建筑設計論文發表期刊推薦國家級期刊《中華建設》，《中華建設》雜志是由中華人民共和國住房和城鄉建設部主管，住房和城鄉建設部政策研究中心主辦的建設部核心期刊。國際標準刊號：ISSN1673-2316，國內統一刊號:CN42-1732/TU,國內郵發代號：38-307.《中華建設》的辦刊宗旨：依托建設領域高層權威信息背景，旨在做好政府領導決策的重要參謀；成為政策理論探討的前沿陣地，積極探索和引導建設事業發展 方向和改革實踐；提供重大事件權威報道，深度闡釋焦點話題，縱深調查熱點事件，努力追求權威性、建設性、實用性和可讀性風格；努力做大媒介傳播平臺，真誠 為建設企事業單位服務，為中國建設事業和城市化發展服務，為廣大讀者開啟一個探求知識的窗口。

　　摘要：隨著時代的發展，建筑設計中錯層逐步進入人們的視野。文章著重在結構方面介紹錯層的概念、錯層結構的構造、對整體性的影響、設計注意事項、抗震措施等相關知識，對錯層結構及其使用有一個完整的認識。

　　關鍵詞：結構,錯層,構造措施,設計

　　1.概念

　　建筑設計正處在日新月異的發展階段，為滿足人們日益增長的生活空間要求及生活檔次和質量的要求，在設計中錯層開始逐步進入人們的視線。錯層式住宅以其空間高低錯落有致、使用合理、居住舒適等優點,越來越受到人們的青睞,這種錯層式住宅多采用剪力墻結構。

　　錯層結構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）的結構類型。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調結構受力的重要作用,建筑結構中錯層結構會對結構的受力產生影響,錯層結構的抗震性能較差,一般情況下應盡量避免錯層。GB50011-2010《建筑抗震設計規范》中規定:“建筑的平、立面布置宜規則、對稱,建筑的質量分布和剛度變化宜均勻,樓層不宜錯層”。

　　2.錯層結構的構造

　　有關錯層結構的構造,在抗震規范中并沒有單獨作說明，但是高規的第十章做了詳細的規定。由于錯層結構的抗震性能很差，在構造方面就要加強，總的設計原則應該是從嚴。研究還表明，錯層框架的抗震性能比剪力墻要差，平面規則的錯層剪力墻比平面不規則的錯層剪力墻結構性能要好，當無法避免錯層結構時，應盡量設計成平面規則的結構，不僅有利于結構抗震，也有利于配套設施的設置、實際使用功能的實現和工程造價的降低。

　　錯層結構應盡量減少扭轉效應，錯層結構的兩個主軸方向應盡量滿足側向剛度和變形性能相近的要求，以減小錯層處墻、柱內力，避免錯層處結構形成薄弱部位。《高規》10.4.4強條規定，錯層處框架柱的截面高度不應小于600mm，(在抗震規范要求一般框架柱截面不宜小于350mm，板柱結構不應小于400mm)，混凝土強度等級不應低于C30，抗震等級應提高一級采用,箍筋應全柱段加密。10.4.5條錯層處平面外受力的剪力墻，其截面厚度，非抗震設計時不應小于200mm，抗震設計時不應小于250mm，并均應設置與之垂直的墻肢或扶壁柱;抗震等級應提高一級采用。以上各條均是保證了錯層部分的構件不會先于其他構件破壞，反映了從嚴設計的理念。錯層處剪力墻的混凝土強度等級不應低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率，非抗震設計時不應小于0.3%，抗震設計時不應小于0.5%。如果錯層處的混凝土構件不能滿足設計要求，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，剪力墻內設置型鋼，可改善構件的承載能力和延性。

　　3.錯層結構對整體性的影響

　　研究[1]表明,對于錯層結構,一般認為其不利的因素主要源于兩個方面:一是由于樓板被分成數塊,且相互錯置,在錯層構件中產生很大的變形和內力,削弱了樓板協調結構整體受力的能力;二是由于樓板錯層,使得錯層交接部位形成豎向短構件,可能在同向受力中因錯層構件剛度大而產生內力集中,不利于抗震。對于以剪力墻為主要受力構件的高層住宅,規則的錯層對結構受力的影響有限,影響主要在于兩側有錯層連梁相連的墻體。結構的錯層會增大結構的抗側剛度,錯層構件在結構整體中所占的比例越大,則整體側向剛度增加幅度越大,但剪力墻結構抗側剛度增加的幅度相比于框架結構要小。如圖1,圖所示,相互錯層的相鄰樓板A和B僅由中間的錯層柱或墻相聯系,相比較平面剛度極大的樓板,錯層柱或墻的彎剪剛度是個極小值,當結構受力時,結構兩部分將產生不協調變形,可能會在錯層柱或墻中形成較大的內力,錯層柱或墻的受力與兩部分的均勻性有關。錯層剪力墻結構的試驗研究表明[2],由于錯層剪力墻結構整體成彎曲破壞,根據振動臺試驗和靜力試驗破壞結果,錯層剪力墻結構與一般剪力墻結構無大的區別。由此可知,錯層剪力墻結構通過結構的合理布置和構造措施的加強,可以滿足抗震設計的要求。

　　首先對于風荷載,按現有一般的處理方法,是將結構迎風面和背風面的風載綜合后,加到剛性樓層的主節點或結構的一側。對于錯層結構,如果采用這種常規的加載方式,則需要圖1,所示錯層柱、墻傳力,則錯層構件會有較大的受力,這不符合實際情況。錯層結構當考慮垂直于錯層面的風荷載時,應在迎風面、背風面按不同風壓系數計算出風荷載,分別加到結構的兩邊,或者加到圖1所示A、B兩部分的剛性樓層的主節點上。

　　其次對于地震作用,會存在如圖2所示的兩部分結構變形不同使錯層構件變形較大的振型,但這些都是高階振型,其所產生的地震力很小。圖示振型為結構平面內的第13階振型(非耦聯振型),經計算其振型內力與第一振型相比是可忽略的小值。參與常規反應譜計算的振型仍以整體變形的振型為主,A、B兩部分之間沒有明顯地相對變形,錯層樓板一般不產生相對運動。

　　錯層構件的受力與結構的均衡性密切相關。在風載作用下,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,仍會通過錯層構件傳力;在地震作用下,如果兩部分質量與剛度的比值不相等,即使是整體變形的振型,仍會在錯層構件中產生附加內力。

　　4.錯層結構設計注意事項

　　錯層結構應用較廣，如何保證結構安全，采取有效措施正確處理錯層結構就顯得尤為重要。在設計時應具體問題具體分析，充分考慮各種不利因素，針對錯層結構可能出現的薄弱部位從建筑平面布置、理論計算及抗震構造措施等方面出發，增強結構的整體受力性能，提高結構的延性。

　　（1）結構的共用柱大多為短柱，而短柱的延性很差，在建筑遭受本地區設防烈度或高于本地區設防烈度的地震影響時，很容易發生剪切破壞而造成結構破壞甚至倒塌，因此對因錯層形成的短柱，應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）盡可能使結構平面布置合理化，使錯層部位兩層的豎向構件剛度相等，對結構平面布置不對稱的結構，地震的扭轉效應將十分顯著，可能造成角部抗側力構件開裂，在設計中應加強這些部位的配筋，增強抗震構造措施。

　　（3）加強錯層結構中錯層柱及其上連梁的抗扭能力，同時使錯層柱與相鄰普通柱的長細比控制在1~2之間。

　　（4）在高層建筑中，豎向體型應避免過大的外挑和內收，立面收進部分的尺寸比值B1/B應滿足≥75%的要求。

　　（5）對設防烈度較高、抗震等級較高的高層鋼筋混凝土結構，應盡可能限制使用錯層結構，如不可避免，則應用剪力墻結構，并盡量避免上下層樓面剛度突變。

　　5結語

　　錯層結構造成平面樓板不連續，豎向結構應力集中，是一種對抗震不利的結構形式，但錯層對剪力墻結構體系的影響有限，錯層剪力墻結構通過結構的合理布置和構造措施加強，可以滿足抗震設計的要求。

　　錯層剪力墻結構的設計中，考慮結構概念設計，合理的布置平面，采用相應的抗震構造措施，可以很好的保證結構的安全性，確保收到良好的經濟效果。

　　錯層剪力墻結構屬于復雜高層，豎向抗側力構件受力復雜，樓板受到較大削弱，抗震性能較差，故抗震設計時，高層建筑應避免使用。當工程確需時，宜采用平面布置規則的結構體系，以減少扭轉效應。

　　錯層結構空間變化豐富、層次感較強，極大地滿足了人們的心理要求，充分體現了以人為本的設計理念。但因其受力復雜、不確定因素較多的特點也帶來了設計施工難度較大、結構抗震性能較差等諸多問題，這也成為阻礙錯層結構發展的主要因素。因此，對錯層結構進行深入研究、提高結構整體性能、有效改善錯層結構的抗震性能對進一步推動錯層結構的發展有著十分重要的意義。

　　依據標準及參考文獻

　　[1]謝靖中,李國強,屠成松《錯層結構的幾點分析[J]》建筑科學,2001。

　　[2]尹保江,龔思禮,程紹革等《高層建筑中錯層剪力墻結構的試驗研究[J]》建筑科學,1999.

　　[3]行業標準《高層建筑混凝土結構技術規程[S]》JGJ3-2002.

　　[4]國家標準《建筑結構抗震設計規范[S]》GB50011-2001.