错层结构设计应注意的几个问题
房屋建筑室内空间为了满足不同功能的需要，通常会应用到错层结构。房屋建筑错层结构设计水平的高低直接关系到房屋建筑结构的安全性，因此必须高度重视错层结构的设计。对于错层结构设计现主要是指错层框架结构，其他类型错层以后再叙。由于错层的原因，内力和变形的计算较为复杂。但是利用结构力学的基本知识，并引入适当的假定后，仍然可以对其进行手算。根据串联柱和并联柱的概念，并且引入虚梁的方法，让复杂的设计变为简单。楼层若干平行柱通过刚度无穷大楼板相连，则为并联柱（见下图一），其总侧移刚度为
，承受相同剪力的柱被称为串联柱（见下图二），其总侧移刚度为
。利用并联、串联并设虚梁方法可以计算错层柱的抗侧移总刚度。
以上错层框架结构总抗侧刚度计算非常简单，方便估算（见图三）。
错层结构由于楼板的错层导致了同层的楼板在错层处不连续，结构在水平荷载和地震作用下，产生很大的水平剪力。由于错层的存在，错层部位往往容易形成应力集中，使结构的整体抗震能力下降。此外错层结构的受力复杂性表现为错层处竖向结构均为短构件，特别在地震作用下错层处的短构件易发生脆性的剪切破坏。笔者结合咨询设计过的一些错层框架结构，总结出错层框架结构设计应注意以下几个问题，现与大家一起分享。
设计地震区的房屋建筑时，应尽量避免采用错层结构。当房屋不同部位因功能不同而使楼层错层时，应尽量采用防震缝。这就是我们所说“放”的思路。沿错层处将结构划为两个或两个以上的独立结构，使每个独立的结构单元不出现错层现象，如下（图四）。
（1）提高错层柱的抗震等级，使错层柱的纵向钢筋和箍筋的配筋量加大，是安全储备增加，延性性能也得到改善。详见《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.4.4条第2款的有关规定。 当结构的错层无法避免时，可采取以下措施增加错层框架柱的延性，增大错层柱的剪跨比，或者减小错层柱的弯矩和剪力，防止错层柱发生脆性破坏，改善错层框架的受力性能：
（2）将错层柱全柱范围内的箍筋加密，改善错层柱的脆性。详见《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.4.4条第1款的有关规定。
（3）当错层柱的截面尺寸较大（一般大于800x800）时，沿两个方向的中线设缝，将截面一分为四（见下图五）。使其在保持截面承载力不受影响下，增大柱的剪跨比，改善错层柱的脆性。
4）当错层高度较小时，在梁端加腋，使建筑上有错层，但结构上无错层。
（5）适当增加非错层柱的截面尺寸和适当减少错层柱的截面尺寸。运用“加法”和“减法”的思想，通过增大非错层柱的刚度来降低错层柱的弯矩和剪力，改善错层柱的受力。
（6）在错层框架结构中增加剪力墙或者增加支撑来承受水平力，减少错层柱承受的水平荷载。
最后还要提醒下设计师注意的是：对于错层结构，应合理计算结构的扭转位移比，必要时应根据实际楼层关系采用手算复核。PKPM、YJK软件依据计算楼层自动计算的扭转位移比往往是不准确的，一般情况下，应根据实际楼层情况手算复核。
