建筑结构错层分析与设计探讨

发布时间：2022-10-05 10:03 热度：

　　范少杰，刘一凡

　　(中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津300222)

　　摘要：本文介绍建筑结构错层的分析与设计，建筑错层结构是指在建筑中同层楼板不在同一高程，造成楼板不连续，引起杆件内力分配及地震作用沿层高分布的复杂化;同时，形成不利于抗震的短柱和矮墙，错层结构属于复杂多高层结构。建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，且都并非是脱离总的结构体系的单独构件。这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，正确认识分析软件在空间结构体系的整体研究上的特性。

　　关键词：建筑建构;错层分析;补充核算;层间位移角

　　中图分类号：TU398文献标识码：A文章编号：1004-9592(2018)05-0068-06DOI:10.16403/j.cnki.ggjs20180516

　　引言

　　建筑错层结构是指在建筑中同层楼板不在同一高程的结构类型。楼板错层建筑即形成整体楼板不连续，有的楼层为前后错层，有的楼层为左右错层，甚至有的楼层同时出现前后、左右错层。会引起杆件内力分配及地震作用沿层高分布的复杂化;错层部分还容易形成不利于抗震的短柱和矮墙。研究表明，楼板设计是当今在钢筋混凝土房屋结构设计中的一个重要环节。楼板的主要作用在于其承载竖向荷载且同竖向承重构件组成整体，进而有效地将竖向荷载传递至基础。同时，楼板在自身平面内提供足够的刚度，将水平力收集并传递给结构的其他抗侧力构件，达到整体结构协同工作的效果。尤其是在整体结构的竖向抗侧力构件布置不均匀或者构件材料以及截面尺寸不统一时，楼板的变形协调作用更加突出。

　　1对于建筑结构错层的认识

　　由于建筑错层结构属于复杂多高层建筑，结构错层将带来工程造价成本的迅速攀升。对于“结构错层”或“较大的错层”规范未予以量化，以下介绍几种错层的规定及认识：

　　1)当楼层结构不在同一高度，楼板高度差不小于600mm，且大于楼层梁截面高度时，可确定为“较大的错层”。此处“楼层梁截面高度”为楼层梁的代表性截面高度hb，而非错层处的楼层梁截面高度。

　　2算例

　　某工程建筑为6层框架结构，计算层高度分别为5m、4m、3.6m、3.6m、3.6m和3.6m(局部错层高差1.5m)。建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度7度(0.15g)，设防地震分组为第一组，场地类别为Ⅳ类，混凝土框架抗震等级为三级，混凝土等级为C30。2.2分层法计算本工程考虑到局部楼板高差1.5m，根据建筑结构错层的判别原则，将局部错层楼板作为自然楼层考虑，现按十层楼板结构分析。

　　1)计算结果经过某软件分析，现提取“振型周期图表”、“最大层间位移角图表”、“X向地震工况的位移表”和“Y向地震工况的位移表”见图5、图6、表1和表2。另外，计算结果“Y向地震工况的位移表”中二层的“最大位移为10.53mm，最大层间位移角为1/536”。经查询，其节点号为61，位置位于1C轴的第二层节点。按照该柱实际楼层高度进行核算，结果见表6。二层实际层间位移角为1/561小于1/550，满足要求。

　　3建筑结构错层的设计

　　由于建筑楼板错层搁置，形成楼板分成数块，造成楼层板结构不连续，削弱了楼板协调结构整体受力的能力;楼板不能有效的传递水平载荷至竖向抗侧结构体系，引起构件内力分配及地震作用沿层高分布的复杂化。错层部分还容易形成不利于抗震的短柱和矮墙，造成结构竖向不规则，出现软弱层。在错层结构的设计中应注意以下几方面：

　　1)在建筑设计方案中尽量避免错层结构形式;如果在建筑设计中有错层结构可通过设置结构缝尽量将错层结构部份隔开。

　　2)现有部分结构计算程序，对错层平面可以按整体平面输入，然后通过调整楼面标高的方法形成错层平面布置，通过结构计算的前处理及每榀框架剖切，计算结果发现异常，为避免上述情况的出现，对错层结构应按各自楼层分别输入进行结构整体计算。设计时应注意对计算结果的核查。

　　3)错层结构属于复杂多高层结构，多层结构抗震设计时宜计入“双向地震作用”;高层结构应考虑“偶然偏心”的影响，抗震设计时应计入“双向地震作用”。抗震设计的高层建筑宜避免错层，条件许可时，宜设置防震缝将错层建筑划分为不错层的独立结构单元。

　　4结论

　　今天的软件技术已能够使很多繁琐的工作都可以通过各种分析软件完成，甚至于智能化到了“一键式完成”的地步。这时候，工程判断能力就显得很重要。一个复杂结构的计算结果出来，如何判断其计算结果是否合理、是否存在参数错误、是否需要改进结构方案等等这些问题，软件很难很好完成，需要工程师的工程判断，这才是将来结构工程师的价值所在。最关键而重要的，就是结构的概念和体系思维，概念设计比精确计算更重要。

　　参考文献：

　　[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.

　　[2]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

　　[3]GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.

　　[4]DBJ15-92-2013高层建筑混凝土结构技术规程[S].

　　[5]北京市建筑设计研究院.建筑结构专业技术措施[M].2006.