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

李林

摘 ? ?要：目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得到了普遍提高，因而錯(cuò)層式住宅深受人們的喜愛。但在多數(shù)錯(cuò)層建筑中，普遍存在由于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理而造成水平裂縫的情況，嚴(yán)重影響了建筑使用質(zhì)量。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用具有較強(qiáng)的局限性，經(jīng)常在多層砌體結(jié)構(gòu)中使用，不宜用于框架結(jié)構(gòu)，因?yàn)楹苋菀仔纬射摻罨炷炼讨１疚膶ㄖこ体e(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行分析，同時(shí)提出了有效的解決措施。

關(guān)鍵詞：建筑工程;錯(cuò)層結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);問題

1 ?引言

近年來，隨著人們對居住品質(zhì)的要求越來越高，建筑形式呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)由于使用功能和空間效果良好，符合人們對建筑舒適度和空間利用的需求，因而越來越多地被應(yīng)用于民用高層建筑中。但是，高層建筑中錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震性能較差，并且受力情況復(fù)雜，這些都應(yīng)引起設(shè)計(jì)者的高度重視。

2 ?建筑工程錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的定義與特點(diǎn)

2.1 ?錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的定義

建筑工程錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，簡單來說，就是為滿足實(shí)際建筑功能需求，同樓層樓板不在同一高度，其高度差不小于600mm，且超過樓層梁代表性截面高度的結(jié)構(gòu)形式。我國建筑工程錯(cuò)層結(jié)構(gòu)有著較多的類型，其中，行業(yè)人士認(rèn)為錯(cuò)層較小的建筑結(jié)構(gòu)不屬于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)。對于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下幾方面：第一，樓層標(biāo)高相差必須大于普通框架梁的截面高度;第二，錯(cuò)層面積要大于該層面積的30%;第三，平面規(guī)則的剪力墻結(jié)構(gòu)因豎向剛度不規(guī)則，錯(cuò)層附近的豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，形成較多的應(yīng)力集中部位。在評(píng)判一個(gè)建筑工程是否是錯(cuò)層結(jié)構(gòu)時(shí)，可以圍繞以上幾點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)展開討論。

2.2 ?錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

對于建筑工程錯(cuò)層結(jié)構(gòu)來說，雖然有著使用上的諸多優(yōu)勢，但是其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)卻增加了設(shè)計(jì)難度，如果考慮不當(dāng)就會(huì)引發(fā)不必要的問題。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要包括以下幾方面。第一，抵抗水平剪力的能力差。在錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中有著諸多的錯(cuò)層樓板，樓板不連續(xù)整體性差，就會(huì)導(dǎo)致樓板的受力水平降低，最終嚴(yán)重影響到整個(gè)樓板的水平承載力。第二，應(yīng)力集中部位較多。在錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中，錯(cuò)層部分有著諸多的薄弱層，再加上錯(cuò)層部位豎向抗側(cè)力構(gòu)件剛度較大，基于復(fù)雜受力情況下，就會(huì)產(chǎn)生較多的應(yīng)力集中部位。同時(shí)，在進(jìn)行錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，鑒于當(dāng)前對錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀，其中很多部位并不能準(zhǔn)確地計(jì)算，這將會(huì)影響到建筑的質(zhì)量。第三，抗震性能差。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上就是不規(guī)則的豎向結(jié)構(gòu)，豎向構(gòu)件剛度差異較大，降低了結(jié)構(gòu)的安全度和抗連續(xù)倒塌的能力。

3 ?砌體錯(cuò)層住宅的利弊

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，但不同的使用功能空間不處于同一平面，比如客廳、臥室、廚房、衛(wèi)生間等所處的平面高度不同，建筑空間不處于同一層次上。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，但不適于老人和孩子居住，因?yàn)榭臻g的錯(cuò)落會(huì)給他們帶來很多不便。除此之外，這種錯(cuò)層式住宅比較適合面積大的建筑，如果面積小的建筑采取這種結(jié)構(gòu)，就會(huì)出現(xiàn)成本高、經(jīng)濟(jì)適用性差的缺陷。

3.2 ?在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在的問題

通常情況下，錯(cuò)層住宅設(shè)計(jì)往往涵蓋以下幾個(gè)問題：一是圈梁無法閉合;二是水平荷載抵抗力低;三是頂層溫度變化劇烈;四是墻體強(qiáng)度不同。第一個(gè)問題，究其原因在于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)不同使用功能空間不在同一平面，圈梁部位極易遭遇洞口，因此圈梁的閉合存在較大的難度系數(shù)，尤其是樓梯間以及外縱墻等相關(guān)部位非常明顯。第二個(gè)問題，在對建筑工程錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間一定要堅(jiān)持均勻?qū)ΨQ的原則，最大限度地降低不規(guī)則現(xiàn)象發(fā)生。對相關(guān)抗震規(guī)范進(jìn)行深度剖析后可發(fā)現(xiàn)，該規(guī)范中也對這些要求進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)范，因此不少建筑結(jié)構(gòu)都遵循了這一理念，為進(jìn)一步增強(qiáng)建筑的可靠性提供應(yīng)有的保障。然而從實(shí)際情況看，錯(cuò)層結(jié)構(gòu)卻無法和這一要求保持一致。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)往往處于不規(guī)則的狀態(tài)，倘若發(fā)生地震，那么錯(cuò)層部位就會(huì)馬上形成相應(yīng)的彎曲應(yīng)力，甚至還會(huì)對結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。第三個(gè)問題，需要將目光放在頂層溫度的變化上。因?yàn)轫攲訙囟忍热舢a(chǎn)生較大變化，那么溫度應(yīng)力的干擾也會(huì)有所擴(kuò)大，長此以往就會(huì)對錯(cuò)層部位形成彎曲應(yīng)力及剪切應(yīng)力，繼而對結(jié)構(gòu)的可靠性產(chǎn)生較大的影響。第四個(gè)問題，是由于錯(cuò)層部位墻體高度不同，其高厚比不同所致。

4 ?剪力墻錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)措施

4.1 ?提升錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震性能

抗震性能的好壞直接關(guān)系著建筑工程的質(zhì)量安全，所以在建筑工程錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須要提升結(jié)構(gòu)的抗震性能。抗震性能的提升，一方面要合理的確定抗震等級(jí)，另一方面還要增加錯(cuò)層處框架柱截面尺寸、剪力墻的厚度。具體來說，首先在抗震等級(jí)選擇方面，可以根據(jù)不同部位的實(shí)際情況選擇不同的抗震等級(jí)。一般情況，錯(cuò)層部位的墻柱、框梁抗震等級(jí)應(yīng)比非錯(cuò)層部位的提高一級(jí)設(shè)計(jì)。錯(cuò)層處框架柱截面尺寸不應(yīng)小于600mm，剪力墻的厚度不應(yīng)小于250mm，必須要進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑龊瘢瑫r(shí)還要適當(dāng)?shù)奶岣呋炷翉?qiáng)度等級(jí)，加強(qiáng)縱筋和箍筋的配筋量，使之滿足相關(guān)要求。如此，就能夠使錯(cuò)層結(jié)構(gòu)具備足夠的抗震能力，又節(jié)省資源和成本，一舉兩得。

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

設(shè)計(jì)人員可以采取設(shè)置一定量貫通層的方法來提升錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這種方式可行性比較高。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。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，設(shè)置貫通層的方法對改善結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性效果良好。設(shè)計(jì)人員在采取這種方法時(shí)，要重視對貫通層的設(shè)計(jì)，可以采取一些措施提升貫通層的性能，比如加大板厚，提高配筋率并設(shè)置貫通鋼筋等。

4.3 ?改變樓板受力方向，提升結(jié)構(gòu)安全性

普通建筑一般都是橫墻承重，但在錯(cuò)層結(jié)構(gòu)建筑中并不適用。一般為了提高錯(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墻體的承重壓力，確保了在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力范圍內(nèi)。

5 ?結(jié)語

在新時(shí)代背景下，盡管錯(cuò)層結(jié)構(gòu)受到了眾人的青睞，然而在實(shí)踐當(dāng)中還存在許多亟待解決的難題，不但會(huì)對建筑工程質(zhì)量帶來不利影響，而且還會(huì)嚴(yán)重危及到相關(guān)人員的人身安全。因此，要科學(xué)設(shè)計(jì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，使其發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。

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