高层结构设计错层

高层错层住宅剪力墙结构设计随着我国建筑行业的不断发展，高层错层住宅成为现代化建筑行业的重要关注点之一。

为此，本文将着重针对高层错层住宅剪力墙结构设计内容进行分析与探讨。

标签：高层错层住宅；剪力墙；结构设计；分析与探讨近年来，我国高层错层住宅建筑不断增加，剪力墙结构成为高层错层住宅建筑中的主要应用形式之一，使应用空间更加灵活，简化设计流程与施工流程，提升建筑工程施工效率，降低建筑工程运行成本。

1、高层错层住宅中的错层结构相关资料显示，“错层结构”对高层住宅具有两方面的不利影响因数，一方面是由于楼板被划分成多个块状，楼板之间相互交错，增加错层构件的内力与形变力，降低楼板之间的协调能力；另一方面是由于楼板错层导致错层较差位置出现竖向短构件，错层构件刚度增加会导致通向受力出现内力集中现象，降低建筑物的抗震性能。

其中“短构件”所存在的问题主要表现在“多层框架结构”中，会降低建筑结构的抗震性能。

若将剪力墙运用在高层住宅中，使剪力墙成为抗侧力构件，具有规则性的搓成对其结构受力所产生的影响相对比较有限，但对两侧有错层连梁相连的墙体具有一定的影响。

建筑结构出现错层现象会增加结构抗侧刚度，若错层构件在整个结构构件中占据较大的应用比例，建筑物整体侧向刚度会随之增加，剪力墙结构抗侧刚度比框架结构的增加量小。

如果两个相互错层且相邻的楼板仅由两楼之间的墙或者是层柱进行连接，与平面刚度相对较大的楼板相比，错层墙或者是错层柱的弯剪刚度的值相对比较小，若结构处于受力状态，不同结构的两部分出现不协调变形想象，增加错层墙或者是错层柱的内力，因为，错层墙与错层柱的受力同错层墙与错层柱两端压力分布的均匀性有关。

2、高层错层住宅剪力墙上部结构设计2.1结构选型建筑结构中根据建筑功能分区的要求与需要，一个平层有两个层属于错数层，该设计结构被成为“错层结构”。

先要降低高层错层结构的竖向抗侧力结构不规则性，需要使建筑结构与建筑专业之间能够系诶套一直，禁止使用受力具有复杂性的错洞剪力墙。

带错层的高层建筑结构抗震设计研究摘要：随着建筑功能的多样化发展, 错层剪力墙结构在高层建筑中应运而生。

但错层结构属抗震性能相对不利的结构体系。

本文对错层剪力墙结构进行了整体结构分析，研究了错层剪力墙结构的抗震构造措施，结合工程实例表明，采用合理的构造措施,结构的抗震性能满足要求。

关键词：带错层；高层建筑；错层；竖向抗侧力；侧向位移；抗震随着人们生活水平不断提高,对居住环境的要求越来越高,建筑功能日益呈多样化的发展。

而错层式结构以其空间高低错落有致、使用合理、居住舒适等优点，在我国高层建筑已有很多应用实例。

但是错层结构是一种对抗震不利的结构形式,错层剪力墙结构使剪力墙形成错洞墙,导致结构刚度不规则，影响抗震效果。

为保证建筑物的安全使用，务必采取更严格的技术措施，满足建筑抗震的要求。

1 结构分析1.1 计算模型错层结构示例简图见图1。

其住宅部分、商业部分、错层部分抗震分析简图见图2。

图1 错层结构简图图2 错层部分抗震分析简图1.2 概念分析楼盖在竖向分析时，起着层间隔板的作用；在水平分析时，应保证抗侧力构件的协同工作。

但由于有错层结构的存在，使得楼板局部不连续，造成水平传力的不连续，形成高墙和矮墙混合的抗侧力体系，错层处的剪力墙应力集中。

1.3 计算分析鉴于错层结构的平面不规则而导致的竖向不规则的复杂性，在整体分析时，应采取有效的技术措施。

由于楼板的局部连续，为更真实考虑错层结构的楼板面内变形对抗侧力构件的影响，在整体计算时，采用局部弹性楼板模型，用弹性膜单元模拟弹性楼板。

弹性膜可真实反映楼板的平面内刚度，同时又忽略了楼板的平面外刚度。

在进行抗震分析时，应采用“总刚计算方法”。

“总刚计算方法”直接采用结构的总刚和与之对应的质量矩阵进行地震反应分析，它可准确分析出每层每根构件的空间反应，通过计算分析计算结构，可发现结构的刚度突变的部位，连接薄弱的构件。

中国建筑科学研究院抗震所等单位，做了两个错层剪力墙住宅结构模型，进行了振动台的试验。

错层结构的判定及避免错层的对策由于错层结构属于复杂高层建筑，《高规》有较严限制，结构成本迅速攀升，且《高规》对错层结构的界定较模糊，有必要对错层结构有清晰的认识，积极地寻找相应合理的对策，避免工程造价成本太高，以控制工程成本。

一、几种错层的规定及认识.1、一般认为，当楼层结构不在同一高度，当上下楼层楼面高差超过一般梁截面高度时应按错层结构考虑。

有文献认为一般梁截面高度为500，即高差超过500为错层。

2、《广东高规补充》规定9.4.4条，楼层板面高差大于相处楼面梁高，或板面高差小于相连处楼面梁高但楼板间垂直净距大于支承梁梁宽时称为错层。

3、北京院《建筑结构专业技术措施》P152页规定，如下图：（1）、楼面错层高度h0大于相邻高侧的梁高h1时，为楼面错层（图一）（2）、两侧楼板横向用同一砼梁相连，但楼板间垂直净距h2大于支承梁宽的1.5倍时，为楼面错层（图二）；（3）、当两侧楼板横向用同一根梁相连，虽然h2＜1.5b,但纵向梁净距（h0- h1）＞b时，为楼面错层（图三）；（4）、当较大错层面积大于该层总面积30%时，为楼层错层。

小结：第一种错层认识较模糊，稍比《高规》清晰一些，《广东高规补充》的规定义较第一种错层认识进了一步，但规定的后半句太严，且无错层面积例规定，有一块板下沉或上升都有错层的问题；北京院《建筑结构专业技术措施》则较为详细，具有可操作性，且北京地区大部分为8度区，广东地区大部分为7度抗震设防区，该条反而广东比北京控制严；二、避免错层结构的对策.1、大错层——由于建筑方案有其设计意图或市场卖点需求，故仅有如下措施；（1）、调整建筑方案。

此方法操作具有难度，要跟销售价格来定，若销售价位高，利润大则可不调整，若销售价位低，利润空间小，则应调整；（2）、将大错层调整为小错层。

规避错层结构的成本上升；（3）、通过设缝将错层部份隔开。

此方法在方案较难实现，若为裙房与塔楼局部错层，应设法设缝隔开；若塔楼中住宅错层，该部分较难实施；2、较大错层.《广东高规补充规定》及北京院《结构技术措施》对错层的定义，但错层在一定范围时可通过技术处理达到非错层结构的目的。

关于高层建筑错层结构抗震设计的探析摘要：近三十年来，随着我国科技水平的不段提升，有更多的建筑材料得到了升华，再加上人们研究出了更多新型的高效结构体系，创造出了更先进的施工技术和机械设备。

这些年来随着人们生活水平的不断提升人们对高档住宅的要求也更加迫切，舒适的居住环境、合理的空间布局、优美的住宅环境就成为了人们追求的对象。

关键词：高层建筑；错层结构；抗震设计；分析研究随着楼市的发展，人们传统的居住习俗正逐渐受到新潮理念的挑战，旧式的居住观念已被迅速发展的现代都市生活理念所替代，在住宅的品位和生活质量上人们已提出了一个相当高的要求，这种要求的提高也势必引起房型的变化，人们要求现在的房型功能更完善、分割更合理、私密性更强。

也就是人们对住宅的要求已从以前传统的实惠型向舒适性、小康性、超前性、休闲性、温馨型发展。

为此错层式住宅作为一种新概念房型在各地层出不穷，甚至有愈演愈烈的趋势，已经从独立式、联立式的低层住宅发展到多层，又由多层蔓延到高层。

1、高层建筑错层结构的特点错层结构属于复杂高层结构，之所以定义为复杂高层结构主要是因为以下特点。

1.1错层结构属于竖向布置不规则结构，在错层部位竖向抗侧力构件因计算高度不同而引起刚度突变；剪力墙结构错层后因建筑使用功能原因易形成错洞或叠合错洞剪力墙使洞口布置不规则；框架结构错层后形成长短柱混合的不规则结构，更加不利。

1.2由于楼板错层，故相当于错层楼板开大洞，楼板会受到较大的削弱而形成平面不规则结构。

1.3错层附近竖向抗侧力构件受力复杂，易形成许多应力集中部位。

且限于目前计算软件的能力尚无法进行精准计算，应根据结构概念进行构造加强。

1.4错层布局方式错层住宅的布局方式很多，常见的有左右错、前后错、双层错，但无论哪一种错层方式，建议每次错层高差控制0.3m～0.45m之间。

2、高层建筑中错层对建筑结构的不利因素在高层建筑中错层对建筑影响的不利因素主要存在于两个方面：一是楼板在分块时的错置，这样就会造成高层建筑在建筑过程中的错层构建结构产生内力，进而造成建筑结构变形，这样也就降低了楼板在整体结构的受力能力；第二方面主要表现在楼板错层，这样就会造成一些部位形成竖向的短构建，这样当建筑结构在同向受力的时候就会因为这些错层构建本身的刚度大而产生内力集中现象。

2022年第2期（总第410期）错层结构是因建筑不同部位而应用功能有别所采用的一种结构形式，一般要求上楼层楼面与错层的下楼层楼面高度差不小于常规框架梁截面高度，错层面积不小于该层面积的30%[1]。

由于错层结构的楼板不连续，构件内力分配及地震作用沿层高分布复杂，并且错层部位还会形成抗震不利的短柱、矮墙，使得错层结构设计比平层结构难度大得多[2]。

因此，本文对带错层的高层建筑结构设计进行了分析。

1错层结构的形式与优缺点1.1错层结构的形式根据应用情况，可将错层结构分成包含型、交叉型和混合型3种形式[3]。

包含型错层结构相邻两层的竖向构件呈包含关系，错层柱结构就是包含型错层结构，常用于门厅、设备房等部位。

交叉型错层结构相邻两层的竖向构件呈交叉关系，错层梁共柱结构就是交叉型错层结构，常用于展厅、会议室、教室等大开间房间及生产车间、仓库等工业建筑。

混合型错层结构是包含型错层结构和交叉型错层结构的混合体，多用于工业建筑。

1.2错层结构的优点错层结构被《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3）列为复杂高层建筑结构，结构设计上有许多难点，但作为一种结构形式也有平层结构不具备的优点：首先，使用错层结构使功能区域分布在不同平面层上，空间结构布局更加合理。

例如布置大空间客厅和小面积卧室，如果采用平层结构，将就卧室层高，客厅就会显得太矮而压抑，如果将就客厅高度，卧室又会显得太高，而采用复式结构上下层布置难以协调，又影响结构合理性，空间布局也难以做到美观。

其次，使用错层结构使功能分区更合理。

动静分区可以让用户更好地规划日常生活，也有利于保持静区的私密性，但复式结构动、静分区难以避免与上、下层住户的交叉影响，因为本层住户卧室顶板上面就是上层住户客厅的楼面，而错层结构能使户内外动、静分区彻底分开。

再次，方便管线布置。

《住宅设计规范》（GB50096）第5.4.4条（强制性条款）规定，本层卫生间不应布置在下层住户的起居室、卧室、厨房和餐厅上面，这对于复式结构来说协调比较困难，而错层结构能轻而易举化解这个难题。

高层建筑错层结构抗震设计的若干思考一、前言高层建筑错层结构的抗震设计是一项系统性、专业性较强的工作，其设计水平的高低直接关系到高层建筑的稳定性。

该项课题的研究，将会更好地提升错层结构抗震设计的实践水平，从而有效优化高层建筑的整体稳定性。

二、高层建筑错层结构的受力特点和影响因素1.高层建筑中错层结构的形成过程在高层建筑中采用错层结构是为了将室内空间更多样化，不仅要满足人们的住宅需求还要满足人们的视觉要求，在通常情况下一个单元内的几个房间在设有高层的几个层面上，当各个错层之间的高度不相同时，也就形成了各种类型的梁柱结合。

根据我国当前的设计风格来说，一般将错层结构分为三类，包括含型错层、交叉错层和混合型错层三种。

2.高层建筑错层结构的受力情况在高层建筑中的错层结构与普通高层中的框架结构的区别主要在于在错层中错开的楼层导致了在结构的一些部位形成竖向的短构建，这样就会将所有的受力都集中在一起，这样是不利于抗震的。

其主要原因是在同向受力时由于错层构件本身刚度较大，这样就会将内力集中。

所以说在进行高层建筑的时候要注重对错层结构中的短柱问题。

3.高层建筑中错层框架剪力墙结构的受力特点在错层框架监理墙的设计结构中，剪力墙主要承载水平力，在面对地震灾害的时候，错层框架中剪力墙的两道防线就可以将错层结构中的受力点进行改善。

三、错层结构的受力特点和缺陷1.受力特点首先是错层框架结构，他与框架结构的相比主要由于在错层出错开的楼层导致了在结构的一些部位形成竖向的短构件，使受力集中，不利于抗震。

主要的原因可能是在同向受力中由于错层构件刚度大，而产生内力集中。

在错层结构中，短柱问题应该得到足够的重视。

其次是错层框架剪力墙结构，错层框架剪力墙结构中的剪力墙承担了水平力中的一大部分，特别是在地震作用下，错层框架剪力墙结构有两道设防线，能够较好地改善错层结构的受力性育旨。

2.错层结构的缺陷错层对结构的不利影响主要源于两个方面：一是楼板分块错置，在错层构件中会产生很大的变形内力，从而削弱了楼板协调结构整体受力的能力；二是楼板错层，容易在某些部位形成竖向短构件，从而可能在同向受力中因错层构件刚度较大而产生内力集中。

高层建筑不规则结构设计导言在高层建筑工程设计中，结构布置不规则的情况不断增多，中央电视台、深圳发展中心、上海希尔顿饭店等高层建筑均属于其中典型，而为了保证这类高层建筑能够兼具视觉效果与较高的安全性及稳定性，不规则结构设计必须得到重点关注，本文研究具备的较高现实意义可见一斑。

高层建筑不规则结构设计类型划分结合国内外开展相关理论研究和实践探索，本文将高层建筑不规则结构设计类型归纳为平面不规则结构、竖向不规则结构以及其他不规则结构三大类。

1.平面不规则结构平面不规则结构可进一步细分为凹凸不规则、扭转不规则、楼板不连续，具体特征如下：（1）凹凸不规则。

凹凸不规则结构主要特征包括凸出过细、凹进过多、平面狭长。

凸出过细指的是一般情况下凸出部分长宽比在2.0以上，抗震设防烈度在Ⅷ度以上时该比值则在1.5以上；凹进过多指的是平面凹进一侧尺寸大于30%的相应投影方向总尺寸；平面狭长指的是平面长宽比在6.0以上，抗震设防烈度为Ⅷ度时该比值则在5.0以上。

（2）扭转不规则。

对于位移比大于1.2的高层建筑，可认为其存在平面扭转不规则。

（3）楼板不规则。

存在平面楼板不规则的高层建筑一般具备四方面特征，即楼层错层较大（如较大错层面积大于该层总面积的30%时）、采用细腰形平面、开洞面积在该层楼面面积的30%以上，以及有效楼板宽度在开洞凹入后不超过该层楼板典型宽度50%。

2.竖向不规则结构竖向不规则结构可细分为侧向刚度不规则、楼层承载力突变、竖向抗侧力构件不连续，具体特征如下：（1）侧向刚度不规则。

多种情况均可能导致高层建筑产生竖向不规则结构，如为了形成空旷房间，在结构顶部取消部分墙、柱；结构上部楼层，且上部楼层水平尺寸的90%大于下部楼层；当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度1与房屋高度之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸不宜小于下部楼层水平尺寸的75％；楼层侧向刚度小于其上相邻三层平均值的80%，或小于相邻上部楼层70%。

高层建筑错层结构设计的若干思考一、错层结构的定义《高规》中针对错层结构有专门章节进行阐述，除对错层部位进行详细规定外，尚对错层结构的最大适用高度加以控制。

但在实际工程中错层类型多，情况复杂，某些错层较小的结构可不视为错层结构。

虽规范无明确说法，根据相关资料可按以下原则把握。

1.错层标高相差不大于普通框架梁的截面高度。

2.错层面积较少，不大于该层面积的30% 。

3.平面規则的剪力墙结构，当纵横墙体能直接传递各错层楼面的楼层剪力（此时整个结构更要力求刚心质心尽量重合）。

以上几种楼板错层不属于错层结构.最大适用高度可以不受《高规》10.l.3 的限制。

但错层部位仍应按规范采取加强措施。

二、错层结构的特点1.错层结构属于坚向布置不规则结构，在错层部位竖向抗侧力构件因计算高度不同而引起刚度突变；剪力墙结构错层后因建筑使用功能原因易形成错洞或叠合错洞剪力墙使洞口布置不规则；框架结构错层后形成长短往混合的不规则结构，更加不利。

2.由于楼板错层，相当于错层楼板开大洞，楼板会受到较大的削弱而形成平面不规则结构。

3.错层附近竖向抗侧力构件受力复杂，易形成许多应力集中部位，且限于目前讨算软件的能力尚无法进行精准计算，应根据结构概念进行构造加强。

三、错层计算要点1.错层结构的模型输入（1）错层高度不大于框架梁梁高时，合并为一个标准层输入。

（2）错层高度大于框架梁梁高的单塔错层结构，分开两个标准层输入，看到什么就输入什么，不要加虚梁等。

（3）错层高度大于框架梁梁高的多塔错层结构，在PMCAD建模时不按错层输入，在SATWE里通过修改层高实现错层计算。

（4）局部楼板错层的，指有夹层的情况。

当夹层很小时不输入，只记夹层荷载；当夹层面积很大时，则以新建标准层输入。

2.错层结构的计算（1）错层结构属于复杂多高层结构，抗震设计时宜计入"双向地震作用"，若为高层则应考虑"偶然偏心"的影响，复杂高层结构，双向地震必算。