张宁
汉嘉设计集团股份有限公司西安分公司 陕西西安 710075
摘要：随着生活质量不断提升，人们对于居住环境也提出更高要求，在这样情况下，建筑模式朝着多元化方向不断发展。从相关调查结果上看，如果在设计过程中合理运用错层结构，在提高整体空间效果方面是能够发挥良好作用的，可以满足居住者多样化的实际要求，因此错层结构在建筑行业当中得到了比较广泛的应用。而如何能够有效设计出错层结构，保证其能够发挥自身应有价值，已经成为设计人员所关注的重要问题。
关键词：建筑工程；错层；结构设计
1建筑工程错层结构的定义与特点
1.1错层结构的定义
建筑工程错层结构指的是楼层结构不在同一高度，而且上楼层楼面与下楼层楼面的高度差不小于常规量截面梁高度的一种结构模式。对于这种结构，设计时应当坚持以下标准：首先，楼层标高相差的幅度与常规框架量相比要高；另外，错层结构所占面积应当在该层面积的30%以下。设计人员在进行错层结构设计的过程中，应当注意判断所设计结构是否有效遵循了上述标准。
1.2错层结构的特点
首先，错层结构的受力并不是十分均匀的。整个错层结构当中存在着很多错层楼板，在不连续楼板整体结构之下，会在无形当中对其受力性能有所影响，甚至可能会导致水平承载力受到消极作用。
其次，整个结构当中存在着比较多的应力集中情况。针对于错层结构而言，其中可能会存在着比较多的薄弱层，错层部位竖向抗侧力构件的刚度相对来说比较大，在众多受力状态下可能就会产生一系列应力集中部位。
最后，从整体的抗震性能上来看，这种结构并不是十分的理想。客观上，错层结构可以看作不规则的竖向结构，该结构很可能会演变为钢筋混凝土当中的短柱体系，所以从构造措施的角度上来说，应适当予以加强。
2错层式住宅的优点与不足
2.1使用方面
错层式的住宅，指的是一套房子中，层高相同，但不同功能的空间并不处于同一层面。像是课堂、厨房、卫生间以及卧室等，所处的平面高度是不同的，其建筑空间并不处于同一层次。这样的设计能够更好地提高空间利用率，大大强化了建筑的使用功能，并且符合建筑学中的美感，使得居住者在其中能够更加舒适。错层式的住宅往往更加适用于现代年轻人，对于老人与孩子来说，在行动间会带来较大的不便与不安全。并且错层结构的设计相比较来说更适用于面积相对大的建筑，如果面积较小的建筑采用错层式的结构设计，很有可能会造成成本高，而实用性低的情况。
2.2在结构设计方面的问题
由于错层结构本身的特点，其构建内部分布不均，受力复杂，这样的情况为建筑结构设计带来了较大的困扰，对提高该建筑物的抗震能力也提出了较大的挑战。错层式结构建筑在设计方面主要有四个难点：圈梁很难闭合、水平荷载很难抵抗、墙体强度不同和顶层温度的变化较大。其中，圈梁很难闭合是由于错层结构建筑由于不同功能空间不在同一平面，其门窗洞口的高度是不稳定的，并且圈梁位置往往會出现洞口，从而影响了建筑闭合的情况，在建筑的楼梯与外纵墙部位，圈梁难以闭合的问题相对突出。
为了更好地保证建筑的抗震能力，建筑整体的布局情况要以均为对称为主，并且尽量地避免出现不规则现象，但错层结构的特点就是不规则，其楼板是错层不连续的，如果发生地震情况，错层部位会由于出现更大的剪力，很难承受荷载力，从而降低建筑结构的稳定性，对结构的质量有着严重的消极影响。在设计建筑错层结构的过程中，对顶层的温度变化考虑也较为重要，由于顶层温度差距较大，其温度应力的影响也会随之增加，很容易对错层的部位带来更大的剪力，从而增加了结构承载力的负荷，对结构的安全性带来一定的影响。
3建筑工程错层结构的加强措施
3.1以“抗”为主技术应用
建筑工程错层结构的设计者在设计时要充分考虑到建筑工程组成结构的刚度和强度，并在此基础上解决建筑结构实际设计中存在的计算问题。譬如某工程总面积建筑39万m2，共建筑6栋属于错层结构，设计人员需要基于抗震设计的需求，将错层结构等级提升。在位移比计算的时候，要充分考虑到错层结构的复杂性，采用两种及两种以上的计算软件进行验算，找到建筑结构的薄弱之处。对于层高不一致所影响的岩性较差的矮柱和矮墙，也要进行精密的计算。由于错层结构本身的楼板布置不均匀、不对称，所以在计算的过程中要充分考虑到楼板洞口所切成的狭长板带。运用SATWE等方式选择总纲分析法，基于楼板区域存在的大量卧层竖向构件和不受约束的自由点进行计算。
尤其是对于错层的位移比、刚度比、承载比进行计算，避免存在计算失真等问题。需要借助SATWE等软件对于跃层柱的长度进行精密计算，配层设计人员须得对各段的配筋中最大值进行计算。同时要充分考虑到建筑各部分层数和结构位置以及高度的不同，要明确具体的计算标准。如上述案例中的6栋建筑共有28层，其中9层设计了避难所，17层设计的设备层。因此9层的层高要控制在6m范围之内，设计者需要结合具体的设计标准，确定错层的顶部高度要保持在33.95m范围内。顶层要占据屋面总高度的29.8%，在设计的过程中要综合考虑到标准层框架以及核心筒跨距的参数，结合具体的边柱和边长，选择合适的C60混凝土。同时对于内墙的参数要不断减少，从300mm减少值200mm，要结合相关调查明确楼板的厚度参数，应从120mm结合具体标准更改设计为140mm。
3.2明确上下楼板高差设计
设计者在设计时对于上下楼板的设计高差需要进行详细的计算，要结合具体的错层结构框架对于短柱的特征进行比较。在上下层设计环节，设计者需要依据具体的设计目标，在充分保证楼层的水平荷载分析基础上，采取技术手段做好错层位置的扭转效应研究工作。一般来说，在设计过程中可以灵活运用大跨度结构方式，结合相关梁抗扭问题，加强对于设计的管理。
3.3错层结构的抗震措施
错层结构在抗震方式上需要结合具体的建筑情况，底部错层的框架柱轴压比限制，要保持在合理范围内。同时要注重错层所导致的穿层柱增加会在无形当中致使相关楼层地震剪力扩宽，要不断强化错层位置的框架柱抗震的荷载力。设计者可以使用Pushovera软件，在一定地震作用下，对于错层结构进行详细的分析，并通过静力弹塑性推覆的研究。结合建筑本身的结构需求，按照一定的标准对于楼板的正应力进行详细的计算。科学地处理错层位置的两侧板厚度，要将厚度尽量提升在140mm，并强化边缘构件的配筋。
3.4建筑工程错层结构问题的解决
设计者在设计时要针对地梁设计不合理问题进行研究，处理时要谨慎，因为地梁是建筑的基础，所以在设计中要有效解决地面不均匀沉降的问题。要将地梁作为空架梁，通过数据计算,在忽略梁弯矩的情况下将其剪力传给框架柱，解决地梁问题；针对设计中存在的两端变形问题，设计者需要对于错层处柱箍筋加密，梁箍筋及纵筋需考虑扭转加大；楼面刚性设计过程中。设计者要结合错层结构的配筋构造的科学性，针对一些无法完全满足刚性楼面的结构，采取斜向配筋、双层配筋、增加梁系梁板等方式来弥补计算的误差，提升结构的刚性。
结束语
在现代生活中，错层式时尚的结构设计，独特的设计特点得到了年轻人的青睐，但在实际建筑结构设计中，错层式建筑仍存在一定的不足，复杂的受力面，对建筑结构质量带来了一定的影响，对人们的居住安全带来了一定的威胁，仍需不断地完善调整，要对错层式结构建筑进行分析，发现其中的问题，并根据结构的具体特点采用适当的方式有效地解决。
参考文献
[1]秦海锋.建筑工程错层结构设计若干问题分析[J].绿色环保建材，2019（9）.
[2]毛赛兰.建筑工程错层结构设计若干问题分析[J].建材与装饰，2018（05）：97-98.