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【摘 要】随着经济的发展，建筑行业朝着建筑功能集成化、多样化的方向发展，错层结构应运而生，并在我国有着不少的成功运用案例。然而错层结构属抗震性能较弱的建筑结构体系，如何有效的提高错层结构的抗震性能，已经成为建筑行业一个重要的研究点。本文通过对某住宅小区高层错层结构的分析，提出了一些高层错层结构的性能化设计方法与抗震措施。对高烈度地区的错层结构采取严格的抗震措施和性能化设计后，可以有效的提高错层结构的抗震性能，增强结构安全储备，保证结构安全。
【关键词】高层结构；错层结构；高烈度地区；刚度
1案例分析
某住宅小区7号楼及配套商业项目总建筑面积约66894m2。结构高度为70m，局部总高度为75m左右。地上分为住宅和办公两部分，其中住宅部分22层，办公部分17层，以错层形式连接，错层处未设缝。地下3层、地下2层主要是车库和机房，地下1层主要是车库和商业。首层主要是商业，2层主要是办公，以上各层是住宅、办公等，屋顶局部为钢结构，与主体结构采用滑动连接。
本项目抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类，场地卓越周期为0.45s。本结构体系地下为框架剪力墙体系，基础采用梁筏式整体基础，并采用天然地基。地上结构为现浇钢筋混凝土剪力墙结构（局部少柱框架）结构体系，仅有6颗框架柱。
错层位置以剪力墙为分隔，首、二层（剪力墙加强区）层高均为5.4m且无错层，3层以上住宅层层高2.9m，3层以上办公层层高3.8m。错层高差最小为0.1m，最大为1.4m，其中高差小于0.6m的层数有7层，高差在0.6～0.9m间的有2层，高差在0.9～1.4m的有6层。楼层面积（住宅+办公）约为1700m2，其中错层的办公楼层面积约为640m2，即错层结构面积约占总面积的27%，所占比重较小。
2高层建筑错层结构设计楼板是传递和分配水平力的重要构件，由于楼板错层造成局部应力集中和剪力墙平面内、外短墙受弯等情况，于结构十分不利，在设计分析中需进行加强。
具体措施：
1）结构计算采用弹性楼板假定；2）剪力墙抗震等级提高一级；3）框架抗震等级按框架-剪力墙结构确定；4）抗震性能化设计及抗震构造措施详见第3节。
本建筑抗震设防类别为标准设防类，根据规范要求及抗震措施，地下1层至顶层部分剪力墙抗震等级取为二级，框架抗震等级取为一级。地下2层及地下3层主体结构抗震等级取为三级。错层区域墙体抗震等级为一级，并按中震不屈服复核配筋。结构重要性系数取为1.0。计算分析采用中国建筑科学研究院PKPM工程部编写的SATWE程序。整体计算情况如下：
1）结构主振型周期如表1所示。
表1前6阶结构振动周期
—— 周期/s 转角/（°） 平动系数（X+Y） 扭转系数
1 1.6051 122.17 0.72（0.20+0.51） 0.28
2 1.4424 60.23 0.73（0.20+0.53） 0.27
3 1.3116 177.59 0.69（0.67+0.02） 0.31
4 0.4308 146.00 0.62（0.43+0.19） 0.38
5 0.4072 76.62 0.89（0.06+0.83） 0.11
6 0.3425 2.64 0.62（0.59+0.03） 0.38
2）地震作用下的樓层剪力分布。
向最大剪力为29674kN，剪重比为2.25%，Y向最大剪力为28855kN，剪重比为2.38%，均小于规范要求的最小剪重比3.20%的要求需进行设计调整。
3）地震作用下的楼层位移分布如图3所示。地震作用下的楼层位移角分布如图4所示。X向最大楼层位移为37mm，最大层间位移为1/1250，Y向最大楼层位移为45mm，最大层间位移为1/1029，均满足规范要求。
2抗震性能化设计及抗震构造措施
性能目标是社会和业主期望的结构性能，包括两方面内容，即地震动性能指标和相应地震作用下结构抗震的性能目标。
建筑规范仅提供建筑物所应具有的“最低”要求的标准，对特殊结构应选择高于规范要求的性能目标。抗震结构设计中，抗震计算分析和抗震措施是两个不可分割的组成部分，要建立基于性能的结构抗震设计方法，不仅要提出确定结构地震作用的方法，而且要给出相应配套的抗震措施。
针对本项目的抗震技术措施如下：1）为延迟罕遇地震下错层处墙体的破坏，错层区域墙体按中震不屈服设计。并全高按约束边缘构件配筋。中震不屈服设计方法的含义是：水平地震影响系数最大值取为αmax=2.85×0.16=0.456；水平地震效应组合取考虑偶然偏心地震作用效应与双向地震作用效应的不利值；不进行内力的调整放大；构件承载力计算时材料强度取标准值。2）加强L型结构的端部剪力墙和阴角处核心筒剪力墙。3）错层位置区域剪力墙作为第一道防线应加强，墙厚除按规范要求外不小于250mm；4）端部（扭转位移最大位置）、拐角对轴压比高于0.25的墙肢应设置约束边缘构件。
3结语
从住宅小区高层错层结构的设计实践中可以知道：1）在高烈度地区的高层建筑应避免采用抗震性能不太好的错层结构。当建筑功能需要时，应采用平面规则的错层剪力墙结构体系，减小扭转影响。2）为保证竖向构件有足够的结构延性，应严格控制剪力墙墙肢轴压比和剪压比，错层区域墙体受力复杂，多数属短构件，延性能力不足，因此采用中震不屈服方法进行校核，保证剪力墙结构的抗震性能。中震不屈服设计是属于强度校核范畴，不考虑内力调整系数，也不考虑强柱弱梁调整，并且材料强度取标准值。3）抗震设计中除计算措施外，抗震构造措施也是不可忽视的重要手段，在错层结构中应对重要部位的构件轴压比作特殊要求，相应设置约束边缘构件提高结构的抗震性能。
参考文献：
[1]赵玉星，张晓杰.高层或多层建筑中错层的一种结构构造处理[J].工业建筑.2012（06）
[2]戴国莹.建筑结构基于性能要求的抗震措施初探[J].建筑结构.2013（10）
[3]郭剑飞，杨育人，刘秀宏.多高层错层结构设计中的若干技术措施分析[J].四川建筑科学研究. 2011（01）
【关键词】高层结构；错层结构；高烈度地区；刚度
1案例分析
某住宅小区7号楼及配套商业项目总建筑面积约66894m2。结构高度为70m，局部总高度为75m左右。地上分为住宅和办公两部分，其中住宅部分22层，办公部分17层，以错层形式连接，错层处未设缝。地下3层、地下2层主要是车库和机房，地下1层主要是车库和商业。首层主要是商业，2层主要是办公，以上各层是住宅、办公等，屋顶局部为钢结构，与主体结构采用滑动连接。
本项目抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类，场地卓越周期为0.45s。本结构体系地下为框架剪力墙体系，基础采用梁筏式整体基础，并采用天然地基。地上结构为现浇钢筋混凝土剪力墙结构（局部少柱框架）结构体系，仅有6颗框架柱。
错层位置以剪力墙为分隔，首、二层（剪力墙加强区）层高均为5.4m且无错层，3层以上住宅层层高2.9m，3层以上办公层层高3.8m。错层高差最小为0.1m，最大为1.4m，其中高差小于0.6m的层数有7层，高差在0.6～0.9m间的有2层，高差在0.9～1.4m的有6层。楼层面积（住宅+办公）约为1700m2，其中错层的办公楼层面积约为640m2，即错层结构面积约占总面积的27%，所占比重较小。
2高层建筑错层结构设计楼板是传递和分配水平力的重要构件，由于楼板错层造成局部应力集中和剪力墙平面内、外短墙受弯等情况，于结构十分不利，在设计分析中需进行加强。
具体措施：
1）结构计算采用弹性楼板假定；2）剪力墙抗震等级提高一级；3）框架抗震等级按框架-剪力墙结构确定；4）抗震性能化设计及抗震构造措施详见第3节。
本建筑抗震设防类别为标准设防类，根据规范要求及抗震措施，地下1层至顶层部分剪力墙抗震等级取为二级，框架抗震等级取为一级。地下2层及地下3层主体结构抗震等级取为三级。错层区域墙体抗震等级为一级，并按中震不屈服复核配筋。结构重要性系数取为1.0。计算分析采用中国建筑科学研究院PKPM工程部编写的SATWE程序。整体计算情况如下：
1）结构主振型周期如表1所示。
表1前6阶结构振动周期
—— 周期/s 转角/（°） 平动系数（X+Y） 扭转系数
1 1.6051 122.17 0.72（0.20+0.51） 0.28
2 1.4424 60.23 0.73（0.20+0.53） 0.27
3 1.3116 177.59 0.69（0.67+0.02） 0.31
4 0.4308 146.00 0.62（0.43+0.19） 0.38
5 0.4072 76.62 0.89（0.06+0.83） 0.11
6 0.3425 2.64 0.62（0.59+0.03） 0.38
2）地震作用下的樓层剪力分布。
向最大剪力为29674kN，剪重比为2.25%，Y向最大剪力为28855kN，剪重比为2.38%，均小于规范要求的最小剪重比3.20%的要求需进行设计调整。
3）地震作用下的楼层位移分布如图3所示。地震作用下的楼层位移角分布如图4所示。X向最大楼层位移为37mm，最大层间位移为1/1250，Y向最大楼层位移为45mm，最大层间位移为1/1029，均满足规范要求。
2抗震性能化设计及抗震构造措施
性能目标是社会和业主期望的结构性能，包括两方面内容，即地震动性能指标和相应地震作用下结构抗震的性能目标。
建筑规范仅提供建筑物所应具有的“最低”要求的标准，对特殊结构应选择高于规范要求的性能目标。抗震结构设计中，抗震计算分析和抗震措施是两个不可分割的组成部分，要建立基于性能的结构抗震设计方法，不仅要提出确定结构地震作用的方法，而且要给出相应配套的抗震措施。
针对本项目的抗震技术措施如下：1）为延迟罕遇地震下错层处墙体的破坏，错层区域墙体按中震不屈服设计。并全高按约束边缘构件配筋。中震不屈服设计方法的含义是：水平地震影响系数最大值取为αmax=2.85×0.16=0.456；水平地震效应组合取考虑偶然偏心地震作用效应与双向地震作用效应的不利值；不进行内力的调整放大；构件承载力计算时材料强度取标准值。2）加强L型结构的端部剪力墙和阴角处核心筒剪力墙。3）错层位置区域剪力墙作为第一道防线应加强，墙厚除按规范要求外不小于250mm；4）端部（扭转位移最大位置）、拐角对轴压比高于0.25的墙肢应设置约束边缘构件。
3结语
从住宅小区高层错层结构的设计实践中可以知道：1）在高烈度地区的高层建筑应避免采用抗震性能不太好的错层结构。当建筑功能需要时，应采用平面规则的错层剪力墙结构体系，减小扭转影响。2）为保证竖向构件有足够的结构延性，应严格控制剪力墙墙肢轴压比和剪压比，错层区域墙体受力复杂，多数属短构件，延性能力不足，因此采用中震不屈服方法进行校核，保证剪力墙结构的抗震性能。中震不屈服设计是属于强度校核范畴，不考虑内力调整系数，也不考虑强柱弱梁调整，并且材料强度取标准值。3）抗震设计中除计算措施外，抗震构造措施也是不可忽视的重要手段，在错层结构中应对重要部位的构件轴压比作特殊要求，相应设置约束边缘构件提高结构的抗震性能。
参考文献：
[1]赵玉星，张晓杰.高层或多层建筑中错层的一种结构构造处理[J].工业建筑.2012（06）
[2]戴国莹.建筑结构基于性能要求的抗震措施初探[J].建筑结构.2013（10）
[3]郭剑飞，杨育人，刘秀宏.多高层错层结构设计中的若干技术措施分析[J].四川建筑科学研究. 2011（01）