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摘要:就建筑工程的错层结构而言,由于可以对建筑的内部空间进行充分利用,因此得到了社会各界的高度重视。由于相关设计人员在对错层机构进行设计期间,因缺少严格的标准,继而衍生出了各种各样的弊端,不但给工程质量带来了严重的影响,还会危及到相关人员的人身安全。依据设计方法和结构内容上的分析过程,结合工程实例进行了具体的设计分析及情况阐述,对施工中需控制的要点设计进行了分析,对设计中需要注意的高度和位置问题提出了控制。
关键词:建筑工程;错层结构;设计
引言
随着人们对居住环境提出愈来愈高的要求,使得建筑模式呈现出多元化的特征。结合相关调查可以发现,建筑工程错层结构由于应用功能及空间效果优越,且迎合居住者多样化的要求,所以在建筑行业中得到了广泛的使用。而如何科学设计错层结构,使其发挥出应有的价值,已成为现阶段相关人员值得深思的课题。高层建筑是建筑工程的发展趋势,高层建筑的出现极大提升了土地资源的利用率,实现了建筑物多功能化应用的需求,但是楼层高度的增加及其空间分布错层的设计提出了更高要求。
1建筑工程错层结构的定义与特点
1.1错层结构的定义
建筑工程错层结构主要指楼层结构不在同一高度,且上楼层楼面与下楼层楼面高度差不小于常规梁截面高度的结构模式。从错层结构的立场来讲,其设计标准主要涵盖以下几点:首先,楼层标高相差一定要比常规框架梁的截面高度要高;其次,错层面积一定要不小于该层面积的 30%。相关设计人员在对某建筑工程是否存在此结构模式进行辨别时,可以结合以上内容展开讨论。错层结构如图 1所示:
图1 错层结构示意图
1.2错层结构的特点
首先,不规则的结构与水平剪力。从当前的发展趋势来看,在错层结构模式中存在着不少错层的楼板,在不连续楼板结构下,会在无形当中使楼板的受力性能逐渐减少,甚至还会对其水平承载力带来不利影响;其次,应力集中部位较多。
针对错层结构模式来说,里面会存在着一定数量的薄弱层,错层部位竖向抗侧力构件刚度较大,在众多受力状态下很容易衍生出多种应力集中部位;最后,没有较强的抗震性能。客观地讲,错层结构可以看做是不规则的竖向结构,该结构很容易演变成钢筋混凝土短柱体系,所以构造措施应加强[1]。
2错层结构的抗震措施
建筑工程项目错层结构使用的抗震方式如下:
(1)底部错层的框架柱轴压比限值应当保持在适宜的范围内,才能增强结构的延性,这是由于错层导致的穿层柱增加会在无形当中致使相关楼层地震剪力日益扩宽,可达 1.15 倍,在很大程度上强化了错层位置框架柱的抗震承载力以及剪力墙的抗震承载力。
(2)灵活运用 Pushover 软件,并在此基础上将地震作用当作相应的分析条件,展开静力弹塑性推覆的研究。经过一系列研究后,可以看到建筑结构弹塑性最大层间位移角均满足既定标准,换言之均不大于规范限值 1/100 的要求:相关设计人员对楼板中震应力进行详细计算后可以看到,2# 建筑错层位置的主拉应力值呈现出较大的状态,并且还应当对侧板结合具体计算拉应力做好相应的配筋工作,进行双层双向强化;第四,倘若当剪力墙截面拉应力比相关墙肢大时,需要在内部设计一定规格的型钢,全部拉力交由型钢负责。就截面形成拉应力的墙肢来说,尽可能以强化边缘构件配筋法为主[2]。
3建筑工程错层结构的加强措施
3.1以“抗”为主的技术措施
从“抗”技术的角度出发,相关设计者在具体设计期间,需要进行以下两个方面的研究:一是建筑工程错层的结构刚度;二是建筑工程错层的强度。并在此基础上对破坏性问题以及相关作用力加以明确,以便可以减少上下楼板位移情况出现的概率,同时还要了解错层部位是否会受到框架梁的干扰,以此促进其设计水平的全面提高。
3.2大高差上下楼板设计
倘若上楼板与下楼板存在着较大的设计高差,那么相关设计者在具体设计期间就要在全面了解上框架梁底结构状况的基础上进行深度剖析,同时还要了解是否和框架结构顶产生高差等。在确保框架柱处于稳定状态之下,来进行与之相匹配的设计工作。在对错层方向的竖向抗侧力构件进行设计期间,相关设计者一定要采取有效措施科学设计刚度大小,并在此基础上熟练掌握框架柱的具体状态,这样可以尽可能降低错层结构框架柱的水平力承担现象,在最大限度避免各种干扰因素的状态下,以此来增强整体的设计水平。
3.3对整体结构的扭转位移比限值做好严格的把关
相关设计人员在设计扭转位移比限值的前期阶段,应当结合工程实际状况制定出切实可行的设计方案,并在此基础上对设计工作的具体目标以及要求加以确定,采取科学合理的手段处理问题,以此来促进其工作水平的全面提升。不仅如此,在对该结构进行管理与控制期间,一定要有计划、有目的地开展扭转值的控制工作,做到具体问题具体分析,以便可以在最短的时间内妥善处理相关问题,继而建立起最为适宜的设计结构以及设计形式。
3.4以“调”为主的技术措施
针对“调”设计环节来说,相关设计人员首先需要做的就是对“调”设计的具体特征以及实际内容加以明确,并在此基础上熟练掌握构造加强的设计力度,目的是为了对现阶段构建的具体动态做到了如指掌,以便可以采取最为适宜的手段加以处理。就结构受力分析方面而言,相关人员一定要对各种影响因素进行深层次的分析,同时还要将目光放在错层问题的解决上面,对相关技术要求加以确定,为其日后发展创造有利条件[3]。
4错层式住宅的利弊
4.1在使用方面的利弊
简单的说,错层式住宅是一套房子,虽然层高一样,然而不同的使用功能空间却不处于同一平面上,像客厅、卫生间等地方所处的平面高度均处于不一样的状态,并且建筑空间不在同一层次上面。显然这种方式可以在无形当中将空间利用率加以提升,同时也在一定程度上拓宽了建筑的使用功能,并在必要的情况下还可以将建筑美学等相关知识点渗透其中,目的是促使整个建筑变得简洁、美观。
客观地讲,该住宅结构模式深受年轻人的喜爱与追捧,但对于老年人以及孩子来说不太适合,这是由于空间的错落会在无形当中给他们的生活带来影响。
4.2在结构设计方面存在的问题
通常情况下,错层结构设计往往涵盖以下几种问题:一是圈梁无法闭合;二是水平荷载无法抵抗;三是顶层温度变化大;四是墙体强度不同。究其原因在于错层结构不同使用功能空间不在同一平面,圈梁部位极易遭遇洞口。那么错层部位就会马上形成相应的弯曲应力,久而久之就不能发挥出应有的价值,甚至还会对结构质量产生严重的影响。在具体设计期间,需要将目光放在顶层温度的变化上面。因为顶层温度倘若产生较大的变化,那么温度应力的干扰也会有所扩大,长此以往就会对错层部位形成与之相匹配的弯曲应力以及剪切应力,继而对结构的可靠性产生较大的影响[4]。
5结语
基于新时代背景之下,尽管错层结构博得了众人的眼球,然而在实践当中还存在许多等待处理的难题,要科学设计错层结构,使其发挥出应有的价值。虽然错层结构受到了社会各界的高度认可,但是实际情况下还存在很多有待解决的问题,不仅降低了工程的质量水平,而且严重清苦下,还会导致人们的生命财产安全受到威胁。文章针对建筑工程错层结构的利弊进行了分析,重点给出了解决错层问题的设计对策,希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
参考文献
[1]陈俊杰.建筑工程错层结构的定义与特点[J].中国新技术新产品,2019( 04) : 83-84.
[2]靳子君,段凯.错层结构的抗震措施[J].山东工术,2020(2) : 68+209.
[3]卢海洋.建筑工程错层结构的加强措施[J].住宅与房地产,2019(3):120+152.
[4]沈荣飞.错层式住宅的利弊[J].同济大学,2019:(9):155+30