高层建筑错层结构抗震设计.doc

1、高层建筑错层结构抗震设计【摘要】随着带错层的高层建筑结构大受欢迎，人们对高层建筑错层结构形式也进行了大量的研究。本文作者通过分析高层建筑错层结构的受力特点和结构缺陷，对于如何在设计过程中提高高层建筑错层结构的抗震性能做了大量的研究，并对此提出了自己的几点意见。 【关键词】高层建筑 错层结构 抗震 性能 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 近些年来，我国经济水平不断提高，随着基础设施建设的加快，建筑工程施工项目也越来越多的出现。尤其是近几年随着城市化建设进程的加快，大量的人口向城市集中，为了提高土地利用率，大量的高层建筑开始出现。改革开放以来，我国综合国力得到了迅速的提高，人

2、民的生活水平也得到了显著的改善，人们对住房的追求也不仅仅限于居住需求而已，还增加了审美需求。相比于普通的高层房屋建筑，带错层的高层建筑更加受到人们的喜爱，高层建筑错层结构方式也被越来越多的使用，所谓高层建筑错层结构就是在同一楼层间沿着高度方向相互错开的一种结构方式，采用这种结构方式的楼层结构和空间呈现多样化，受到广大居民的热烈欢迎，但是这种结构方式相比与普通的建筑结构复杂的多，对于建筑抗震性能也更难控制，其地震反应特性与一般的高层建筑有诸多不同之处，本文所讨论的就是高层建筑错层结构抗震设计方面的问题。 错层结构的受力特点和缺陷 （一）受力特点 首先是错层框架结构，他与框架结构的相比主要由于在错

3、层出错开的楼层导致了在结构的一些部位形成竖向的短构件，使受力集中，不利于抗震。主要的原因可能是在同向受力中由于错层构件刚度大，而产生内力集中。在错层结构中，短柱问题应该得到足够的重视。其次是错层框架剪力墙结构，错层框架剪力墙结构中的剪力墙承担了水平力中的一大部分，特别是在地震作用下，错层框架剪力墙结构有两道设防线，能够较好地改善错层结构的受力性育旨。 （二）错层结构的缺陷 错层对结构的不利影响主要源于两个方面：一是楼板分块错置，在错层构件中会产生很大的变形内力，从而削弱了楼板协调结构整体受力的能力；二是楼板错层，容易在某些部位形成竖向短构件，从而可能在同向受力中因错层构件刚度较大而产生内力集中

4、。基于以上两个根本原因，错层将进而对结构的整体性产生较大影响。相互错层的相邻楼板仅由中间的错层柱( 墙) 相联系，而楼板在自身平面内的抗弯刚度远远大于错层柱( 墙) 的抗弯刚度，当结构受力时，结构左右两部分将产生不协调变形，在错层柱( 墙) 中形成较大内力。显然，这对于错层结构抗震是十分不利的。以上 3 种错层结构对结构抗震性能的影响主要体现在以下几个方面： 首先，对包含型错层结构，由于上下层楼面刚度发生突变，当地震作用发生时，地震力在楼层之间分配不均匀，从而影响了各楼层总地震作用沿建筑全高分配的连续性，影响结构整体的抗震性能。 其次，交叉型错层结构上下层平面刚度不重叠，易使地震作用在楼层之间

5、产生局部扭矩，对主体结构产生不利影响; 且其共用柱多为短柱，分配的地震作用弯矩往往比其他柱大很多，从而形成相对薄弱的受力构件。 除此之外，混合型错层结构存在较长错层柱，当地震作用发生时，会导致地震作用在楼层竖向构件之间分配不均匀，使同层构件内力产生很大差别，从而使各结构构件间的可靠度出现较大差别。错层结构错层部位的竖向抗侧力构件一般均为低矮构件，在地震作用下的延性较差。 二、带错层的高层建筑结构抗震设计要点 （一）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

6、，主要采取以下措施来解决: 1、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。 2、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。 3、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。 4、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。 5、错层

7、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。 6、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。 （二）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、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

8、.75 的要求。 2、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。 3、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。 4、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。 5、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

9、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。 结语： 随着人们生活水平的提高，人们的审美观念也发生了变化，对房屋建筑的追求不在仅仅是满足住宅需要，开始追求房屋建筑的多样性和与众不同。高层错层建筑结构的大受欢迎就体现了消费者的这种需求变化，高层错层建筑结构相比于常见的高层建筑具有空间多样化、层次感强的优点，但是由于其结构复杂，在安全性能方面就比普通的房屋建筑更加难以控制。为了提高带错层的高层建筑抗震性能，设计人员对此作了大量的努力，对高层建筑错层结构形式的抗震性能也进行了大量的研究。本文作者在结合自身实际设计经验的基础上，对带错层的高层建筑结构特点和受力情况进行了分析，并对高层建筑错层结构抗震性设计工作提出了几点自己的建议和看法。 【参考文献】 1 连晓庄，何照明建筑学专业“建筑抗震设计”课程教学探讨J南方建筑 2003( 03) 2 裘民川建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用J工程抗震1999( 04)