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摘要：近年来建筑形式逐渐多样化，民用高层建筑中的错层结构愈来愈多地呈现出其在使用功能及空间效果等方面的优势。但错层由于平面和竖向均不规则，试验和研究表明，错层结构的抗震性能较差，因此在设计中，因尽量避免，尤其是高层结构，当无法避免时，在计算和构造中均应采取有效的加强措施，本文就高层建筑中的错层结构做了明确的分析，对建筑结构专业遇到错层设计时提出了几点建议。
关键词：错层结构；承裁能力计算；错层结构构适
Abstract: in recent years building gradually diversified and civil wrong layer structure in the high-rise building more and more to show its function in the use and advantage of the space effect, etc. But wrong layer because of the plane and vertical irregular, test and research show that the wrong layer structure seismic performance is poor, so in the design, due to avoid as far as possible, especially the high-level structure, when the inevitable, in the calculation and structure are effective strengthening measures should be taken, in this paper, the high-rise building made a clear analysis of wrong layer structure, professional structure of construction meet wrong layer design puts forward some Suggestions.
Keywords: wrong layer structure; Cutting capacity calculation; Constructing of wrong layer structure
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言：错层，就是楼板标高大于600mm以上，且超过梁高。光有了这样的元素还不能构成错层结构，错层的面积必须大于等于整个楼层面积的30％。这种结构。属于建筑方案不规则的结构形式。首先是平面，每层的楼板由于标高不同，相当于楼板开大洞，所以平面不规则；其次是竖向，由于梁板错层，竖向构件的刚度会相差很大，所以竖向也不规则。在试验和研究中均表明，错层结构的抗震性能较差，应尽量避免。但是又有市场需求，为解决好这个矛盾，在实际的设计过程中，就要注意采取加强措施。
一、错层结构的难点分析：
1、错层结构楼板不连续，在没有楼板的区域内，存在越层构件和不受梁板约束的自由节点，使内力计算十分复杂。
2、错层结构的各层楼板布置不均匀、不对称，各相邻楼板的质心和刚心严重偏置，会发生较大的扭转效应。
3、错层结构引起楼层概念模糊，使以层模型为基础的计算分析参数与实际情况不符。
4、错层结构的层高不一致，造成了各层刚度和延性的不同，使部分竖向构件承担更多的地震作用，形成延性较差的短柱和矮墙等，对结构抗震十分不利。
二、计算方面的问题分析与研究
1、承载能力计算：1）是模型的建立，在建模计算时,错开的楼层应各自参加结构整体计算,在没有梁板的地方代以虚梁、虚板,这样本来的一层就会变成两层,这样的模型和实际情况才比较相符。2）是活荷载折减。在活荷载折减一项中,楼层折减系数填写应与实际情况一致,由于原来的一层变成大连两层,楼层号就发生了变化,此项填写的楼层号应与建筑层数一致,否则设计折减的就太多,偏于不安全。3）是楼板刚性假定由于错层部分楼板都相当于开大洞,楼板的刚性假定不能成立,应该按照弹性楼板计算比较符合实际情况。4）是地震作用计算的阵型数的确定。由于错层结构的楼板是按照弹性楼板假定的,所以其阵型数应按如下几个原则选定:1)每层节点数为Mi,楼层数为N , 则阵型数为N ( 3 M i ) ; 2 ) 阵型数不应少于15个;3)多塔结构不应小于塔楼数的9 倍。总之,计算阵型数的取值应保证是参与计算的有效质量数不小于结构总质量的90%。五是柱子的计算高度。在有错层处,柱子确实是真实的两个柱子,可是在非错层处,柱子的计算长度变小了,内力值就小了,在实际配筋的时候,还应该还原柱子的计算长度。
2、周期及位移比的计算。规范中对位移比的定义为最大位移和平均位移的比值,在条文说明中,也可以清晰的看到,楼板是作为一个整个的刚体进行平动和转动的,所以在周期及位移比的计算中,还应该采用刚性楼板假定。虽然实际的情况会与此假设有些不同,但大的趋势还是相符的,还不至于变成弹性楼板。考虑到错层结构的不确定性及复杂性,还应采用两种及两种以上的计算软件进行验算对比,找到结构的薄弱部位。
3、错层对结构抗震性能的不利影响。1）是错层结构的楼板不连续，在没有楼板的区域，存在跃层构件和不受楼板和梁约束的自由节点，使内力计算十分复杂。2）是错层结构的各层楼板布置不均匀、不对称，质心和刚心严重偏置，在水平地震作用或风荷载下会发生较大的扭转效应。3）是错层结构引起楼层概念模糊，如例题本来是2 层的框架结构，由于建模和计算的需要，人为地变成了5 层，使以层模型为基础的计算分析与实际不符。4）是错层结构的层高不一致，容易造成延性较差的短柱和矮墙，对结构抗震很不利。
4、错层结构计算分析中应注意的问题。1）是根据规范精神，错层结构中，错开的楼层应各自参加结构整体计算，不应归并为一层计算。但各自独立计算的错层楼板不宜简单地按“刚性楼板”假定计算，特别是楼板被洞口切分成狭长板带时，应考虑楼板面内刚度消弱的影响。建议将这些楼板设定为“弹性膜”，用SATWE 计算时选择“总刚分析方法”，将按两种模型定义的楼板的计算结果进行分析对比。2）是在没有楼板的区域可能存在大量的跃层竖向构件和不受梁板约束的自由节点，因此“计算振型个数”需要增多，以保证有效质量系数大于0.9。3）是错层结构属于复杂多高层结构，抗震计算时应选择“考虑双向地震作用”；如是高层错层结构，还应选择“考虑偶然偏心”。新版SATWE 程序允许同时选择以上两项，程序分別计算，取不利情况。4）是错层结构层高不一致，使有关楼层间的控制参数，如层间位移比、层间刚度比、层间受剪承载力比等计算失真，因此不宜机械地直接采用这些数值，而应加以分析判断和手工校核调整，确定其是否合理。5）是SATWE 可自动搜索错层结构中的跃层柱及正确设定其计算长度系数，但内力和配筋只能按楼层分段描述，设计人员可取各段配筋中的最大值出图。6）是目前SATWE 没有自动搜索分析短柱和矮墙的功能，需要设计人员手工对这些容易发生脆性破坏的构件采取特别的加强措施。7）是考虑到错层结构计算分析的复杂性和不确定性，除了用SATWE 等软件进行常遇地震下的弹性计算以外，必要时还应采用EPDA 程序进行弹塑性动力时程分析和Pushover 弹塑性静力分析，以便对比验算及找出需要加强的薄弱部位。8）是带转换层、加强层、连体、多塔等情况，或建筑各部分层数、结构布置或刚度等有较大不同的错层高层结构，即属于明显不规则的复杂高层建筑，应进行专项审查，这是保证错层结构设计质量的重要措施。
三、错层结构的抗震分析及措施
1、错层结构不宜层层错，宜每隔3~4 层设置一贯通层。贯通层楼板应按加强层楼板设计，板厚不宜小于150mm，双层双向配筋。
2、错层处剪力墙宜布置成L 形、T 形、工字形、槽形等，即剪力墙尽量带翼缘或有翼墙。
3、错层结构中宜布置贯穿全楼的剪力墙核心筒，且核心筒的位置宜尽可能布置在错层处。如电梯井尽量布置在偏置于有错层的位置，靠近错层处。
4、剪力墙在错层处最好不开洞，或开到错层以上。
5、错层两侧宜采用结构布置和侧向刚度都相近的结构体系，楼板错层处宜用同一钢筋混凝土梁将两侧楼板连成整体，此时梁腹水平截面宜满足因错层产生的水平剪力的要求，必要时可将梁截面加腋，以传递错层的水平剪力。结构计算时若两侧柱高不等，则应考虑两侧柱抗侧刚度不同时引起的影响。
6、错层处框架柱的截面高度不应小于600mm，混凝土强度等级不应低于C30，箍筋应全柱段加密，可采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱以提高构件的抗震性能。框架柱的抗震等级应提高一级，若原为特一级可不再提高。
7、在错层位置，平面内和平面外，均宜设置可靠的抗侧力的剪力墙，剪力墙的厚度不应小于250mm，并应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱。错层处剪力墙的抗震等级均应提高一级，混凝土强度等级不应低于C30，墙体水平及竖向分布筋配筋率不应低于0.5%。
四、结语
试验和研究均表明。错层结构的抗震性能较差，在设计中，因尽量避免，尤其是高层结构，当无法避免时，在计算和构造中均应采取有效的加强措施，从概念设计的角度出发，保证结构的安全。
关键词：错层结构；承裁能力计算；错层结构构适
Abstract: in recent years building gradually diversified and civil wrong layer structure in the high-rise building more and more to show its function in the use and advantage of the space effect, etc. But wrong layer because of the plane and vertical irregular, test and research show that the wrong layer structure seismic performance is poor, so in the design, due to avoid as far as possible, especially the high-level structure, when the inevitable, in the calculation and structure are effective strengthening measures should be taken, in this paper, the high-rise building made a clear analysis of wrong layer structure, professional structure of construction meet wrong layer design puts forward some Suggestions.
Keywords: wrong layer structure; Cutting capacity calculation; Constructing of wrong layer structure
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言：错层，就是楼板标高大于600mm以上，且超过梁高。光有了这样的元素还不能构成错层结构，错层的面积必须大于等于整个楼层面积的30％。这种结构。属于建筑方案不规则的结构形式。首先是平面，每层的楼板由于标高不同，相当于楼板开大洞，所以平面不规则；其次是竖向，由于梁板错层，竖向构件的刚度会相差很大，所以竖向也不规则。在试验和研究中均表明，错层结构的抗震性能较差，应尽量避免。但是又有市场需求，为解决好这个矛盾，在实际的设计过程中，就要注意采取加强措施。
一、错层结构的难点分析：
1、错层结构楼板不连续，在没有楼板的区域内，存在越层构件和不受梁板约束的自由节点，使内力计算十分复杂。
2、错层结构的各层楼板布置不均匀、不对称，各相邻楼板的质心和刚心严重偏置，会发生较大的扭转效应。
3、错层结构引起楼层概念模糊，使以层模型为基础的计算分析参数与实际情况不符。
4、错层结构的层高不一致，造成了各层刚度和延性的不同，使部分竖向构件承担更多的地震作用，形成延性较差的短柱和矮墙等，对结构抗震十分不利。
二、计算方面的问题分析与研究
1、承载能力计算：1）是模型的建立，在建模计算时,错开的楼层应各自参加结构整体计算,在没有梁板的地方代以虚梁、虚板,这样本来的一层就会变成两层,这样的模型和实际情况才比较相符。2）是活荷载折减。在活荷载折减一项中,楼层折减系数填写应与实际情况一致,由于原来的一层变成大连两层,楼层号就发生了变化,此项填写的楼层号应与建筑层数一致,否则设计折减的就太多,偏于不安全。3）是楼板刚性假定由于错层部分楼板都相当于开大洞,楼板的刚性假定不能成立,应该按照弹性楼板计算比较符合实际情况。4）是地震作用计算的阵型数的确定。由于错层结构的楼板是按照弹性楼板假定的,所以其阵型数应按如下几个原则选定:1)每层节点数为Mi,楼层数为N , 则阵型数为N ( 3 M i ) ; 2 ) 阵型数不应少于15个;3)多塔结构不应小于塔楼数的9 倍。总之,计算阵型数的取值应保证是参与计算的有效质量数不小于结构总质量的90%。五是柱子的计算高度。在有错层处,柱子确实是真实的两个柱子,可是在非错层处,柱子的计算长度变小了,内力值就小了,在实际配筋的时候,还应该还原柱子的计算长度。
2、周期及位移比的计算。规范中对位移比的定义为最大位移和平均位移的比值,在条文说明中,也可以清晰的看到,楼板是作为一个整个的刚体进行平动和转动的,所以在周期及位移比的计算中,还应该采用刚性楼板假定。虽然实际的情况会与此假设有些不同,但大的趋势还是相符的,还不至于变成弹性楼板。考虑到错层结构的不确定性及复杂性,还应采用两种及两种以上的计算软件进行验算对比,找到结构的薄弱部位。
3、错层对结构抗震性能的不利影响。1）是错层结构的楼板不连续，在没有楼板的区域，存在跃层构件和不受楼板和梁约束的自由节点，使内力计算十分复杂。2）是错层结构的各层楼板布置不均匀、不对称，质心和刚心严重偏置，在水平地震作用或风荷载下会发生较大的扭转效应。3）是错层结构引起楼层概念模糊，如例题本来是2 层的框架结构，由于建模和计算的需要，人为地变成了5 层，使以层模型为基础的计算分析与实际不符。4）是错层结构的层高不一致，容易造成延性较差的短柱和矮墙，对结构抗震很不利。
4、错层结构计算分析中应注意的问题。1）是根据规范精神，错层结构中，错开的楼层应各自参加结构整体计算，不应归并为一层计算。但各自独立计算的错层楼板不宜简单地按“刚性楼板”假定计算，特别是楼板被洞口切分成狭长板带时，应考虑楼板面内刚度消弱的影响。建议将这些楼板设定为“弹性膜”，用SATWE 计算时选择“总刚分析方法”，将按两种模型定义的楼板的计算结果进行分析对比。2）是在没有楼板的区域可能存在大量的跃层竖向构件和不受梁板约束的自由节点，因此“计算振型个数”需要增多，以保证有效质量系数大于0.9。3）是错层结构属于复杂多高层结构，抗震计算时应选择“考虑双向地震作用”；如是高层错层结构，还应选择“考虑偶然偏心”。新版SATWE 程序允许同时选择以上两项，程序分別计算，取不利情况。4）是错层结构层高不一致，使有关楼层间的控制参数，如层间位移比、层间刚度比、层间受剪承载力比等计算失真，因此不宜机械地直接采用这些数值，而应加以分析判断和手工校核调整，确定其是否合理。5）是SATWE 可自动搜索错层结构中的跃层柱及正确设定其计算长度系数，但内力和配筋只能按楼层分段描述，设计人员可取各段配筋中的最大值出图。6）是目前SATWE 没有自动搜索分析短柱和矮墙的功能，需要设计人员手工对这些容易发生脆性破坏的构件采取特别的加强措施。7）是考虑到错层结构计算分析的复杂性和不确定性，除了用SATWE 等软件进行常遇地震下的弹性计算以外，必要时还应采用EPDA 程序进行弹塑性动力时程分析和Pushover 弹塑性静力分析，以便对比验算及找出需要加强的薄弱部位。8）是带转换层、加强层、连体、多塔等情况，或建筑各部分层数、结构布置或刚度等有较大不同的错层高层结构，即属于明显不规则的复杂高层建筑，应进行专项审查，这是保证错层结构设计质量的重要措施。
三、错层结构的抗震分析及措施
1、错层结构不宜层层错，宜每隔3~4 层设置一贯通层。贯通层楼板应按加强层楼板设计，板厚不宜小于150mm，双层双向配筋。
2、错层处剪力墙宜布置成L 形、T 形、工字形、槽形等，即剪力墙尽量带翼缘或有翼墙。
3、错层结构中宜布置贯穿全楼的剪力墙核心筒，且核心筒的位置宜尽可能布置在错层处。如电梯井尽量布置在偏置于有错层的位置，靠近错层处。
4、剪力墙在错层处最好不开洞，或开到错层以上。
5、错层两侧宜采用结构布置和侧向刚度都相近的结构体系，楼板错层处宜用同一钢筋混凝土梁将两侧楼板连成整体，此时梁腹水平截面宜满足因错层产生的水平剪力的要求，必要时可将梁截面加腋，以传递错层的水平剪力。结构计算时若两侧柱高不等，则应考虑两侧柱抗侧刚度不同时引起的影响。
6、错层处框架柱的截面高度不应小于600mm，混凝土强度等级不应低于C30，箍筋应全柱段加密，可采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱以提高构件的抗震性能。框架柱的抗震等级应提高一级，若原为特一级可不再提高。
7、在错层位置，平面内和平面外，均宜设置可靠的抗侧力的剪力墙，剪力墙的厚度不应小于250mm，并应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱。错层处剪力墙的抗震等级均应提高一级，混凝土强度等级不应低于C30，墙体水平及竖向分布筋配筋率不应低于0.5%。
四、结语
试验和研究均表明。错层结构的抗震性能较差，在设计中，因尽量避免，尤其是高层结构，当无法避免时，在计算和构造中均应采取有效的加强措施，从概念设计的角度出发，保证结构的安全。