徐波
中国建材国际工程集团有限公司，广东深圳，518000
摘要：为了适应工艺布置和技术要求，玻璃工业生产中的车间结构设计常常需要采用错层结构，为此，结构设计者需要在设计的过程中，针对此类需求需积极研究错层结构设计的具体措施，既要满足工艺的生产需要，又需要不因错层而降低结构的安全可靠度，尤其是在地震设防区需要采取相应措施，进而保证工业建筑在任何时候的生产安全性。
关键词：多高层；建筑设计；错层结构；抗震措施
引言：许多玻璃厂中原料生产车间因为工艺布置和生产的需要，常需采用错层设计，比如多种原料仓体出口下方的电子秤平台，由于各仓体容积和底标高不一而又为了便于下方皮带机因工艺角度需要而采用各平台错层抬高的布置，故而作为结构设计者，需要对此类型车间建筑错层处的结构认真分析，尤其对其承受风力、地震等外力作用下的的荷载效应分析和结构变形能力分析是安全合理地设计此类型结构的关键。
一、错层设计概述
错层结构设计是建筑行业发展过程中一个较高水平的设计成果，具备众多优势效果的同时也带来了较多问题。由于混凝土楼盖在承受建筑结构重量的同时也用于将风力、地震等载荷传递给剪力墙等竖向构件，从而实现对建筑整体的协调整合。然而，错层结构的出现导致楼盖的性能效果受到影响，难以发挥出以往的受力协调作业，在传递载荷的过程中无法保证均匀性，反而出现应力集中的问题。此外，楼板的错层区域还会形成短柱，易发生短柱受剪破坏，影响结构的安全平稳性能[1]。
设计人员虽然明确了解错层结构带来的诸多不良影响，但是难以依靠现代化技术对结构受影响情况进行直接的计算分析，往往需要设计人员掌握结构扭转效应、集中应力相关特点，在具备相关设计概念的基础上准确判断错层结构中应力集中等相关薄弱区域，实现对错层结构强度的有效增强，避免建筑结构因承受风力载荷或地震载荷而出现严重的变形等质量问题。
二、以“抗”为主的技术措施
一般而言，设计人员可以从提升错层结构强度入手，抵消错层部位构件的抗扭转能力。设计人员需要在“抗”的过程中，对错层结构受力情况以及破坏问题进行分析掌握，通过技术措施增强结构设计强度，避免错层区域受外力作用产生大幅度的位移问题，有效提升建筑的耐久性能。
1、上下楼板设计（500mm以内）
对于高差低于500mm的上下层楼板，设计人员可采用适当加高错层处框架梁的处理方式，确保梁底与上层良好搭接，避免上下框架梁结构之间存在高差空隙极大的问题，可有效避免短柱问题的出现，防止应力集中产生巨大的扭矩。将上下层的框架梁处理完成后，可以提升水平载荷的传递效果，实现载荷的均匀传递，避免载荷集中传递到短柱区域。上下楼板高差小的情况下，两者之间不会产生较大的位移，水平载荷在传递的过程中可以直接沿着上下层搭接梁进行传递，此时在错层区域梁本身抗扭强度的基础上设置相应的钢筋增强其抗扭能力，可以满足建筑结构设计的耐久性能要求[2]。
2、上下楼板设计（大高差）
当上下层楼板高差较大时，则高差直接将有短柱暗藏其中，导致楼板结构产生较大的脆性，难以具备良好的抗震性能。在出现震荡时，上下层楼盖将会形成需要短柱协调处理的巨大位移，在集中应力的过程中，脆性较大的短柱容易形成交叉裂缝，遭受到严重的破坏。针对这种大高差的楼板，设计人员无法通过增强框架梁在错层区域的抗扭刚度来实现设计要求，往往需要针对短柱进行优化调整，从而改善短柱的力学性能或者直接将短柱的存在消除。设计人员通常在短柱消除设计过程中采取对框架梁上方水平加腋的方式，实现在不同高度楼面之间有效传递水平载荷。然而，水平加腋虽然可以对框架梁在错层区域的受扭转情况具有一定的缓解作用，但是无法将其彻底改变，尤其在间距较大的框架柱中更是难以改变扭转效应，框架梁的抗扭能力还会随着跨度的增大而逐渐降低。
为此，设计人员需要通过非框架梁水平加腋处理的方式改善上下楼板之间的变形差，实现对框架梁在错层区域扭转问题的有效改善。
强柱弱梁的抗震设计时经常被忽视的问题，对框架梁进行水平加腋处理虽然是错层结构中常用的技术措施，但是在实际应用时往往会导致梁端的受力情况以及刚度参数发生改变，在发生强烈的震荡时，抗弯刚度的加腋梁端将会承受到更强的剪应力以及弯矩，受力分析结果表明，得到增强的两端剪应力以及弯矩将会施加给框架柱更强的轴向压力以及弯矩。为此，设计人员需要在配筋设计过程中将框架梁加腋处理后的结构模型考虑在内，通过合理的分析计算对配筋方式进行合理设计，避免出现弱柱强梁等严重影响建筑抗震性能的隐患问题。一般而言，设计人员在专业技术软件无法对加腋因素进行充分分析的情况下，需要手工计算相关应力调整方式，避免只是采用箍筋对短柱加密的简单处理措施，必要时对关键部位及错层处框架柱或剪力墙采取抗震性能化设计，有效提升错层部位和结构整体的抗震性能。
三、以“调”为主的技术措施
“调”这一技术的关键在于对错层结构整个体系进行处理，通过受力、变形等改进措施降低错层引发的隐患问题。相对于“抗”的措施，“调”在处理大高差错层结构时具有更佳的应用效果。设计人员需要在过程中加强受力分析，明确过程中存在的各种影响因素，采用合理措施，使错层部位的安全性能满足可靠度的要求 [3]。
1、在错层方向增加竖向的抗侧力构件
在布置建筑结构的过程中，错层的高差往往仅存在于一个方向，设计人员需要针对错层高差的方向性对框架柱进行合理布置，对于有高差区域需要多布置，而无高差区域则可以少布置。竖向构件所承受的水平载荷与构件在结构体系中的刚度大小存在关联，通过在相应方向设置框架柱对于施加于框架柱上方的水平应力具有较强的缓解效果，避免错层高差对建筑结构性能产生较大的危害。此外，降低框架柱的轴向压力也可以避免形成短柱，提升框架柱在错层区域的抗震能力。
2、对错层结构体系的水平位移进行严格控制
错层区域的高差、楼板水平位移差以及整体结构位移这三者的数值大小成正比关系，如果无法直接改变错层区域的高度差，设计人员可以从整体水平位移入手，实现对楼板在局部区域层位移差的控制目标，在实际操作过程中应注意在错层方向严格控制位移限值。当前建筑行业未曾针对控制错层整体结构位移大小的措施制定明确的规范标准，这就要求设计人员在日常设计过程中对此合理控制，准确把控抗震概念的情况下实施剪力墙布置等处理措施，实现对错层方向位移的有效控制。
3、对错层结构体系的扭转位移比进行严格控制
错层高差会导致楼板在震动的影响下承受到较为集中的应力，刚度中心高度不同的上下楼板将会在错层结构扭转过程中出现翘曲变形问题，导致刚性楼板模型的计算结果受到影响。同时，水平折板如果偏向于柔性状态，将会在结构体系中形成的扭转效应增强，应力将会在错层处更加集中。为此，设计人员需要对扭转位移比进行严格控制，通过增强结构对称性以及竖向构件抗侧强度来缓解结构承受的扭转力矩。
结语：在设计玻璃工业多层混凝土错层建筑结构时，结构设计人员需要重点考虑楼盖协调性受错层的影响情况，重视错层部位产生的应力集中、框架梁扭转以及短柱等问题，在需要充分考虑工艺布置的要求的前提下，根据错层处楼板高差合理选择“抗”、“调”等技术措施，从而提升错层结构的受力性能，设计出既经济合理而又满足生产使用安全需要的结构。
参考文献：
[1]陈兴旺.多高层错层结构设计中的若干技术措施分析[J].河南建材,2018(04).
[2]张波.高层错层结构设计与措施分析[J].建材与装饰,2019(13).
[3]章传胜,魏大平等.高层错层结构设计与措施[J].江苏建筑,2019(01).