因在于错层结构不同使用功能空间不在同一平面，圈梁部位极易遭遇洞口，因此圈梁的闭合存在较大的难度系数，尤其是楼梯间以及外纵墙等相关部位非常明显。第二个问题，在对建筑工程错层结构设计期间一定要坚持均匀对称的原则，最大限度地降低不规则现象发生。对相关抗震规范进行深度剖析后可发现，该规范中也对这些要求进行了严格规范，因此不少建筑结构都遵循了这一理念，为进一步增强建筑的可靠性提供应有的保障。然而从实际情况看，错层结构却无法和这一要求保持一致。错层结构往往处于不规则的状态，倘若发生地震，那么错层部位就会马上形成相应的弯曲应力，甚至还会对结构质量产生严重的影响。第三个问题，需要将目光放在顶层温度的变化上。因为顶层温度倘若产生较大变化，那么温度应力的干扰也会有所扩大，长此以往就会对错层部位形成弯曲应力及剪切应力，继而对结构的可靠性产生较大的影响。第四个问题，是由于错层部位墙体高度不同，其高厚比不同所致。
　　4  剪力墙错层结构的加强措施
　　4.1  提升错层结构的抗震性能
　　抗震性能的好坏直接关系着建筑工程的质量安全，所以在建筑工程错层结构设计过程中，必须要提升结构的抗震性能。抗震性能的提升，一方面要合理的确定抗震等级，另一方面还要增加错层处框架柱截面尺寸、剪力墙的厚度。具体来说，首先在抗震等级选择方面，可以根据不同部位的实际情况选择不同的抗震等级。一般情况，错层部位的墙柱、框梁抗震等级应比非错层部位的提高一级设计。错层处框架柱截面尺寸不应小于600mm，剪力墙的厚度不应小于250mm，必须要进行适当的增厚，同时还要适当的提高混凝土强度等级，加强纵筋和箍筋的配筋量，使之满足相关要求。如此，就能够使错层结构具备足够的抗震能力，又节省资源和成本，一举两得。
　　4.2  设置贯通层，提升结构的稳定性
　　设计人员可以采取设置一定量贯通层的方法来提升错层结构的稳定性，这种方式可行性比较高。设置贯通层的方式是指每隔若干错层楼层便设置一层不错层楼层，需要设计人员科学估算出每段之间的错层楼层数。这种方式可以有效地控制各部分变形，减小错层处的负荷。经过实验发现，设置贯通层的方法对改善结构的稳定性效果良好。设计人员在采取这种方法时，要重视对贯通层的设计，可以采取一些措施提升贯通层的性能，比如加大板厚，提高配筋率并设置贯通钢筋等。
　　4.3  改变楼板受力方向，提升结构安全性
　　普通建筑一般都是横墙承重，但在错层结构建筑中并不适用。一般为了提高错层结构的安全性和承载力，在设计中通常改变楼板的受力方向，将墙体两侧楼板的受力设计成一侧纵墙承重，一侧横墙承重，这样可以有效地减轻墙体的承重压力，确保了在结构构件承载力范围内。
　　5  结语
　　在新时代背景下，尽管错层结构受到了众人的青睐，然而在实践当中还存在许多亟待解决的难题，不但会对建筑工程质量带来不利影响，而且还会严重危及到相关人员的人身安全。因此，要科学设计错层结构，使其发挥出应有的价值。
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