高层建筑错层结构抗震设计

摘要：错层是楼板标高大于600mm以上,且超过梁高，错层的面积必须大于等于整个楼层面积的30%。这种结构,属于建筑方案不规则的结构形式。首先是平面,每层的楼板由于标高不同,相当于楼板开大洞,所以平面不规则; 其次是竖向,由于梁板错层,竖向构件的刚度会相差很大,所以竖向也不规则。在试验和研究中均表明,错层结构的抗震性能较差,应尽量避免,但是又有市场需求,为解决好这个矛盾,在实际的设计过程中,就要注意采取加强措施。本文探讨了高层建筑错层结构抗震设计。

关键词：高层建筑；错层；结构；抗震设计

Abstract: The split-level floor elevation is greater than 600mm or more, and more than high beam, split-level area must be greater than or equal to 30% of the entire floor area. This structure belongs to the irregular structure of the building program. The first is flat on each floor a different elevation, which is equivalent to the floor to open a big hole, so the plane is irregular; followed by vertical slab split-level, the stiffness of the vertical elements will vary greatly, so the vertical nor the rules . Trials and studies show that poor seismic performance of the split-level structure should be avoided, but there are market demand, to resolve this contradiction in the actual design process, it is necessary to pay attention to be taken to strengthen measures. This paper discusses the seismic design of high-rise building split-level structure.Key words: high-rise buildings; split-level; structure; seismic design

中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：

引言

随着楼市的发展，人们传统的居住习俗正逐渐受到新潮理念的挑战，旧式的居住观念已被迅速发展的现代都市生活理念所替代，在住宅的品位和生活质量上人们已提出了一个相当高的要求，这种要求的提高也势必引起房型的变化，人们要求现在的房型功能更完善、分割更合理、私密性更强。也就是人们对住宅的要求已从以前传统的实惠型向舒适性、小康性、超前性、休闲性、温馨型发展。为此错层式住宅作为一种新概念房型在各地层出不穷，甚至有愈演愈烈的趋势，已经从独立式、联立式的低层住宅发展到多层，又由多层蔓延到高层。

所谓错层, 就是楼板标高大于600mm以上,且超过梁高。光有了这样的元素还不能构成错层结构,错层的面积必须大于等于整个楼层面积的30%。这种结构,属于建筑方案不规则的结构形式。首先是平面,每层的楼板由于标高不同,相当于楼板开大洞,所以平面不规则; 其次是竖向,由于梁板错层,竖向构件的刚度会相差很大,所以竖向也不规则。在试验和研究中均表明,错层结构的抗震性能较差,应尽量避免,但是又有市场需求,为解决好这个矛盾,在实际的设计过程中,就要注意采取加强措施。

一、高层建筑错层结构的特点

错层结构属于复杂高层结构，之所以定义为复杂高层结构主要是因为以下特点。

1、错层结构属于竖向布置不规则结构，在错层部位竖向抗侧力构件因计算高度不同而引起刚度突变；剪力墙结构错层后因建筑使用功能原因易形成错洞或叠合错洞剪力墙使洞口布置不规则；框架结构错层后形成长短柱混合的不规则结构，更加不利。

2、由于楼板错层，故相当于错层楼板开大洞，楼板会受到较大的削弱而形成平面不规则结构。

3、错层附近竖向抗侧力构件受力复杂，易形成许多应力集中部位。且限于目前计算软件的能力尚无法进行精准计算，应根据结构概念进行构造加强。

二、错层布局方式

错层住宅的布局方式很多(常见的有左右错(图1),前后错(图2)、双层错(无论哪一种错层方式(建议每次错层高差控制0.3m-0.45m之间.

图1

图2

三、高层建筑错层结构抗震设计

1、设计要点

高层错层建筑结构由于在错层短柱存在很大的内力集中，且错层框架结构在错层处的短柱要协调相互错开的楼盖的变形，特别是在地震作用下，更易发生破坏。为改善普通错层框架结构的受力性能，主要采取以下措施来解决:

( 1) 在普通错层框架结构的错层处根据实际需要增设若干撑杆，用撑杆的轴力来转移普通错层框架结构错层处短柱受的剪力。

( 2) 在普通错层框架结构的适当位置增设若干剪力墙，用剪力墙来承担大部分的结构水平剪力。

( 3) 错层不宜沿建筑通高设置，错层中应设置一定数量的贯通层，将错层分为几个区段，且每个错层区段包含的错层层数也不宜太多，通层要重点加强。

( 4) 对于电算结果给出的超筋、超限的连梁，在提高其混凝土强度等级，截面调整仍无效果的情况下，可采用钢骨混凝土连梁加以解决，采用钢骨时要注意钢骨和墙体暗柱的连接构造。

( 5) 在对复杂高层建筑进行设计时，运用概念设计的思想确定结构方案、进行结构布置是十分重要的。在此基础上还要有充分的计算分析手段例如采用二种不同计算程序进行分析对比、相互验证，并采用结构动力分析方法进行补充分析。

( 6) 对高层错层建筑在错层处应在纵横向布置剪力墙，并使其互相形成扶壁，错层处布置单独的框架柱是不可取的。

2、错层结构设计注意事项

错层结构应用较广，如何保证结构安全，采取有效措施正确处理错层结构就显得尤为重要。在设计时应具体问题具体分析，充分考虑各种不利因素，针对错层结构可能出现的薄弱部位从建筑平面布置、理论计算及抗震构造措施等方面出发，增强结构的整体受力性能，提高结构的延性。

( 1) 结构的共用柱大多为短柱，而短柱的延性很差，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌，因此对因错层形成的短柱，应该尽量提高短柱的承载力，减小短柱的截面尺寸，采取各种有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。

( 2) 尽可能使结构平面布置合理化，使错层部位两层的竖向构件刚度相等，对结构平面布置不对称的结构，地震的扭转效应将十分显著，可能造成角部抗侧力构件开裂，在设计中应加强这些部位的配筋，增强抗震构造措施。

( 3) 加强错层结构中错层柱及其上连梁的抗扭能力，同时使错层柱与相邻普通柱的长细比控制在1 ～ 2 之间。

( 4) 在高层建筑中，竖向体型应避免过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值应满足≥0. 75 的要求。

( 5) 对设防烈度较高、抗震等级较高的高层钢筋混凝土结构，应尽可能限制使用错层结构，如不可避免，则应用剪力墙结构，并尽量避免上下层楼面刚度突变。

四、结语

1、错层结构受力复杂, 抗震性能较差, 应尽量回避错层结构的设计方案。一旦确定为错层结构, 尽量减少错层的范围和错层的楼层数, 错层的两侧尽量采用结构布置和侧向刚度相近的结构体系, 并尽量选择抗震性能好的剪力墙结构。通过选择合理的结构形式, 采用较规则的平面布置体系, 加强抗震构造措施, 可以满足规范抗震设计的要求。

2、对于错层结构的结构设计, 应更注重于概念设计, 既很好的保证结构的安全性, 又确保收到良好的经济效果。

3、 根据建设部令第111 号的精神, 对复杂的高层错层结构应进行专项审查, 这也是保证错层结构设计质量的重要措施。

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