【摘要】本文笔者结合实践经验，以高层错层住宅为研究对象，讨论了结构错层对剪力墙结构的影响。同时结合住宅工程实例。对错层剪力墙结构的结构方案、结构计算、抗震措施作了详细介绍。
【关键词】高层住宅；错层结构；剪力墙结构；抗震措施
【中图分类号】TU973.16【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2015）07-0151-01
1.错层结构的相关理论探讨
依据规范及相关参考文献理论总结：对于错层结构，一般认为其不利的因素主要存在两个方面：一是由于楼板被分成数块，且相互错置，在错层构件中产生很大的变形和内力，削弱了楼板协调结构整体受力的能力；二是由于楼板错层，使得错层交接部位形成竖向短构件（如框架结构中的短柱），可能在同向受力中因错层构件刚度大而产生内力集中，不利于抗震设计。短构件问题主要是针对多层框架结构，其不利于抗震的震害表现也多出现在多层框架中。对于以剪力墙为主要抗侧力构件的高层住宅，规则的错层对结构受力的影响有限，影响主要在于两侧有错层连梁相连的墙体。结构的错层会增大结构的抗侧刚度，错层构件在结构整体中所占的比例越大，则整体侧向刚度增加幅度越大，但剪力墙结构抗侧刚度增加的幅度相比于框架结构要小。如图1所示，相互错层的相邻楼板A和B仅由中间的错层柱或墙相联系，相比较平面刚度极大的楼板，错层柱或墙的弯剪刚度是个极小值，当结构受力时，结构两部分将产生不协调变形，可能会在错层柱或墙中形成较大的内力，错层柱或墙的受力与两部分的均匀性有关。错层剪力墙结构的试验研究表明Ⅲ，由于错层剪力墙结构整体成弯曲破坏.根据振动台试验和静力试验破坏结果，错层剪力墙结构与一般剪力墙结构无大的区别。由此可知，错层对剪力结构体系得影响有限，错层剪力结构通过结构的合理布置和结构措施的加强，可以满足抗震设计的要求。
2.工程实例
2.1工程概况
郑州高新区地矿综合楼矿产研发中心1#、2#楼住宅小区位于该市高新区，根据其功能要求为错层剪力墙结构。该工程建筑平面布置为一字型，建筑物长度约为69m，宽度约为12.6m，建筑主体高度52.1m，共18层，加上屋顶以上塔楼的高度后，建筑的总高度为55.8m，高宽比为4.43。规范要求，钢筋混凝土剪力墙结构伸缩缝最大间距为45m，综合考虑变形缝设置要求，该建筑变形缝宽度取200mm，将建筑物分成A、B、c三个单元，如图2所示（阴影处为错层区域）。建筑剖面图见图3，住宅标准层层高为2.9m，上部结构各标准层与错层之间相差1.45m。该工程为丙类建筑，建筑场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第二组，场地特征周期为Tg=0.40S，罕遇地震作用的水平地震影响系数最大值为0.72。计算时基本风压按50年重现期取0.45KN/㎡。
2.2计算模型
该工程被变形缝分成A、B、C三个单元，其中A和C单元对称，因此我们只需建立A和B两个计算模型进行计算。按照《高规》复杂高层建筑结构设计中的错层结构结构相关要求，错层两侧宜采用结构布置和侧向刚度相近的结构体系。错层结构中，错开的楼层应各自参加结构整体计算，不应该并为一层计算。本工程采用现浇剪力结构体系，计算软件以STAWE为主进行结构计算，以PMSAP进行校对。建模时图3所示各标高处均按独立的计算标准层输入模型，按实际标高组装，错层处剪力墙厚度取250mm，与之相连的墙体厚度也取250mm。文献指出，错层剪力墙结构设计时墙体应尽量带有较大的翼缘，一是可以增加墙体的稳定性，二是增加了墙体的抗震承载能力和延性，对抗震有利。所建模型中墙体都带有较大的翼缘，以增强墙体的稳定性和抗震性能。文献指出，在进行结构的动力特性分析时，分别采用弹性楼板和刚性楼板模拟结构的错层楼板，发现两种计算方法的结果差异不大。振型分解反应谱分析结果表明，结构在常遇地震作用下错层位置楼板会产生局部应力集中现象，而位移、基底剪力等指标均满足规范抗震要求。设计中用SATWE和PMSAP计算时，分别考虑错层楼板为刚性楼板和弹性楼板，发现计算结果确实差异不大。
2.3计算结果
两种程序的计算结果相差不大，为结构设计提供了保障。
2.4抗震构造措施
对于错层剪力墙结构，《高规》中指出，错层处平面外受力的剪力墙截面厚度抗震设计时不应小于250mm，并应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱；抗震等级应提高一级采用。错层处剪力墙的混凝土强度等级不应低于C30，水平和竖向分布钢筋的配筋率抗震设计时不应小于0.5％。本例参考了大量的相关文献及其规范的要求，在建筑专业允许的前提下，设置变形缝，将建筑分为三个部分进行设计，减小结构的扭转效应。在错层处的剪力墙加厚，厚度取250mm，并让墙体带有较大的翼缘，增强墙体的延性和稳定性。错层处剪力墙抗震等级提高一级，按二级考虑。混凝土强度等级在底部加强区为C35，上部为C30。
3.结论
需要注意：（1）错层结构造成平面楼板不连续，竖向构件应力集中，是一种对抗震不利的结构形式，但错层对剪力墙结构体系的影响有限，错层剪力墙结构通过结构的合理布置和构造措施的加强，可以满足抗震设计的要求。（2）错层剪力墙结构的设计中，考虑结构概念设计，合理的布置结构平面，采用相应的抗震构造措施，可以很好的保证结构的安全性，确保收到良好的经济效果。
参考文献
[1]魏雅丽.《某高层建筑错层剪力墙结构设计[J]》.国外建材科技，2006
[2]尹保江，龚思礼，程绍革等.《高层建筑中错层剪力墙结构的试验研究[J]》.建筑科学，1999
作者：董朝旭 单位：郑州市天友建筑设计有限公司
