淺析現代建筑錯層結構的抗震設計及其設計要求

道日娜

身份證號：152222198902084320

淺析現代建筑錯層結構的抗震設計及其設計要求

道日娜

身份證號：152222198902084320

現代建筑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，應該盡量減少錯層的范圍及樓層數，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，選擇抗震性能好的剪力墻結構，采用較規則的平面布置體系。基于此，本文簡述了現代建筑錯層結構的主要特征，對現代建筑錯層結構的抗震設計及其設計要求進行了探討分析。

現代建筑錯層結構；特征；抗震設計；設計要求

現代建筑室內空間為了滿足不同功能的需要，通常會應用錯層結構。現代建筑錯層結構設計水平的高低直接關系到現代建筑的穩定性，因此必須加強對現代建筑錯層結構設計進行分析。

一、現代建筑錯層結構的主要特征

現代建筑錯層結構在《高規》中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。

現代建筑錯層結構的特征主要表現為：(1)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。(2)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。(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，且限于目前計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。

二、現代建筑錯層結構的抗震設計分析

1、結合錯層結構的規定，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、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、錯層結構設計在計算模型的選取上，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。

4、錯層結構設計的計算分析相對比較復雜，除了用SATWE等軟件進行常遇地震下的彈性計算以外，還應采用EPDA等其他結構計算程序進行彈塑性動力時程分析和彈塑性靜力分析，這樣對比不同程序計算結果，更能清晰的發現結構計算中的相關問題。

5、錯層結構設計中采用計算軟件分析節點位移時，雖然在錯層位置定義了彈性板，但是構件被認為增加彈性節點而分段，直接影響了計算高度與長度，所以說層間位移比的分析結果與實際是不相符的，錯層無樓板的豎向構件的層間計算剛度也比有樓板的豎向構件小，因此，在設計計算與分析時應根據實際情況進行手算校核，已達到一個比較貼近實際的計算結果。

6、由于錯層結構中出現的矮墻與短柱，現有計算分析軟件很難達到自動識別并判定短柱與矮墻的功能，這些構件又極易在地震中發生脆性破壞，這就需要設計人員在設計過程中主動去判斷哪些構件為矮墻與短柱，并采取嚴格的構造加強措施。

三、現代建筑錯層結構的設計要求分析

由于現代建筑錯層結構中錯層部位抗側力構件兩側樓板的標高差別較大，導致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。因此筆者認為現代建筑錯層結構設計過程中需要滿足以下要求：(1)現代建筑錯層結構設計時的豎向構件在錯層部位需要按照底部的要求增大剪力設計值。(2)嚴格控制錯層部位的矮墻與短柱的軸壓比，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、柱以及現代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。同時抗震等級應按規范規定提高一級。錯層部位的剪力墻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。(3)現代建筑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。

結束語

綜上所述，隨著城鎮化建設的快速推進，使得現代建筑錯層結構工程建設日益增多，但是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，還容易形成不利于抗震的短柱和矮墻，因此需要加強對現代建筑錯層結構的設計要點及其設計要求進行分析。

[1]《建筑抗震設計規范》GB50011-2010

[2]倪志軍.淺談高層建筑錯層結構設計[J].建筑工程技術與設計，2014(14)

[3]呂玉國.建筑錯層結構設計的注意事項與抗震措施[J].環球人文地理，2016(08)