姚永波
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摘要:时代的进步和发展使得人们的生活水平得到了很大程度的提高,人们的居住环境相关要求显得越来越重要,用户对于 建筑环境的需求已经上升到了新的高度,在这样的大背景下,我国建筑设计逐步呈现出了多样化的特点。在建筑工程项目建 设过程中,目前应用非常广泛的一项技术就是错层结构,它在很大程度上使得建筑的实用性以及其整体的空间性能得到了提 升,并且使得人们对于建筑功能性需求的多样化特点得到了满足。但是,目前错层结构存在的问题还有很多,需要进一步研 究优化策略,提高工程的使用寿命和整体的质量,本文从错层结构的定义以及其优缺点进行了分析,提出了相关的几点建议。
关键词:错层结构;建筑工程;分析讨论
建筑错层结构很大程度上提高了建筑内部的空间利用 率,因此得到了设计者和使用者们的青睐。但是不得不说的 是,由于错层结构的应用问题,在很多方面缺乏固定的标准, 使得设计时存在很多不太好把控的因素,影响了建筑工程的 整体质量,其结构的不稳定性留下了一定的安全隐患,严重 时还会威胁到人们的生命和财产安全。
1 建筑结构错层的定义和特点
1.1 建筑结构错层的定义
我们常说的建筑结构分裂是指建筑结构设计在满足建筑功能要求的情况下,楼层结构不处于同一高度,且在结构形态特征的界面高度上存在差异。通过一定的调查发现,我国的层裂结构实际上具有多种多样的特点。一般来说,如果层裂结构的规模较小,我们一般不会将其定义为层裂结构。在错层结构施工中应注意以下标准。首先,楼层标高差应高于普通框架结构的截面高度差。其次,裂层的面积比该层的总表面积大30%。最后,剪力墙结构在竖向刚度要求下往往受力比较集中,设计时必须考虑综合考虑。以上三点是建筑结构开裂的特点。建筑结构裂层有几个明显的特点,相关设计者必须对其有明确的认识,以免在建筑结构裂层设计中出现偏离其本质特征的错误。首先,裂层结构通常没有规则结构,水平剪切条件较差。由于许多裂层结构的标高差异较大,整体应力位置和应力形式存在差异,不采取辅助措施往往难以实现应力平衡。其次,错开结构的各种应力相对集中,而集中力的来源复杂,很难进行准确的分析和识别,这在很大程度上增加了设计者的工作难度。最后,交错结构的抗震性能往往存在缺陷。由于分体式结构的不规则特性,使混凝土短柱体系无法起到稳定的支撑作用,需要增加其他辅助措施。这些是在定义和评估分裂层结构时需要考虑的内容。
2 建筑结构错层的优点和缺点
2.1 建筑结构错层设计在使用过程中的优缺点
建筑结构的分裂在很大程度上使不同的楼层呈现出复杂的结构形态,这使得设计非常不方便,可能会造成一些不必要的设计问题。要平衡不同楼层下结构能量的差异是很困难的。错层结构的安排可以使建筑的可用空间得到充分的扩展。同时,分层结构的设计在很大程度上为建筑美学提供了更多的发挥空间,保证了建筑本身的实用性,提高了建筑的整体审美程度。然而,较大的建筑高度差却给儿童和老人的生活带来了麻烦,小尺度的建筑也不适合使用。同时,实施初期投资较高的项目。
2.2 建筑结构错层在结构设计中的不足
在前面的建筑结构设计分析中,我们了解了分层结构设计的特点。裂层结构的设计往往存在一定的技术难度,难以较好地完成设计。还存在水平荷载大、顶层温度变化大、墙体强度差异等问题。不同的空间结构代表着不同的建筑功能和整体性能,错开的楼层设计容易造成门窗开口高度错位。
为了在施工过程中提高整个结构的抗震能力,在结构设计时应保证整个建筑的对称。然而,碎裂结构的设计方法在很大程度上造成了对称原则不能很好地处理的情况。在建筑和设计时除了考虑其稳定性的同时,应对建筑顶部的温度,日夜温差大的地区,会使家的错层结构的顶面在不同温度载荷,导致结构破坏,形成结构内部剪切力,使建筑物的稳定受到严重的影响。
3 建筑结构错层设计的优化策略
3.1 提高错层剪力墙体的抗震能力
由于交错结构本身对抗震能力有很大的损失,为了改善这种情况,设计者需要从墙体本身出发,加强其抗震性能,从而弥补交错结构所造成的不足。设计人员可以从地震水平、楼板厚度、楼板的配筋等方面来选择墙体。首先,墙体材料抗震等级的选择应以整个建筑的薄弱环节为主要视角,选择具有合适抗震等级的墙体材料。在建筑物的非拆层区域,应按照规范的要求确定地震等级,当拆层区域的地震等级确实固定时,至少需要在规则的基础上提高一级。此外,对于承受较大剪力的墙体,应增加纵向配筋量,以提高其整体稳定性。同样,应改进非交错区壁厚抗震等级的选择,在成本优化的条件下达到最佳的抗震效果。在楼板结构较为复杂的情况下,工作人员应考虑其所承受荷载的增加和稳定性的降低,并适当提高楼板的厚度。一般来说,在普通不裂层区域,180mm厚度的楼层设计应选用120mm的楼层。
3.2 利用贯通层的设计来优化结构整体的稳定性
贯通层是目前在错层结构中应用最为广泛的提高稳定 性的措施,也是目前所有错层结构提高稳定性的最可靠的一 种方法。我们常说的贯通层,是指在进行建筑结构错层设计 时,在中间每个若干个错层就插入一个贯穿整层的楼层,并 估计每一个段数和层数。这种设计方法经过一定的处理可以 使得建筑结构内部的问题减少很多,还能在很大程度上减少 错层部分所承受的整体负载,因此,应用得非常广泛。贯通 层的设计一般来说有几种不同的模式,最重要的是要通过分 析错层的受力情况来确定贯通层的设置间隔及设置范围,为 了节约建筑成本,贯通层的设置必须要优化其材料的选择以 及整体的设计费用,最好不要有结构内部的变形。贯通层的 设计整体来说是比较灵活的,只要相关设计人员重视起来, 就能很好的提高建筑结构错层设计的稳定性。
3.3 结构安全性角度的楼板受力方向修正
目前国内最常见的承重结构方式为横墙承重,但是通过 对现阶段建筑行业整体的调研,我们发现横墙承重的建筑结 构模式已经不太适用,甚至没有了优化的空间。在进行错层 结构的设计时应该从墙体和楼板的整体结构中尝试通过一 定的结构安排修正楼板的受力方向,设计一侧纵墙承重后, 在特定的合适的部位转换为横纵墙承重相间的承重设计。这 样不仅可以提高结构的安全性和承载能力,还能优化空间结 构布局中的各种限制因素,使得建筑整体的结构具有较好的 稳定性特征。
4 结束语
现阶段的建筑结构错层设计虽然在目前很多的建筑形 式中成为了主流的存在,同时社会各界也非常的支持,但是不得不说其结构设计存在一些严重的难以处理的问题,还有 很多的设计难题有待解决。错层结构在提高建筑空间利用率 以及美观程度的同时,也使得工程整体的质量控制有增加了 一定的难度,从其利弊占比简单的分析并不能决定它的发展 情况,做好设计规划和防护措施,错层结构在建筑行业有着 较为广泛的应用空间,设计者应该注意错层结构设计过程中 一些常见的问题,并采取相关的优化措施进行处理。
参考文献
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