建筑工程错层结构设计相关问题思考 潘炽雄

发表时间:2021/6/29   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:潘炽雄
[导读] 摘要:建筑工程项目在设计和建设时,由于人们提出的要求越来越高,所以必须要保证建筑工程的人性化设计理念能够有效落实。
        广东南海国际建筑设计有限公司  广东省佛山市  528200
        摘要:建筑工程项目在设计和建设时,由于人们提出的要求越来越高,所以必须要保证建筑工程的人性化设计理念能够有效落实。在与当代人对建筑提出的诸多要求进行分析时,发现人们对于空间的需求量非常大。为了实现对建筑空间的合理规划和有效利用,可以利用错层结构的设计方式进行规划。本文对此进行分析,为建筑空间的合理利用提供有效保证。
        关键词:建筑工程;错层结构;设计
        1房屋建筑结构错层概述
        现代房屋建筑结构错层的设计与施工主要是为了应对日益复杂的建筑结构形式所产生的内部承重结构的变化需求而进行的,结构错层在房屋建筑中发挥着十分重要的作用,尤其是在高层建筑结构中,作为承重结构的过渡带,错层设计与施工的质量很大程度上决定着高层建筑的整体结构稳定性,甚至可以说错层在房屋建筑中充当着上部分建筑结构地基的作用。也正因如此,通常房屋建筑结构错层的结构都具有着一定的复杂性,其构件组成主要是由上部楼层的承重设计来决定,主要包含空腹桁架式、梁式、板式结构等,而对于构件及结构形式的具体选择必须要以上部分楼层的设计作为基本依据。一般情况下错层结构为了保证建筑物的抗震性,往往会采用厚板的设计。所以只有合理设计错层的构件组成和控制好错层的工程质量,才能有效保证房屋建筑的整体稳定性和安全性。
        2错层结构的定义特点
        2.1错层结构的定义
        在建筑工程中,错层结构往往是由于建筑功能的需要,在设计中,楼层的结构并不在一样的高度,并且不同楼层之间的高度差要远远高于普通的梁截面高度,在实际的错层结构建筑中,错层结构类型多种多样,并且结构情况较为复杂,部分错层相对来说较小的结构在一定程度上并不能算是错层结构。对错层结构的定义有以下要求。首先,不同楼层之间的高度差要远大于普通框架的高度。其次,错层面积要至少大于错层面积的一小半。最后,错层的竖向抗侧力结构受力复杂,并且有着较多的应力集中部位。
        2.2错层结构的特点
        对于错层结构来说,本身有着较为鲜明的特点,但这些特点很容易为建筑结构设计师带来一定的困扰。由于错层结构不规则,并且水平剪力交叉,楼板不连续,楼板很难发挥其应用的作用,而形成一定的不规则结构,大大降低楼层水平剪力。由于错层机构的不规则,很容易产生建筑中的薄弱层,值得注意的是,由于受计算机水平的限制,无法精确地计算出受力情况,对结构设计带来了较大的挑战。并且错层结构具有抗震能力差的特点,其剪力墙的结构很容易出现长短柱不规则体系,导致洞口布置不均匀,大大降低错层结构的抗震能力,不符合建筑的稳定安全特性。
        3建筑工程错层结构设计中存在的问题
        3.1建筑错层结构设计不合理
        建筑错层结构设计与实际工程不相符,错层结构设计不合理、不可行是建筑工程错层结构设计中普遍存在的问题,也是最为严重的问题。建筑错层结构设计和错层结构布置要遵循其基本规则,要按照“规则”进行,设计规则主要包括建筑的质量分布、抗侧力构建布置、承载力分布以及平立面外形尺寸等,这些因素都会引起建筑错层结构的不规则,对于复杂的建筑体型更难对其控制,也很难用简化的定量指标去对不规则程度进行划分,这些都导致错层结构设计不合理问题的出现。
        3.2建筑地梁中存在问题
        地梁是建筑工程错层结构设计的重要内容,地梁的问题也是建筑工程错层结构设计中普遍存在的且难以解决的问题。地梁是建筑的关键构件,属于建筑工程的基础工程,对建筑错层结构有着关键性的影响;有很多建筑企业在进行错层结构设计中,没有合理的设计地梁,高度等设计与实际工程不相符,导致各种错层结构设计问题的出现,直接影响建筑工程的质量。
        3.3错层两端变形协调问题
        由于错层两端有高差,梁板面不在同一标高。两端梁板变形不一致,错层处梁需协调两端变形。

由于目前软件大多数无法正确模拟该处实际受力,所以在设计时需加强错层位置构造措施。如:错层处柱箍筋加密,梁箍筋及纵筋需考虑扭转加大等。
        4提高建筑工程错层结构设计的科学性与合理性的策略
        4.1提高错层剪力墙体抗震能力
        设计人员可以从抗震等级的合理选取、楼板厚度适当加强、增加部分通长钢筋这三方面来提升错层剪力墙的抗震能力。在抗震等级选取这一块,设计人员可以对不同的部位选取不同的抗震等级。对于非错层部位框架梁,可以考虑选用三级地震等级,而对于错层处的框架梁的抗震等级则可以考虑采用二级。所以采取相关措施适当的增加错层处剪力墙的厚度,厚度要不低于地震二级的规定要求,可以适当加强纵筋和箍筋的配筋量。对于其他非错层部位剪力墙的墙厚度,严格按照地震三级的要求操作,到达规定的厚度。针对错层部位结构的楼板受力较复杂,且容易产生多个应力集中部位的情形,设计人员可以采用加强楼板厚度方式解决这一问题。设计人员才进行设计时,要结合实际情况,一般情况下一层楼板厚度嵌固端的厚度大约在180mm左右,其他各层楼板的厚度不低于120mm,并且错层范围内的楼板可以采用双层双向配筋的方法,增强结构的稳定性和可靠性。对于楼板问题的处理除了采用适当加厚处理外,还可以采用增加部分通长钢筋的方法解决,在确保操作符合要求和建筑结构安全的情况下,这种方法可以在最大程度上减少成本的投入。
        4.2设置贯通层,提升结构的稳定性
        在设置贯通层,提升结构稳定性过程中,通过实际调查结果显示,该种方式是最常见也是最可靠的方式。所谓的设置贯通层,就是指每隔若干错层楼层便设置一层不错层楼层,需要设计人员科学估算出每段之间的错层楼层数。通过该种方式,不仅能够有效防止结构内部变形问题的出现,而且也能促使错层部分的负荷能力不断减小。在设计人员应用贯通层方式时,首先应该对该项方式提高重视,加以灵活的运用其中措施,促使贯通层的性能不断提高。
        4.3对错层方向的竖向抗侧力构件做好添加亦或是强化工作
        从当前的发展趋势来看,错层结构设计在建筑领域中得到了普遍的认可与推崇,同时也对其设计水平提出了愈来愈多的要求。所以在对该建筑工程错层结构进行设计期间,相关设计人员应当在充分结合具体状况的基础上增添错层方向,同时还要对竖向的抗测力构件特征进行充分确定,结合既定标准来对设计方式加以完善与优化,在确定方向高差的同时,还应当构建切实可行的无高差分析机制。相关设计人员在开展具体工作期间,除了要对结构体系实际状况做到了若指掌以外,还应当熟悉相应的方向性差异内容,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。
        4.4改变楼板受力方向,提升结构安全性
        从当前情况来看,我国大部分的建筑都是横墙承重,这并不适用错层结构建筑。而在错层结构设计过程中,为了促使该结构有着较强的安全性以及承载能力,设计人员可以促使楼板的受力方向发生改变,将墙体两侧楼板的受力设计成一侧纵墙承重,一侧横墙承重。由此一来,错层结构墙体就会受到较小的承重压力,促使整体结构具备较高的稳定性。
        结束语:
        伴随着时代发展的步伐,错层建筑结构广泛地应用于我国的建筑领域。房屋错层结构和跃层一样,能够进行动静分区,但由于没有完全分为两层,又具有复式住宅丰富的空间感。错层结构也可以利用不同的层高区分不同功能的空间。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。
        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.
        [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.
        [3]吴邦照.某商业+停车楼错层结构设计若干问题及措施[J].工程与建设,2019.
 
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