論退臺式建筑的結構設計

范  欣

(云南省建筑工程設計院   云南昆明  650041)

    隨著經濟的發展，人們對住宅建筑的要求也日益增高。退臺式建筑在滿足了人們對美的追求的同時，也大大增加了設計的難度。為了更好的滿足建筑的要求，需要在結構體系的選擇和結構構件的布置方面進行一些必要的分析。下面結合工程實例，簡要說明退臺式建筑在結構設計中應注意的一些問題。

    本工程位于昆明市的北邊，花園洋房分布在整個小區的外圍，建筑上采用了逐層退臺的方式，使得本來很普通的住宅結構設計變得復雜。

1.結構體系的選擇

    所有結構設計的第一步都應該是結合建筑條件建筑場地的特點來確定結構體系。結構體系的選擇既要滿足建筑物的功能要求，又要使結構體系合理、安全且節約造價。本小區的退臺式花園洋房層數為8層，底層為商鋪．上面7層為住宅。從商鋪以上，為了滿足建筑的立面要求和不同人群對房屋面積的要求，建筑物的每一層都從建筑的四個面有局部退臺，這就使得建筑的每一層平面都不相同，沒有標準層可依，大大加大了設計的難度。在結構選型過程中，由于建筑層數不多，高度不高且單棟面積也不大，我首先選擇了框架結構。但在隨后的結構體系布置過程中發現，由于建筑的退臺很多，且大部分退臺的尺寸均不在柱網上，如果選擇框架結構，就會出現很多轉換梁，而且從下到上每一層都出現轉換梁，就使結構體系顯得十分不可靠，而且造價也很高。如果靠設置柱子來解決退臺的問題，由于退臺層數較多，每次退臺都設置落底的柱子，就會使底層柱網十分的密集，不僅結構方案不合理，而且也直接影響了建筑物的使用空間。因此，在后來的設計過程中，為了解決上述問題，我選擇了剪力墻結構。在底層設置了較長的剪力墻，隨著每次退臺，剪力墻不斷沿退臺方向縮短，這樣既保證了結構豎向構件的連續，不會出現轉換梁，又滿足了建筑功能的要求。但由于底層剪力墻普遍較長，影響了底層商鋪的靈活分隔，因此在底層只做了一些面積較小的商鋪，而沒有大面積的商場。同時，由于底層剪力墻普遍較長，使得很多豎向構件的基礎發生粘連，加大了基礎設計和布置的難度。經過綜合考慮，最后認為剪力墻結構在本工程中是最為適用的。

2.結構構件的布置

    在選定結構體系之后，就應該來合理的布置結構構件。本工程由于退臺較多，所以在結構構件的布置上首先考慮的是如何合理的解決建筑退臺的問題。首先，在退臺尺度不大的情況下，應根據實際情況，盡量用懸挑梁來解決退臺問題。這樣就可以使豎向構件不必過多的受到退臺的制約，可以更為均勻合理的布置豎向構件。本工程中有一些尺度不大的如陽臺、露臺、廚房、廁所等功能房間就是通過懸挑來解決的退臺問題。在懸挑尺寸較大的地方，宜在與挑梁相連的剪力墻端部設置端柱，加強懸挑構件與豎向構件的連接，保證懸挑構件的安全。在退臺尺度很大或同一個地方出現連續幾層退臺的時候，靠懸挑構件就不能夠解決退臺的問題。此時，可以選擇在退臺的地方設置剪力墻，在每次退臺的時候不斷沿退臺方向縮短剪力墻，從而達到退臺的效果。在建筑物的頂層為了設置屋頂露天花園，往往會出現退臺尺寸很大的情況，豎向構件已被完全退完，而相鄰的豎向構件又離得較遠跨度較大，采用懸挑的方式不太可能。這時可已通過結構轉換的方式來完成退臺，由于已經到了頂層，轉換荷載只有屋面荷載，轉換層數也只有一層，只要合理選擇轉換柱的生根位置，嚴格按照規范設置轉換梁柱以及配置轉換梁柱的鋼筋，就能夠實現退臺的效果。

3.退臺式建筑在設計過程中應注意的一些問題

    本工程在設計的過程中發現了一些退臺式建筑所引發的特有且不是很常見的問題，但對于結構設計來說又是相對重要且容易被忽略的。F面是對這些問題的成因和解決辦法的一些分析，相信通過對這些問題的分析，會對退臺式建筑的設計起到一定幫助作用。

    1)由于本工程的大部分退臺是通過縮短剪力墻來實現的，這樣使得結構的豎向構件看起來是連續的，上一層的剪力墻雖然縮短了，但還是落在了下一層的剪力墻上。但是由于剪力墻的不斷縮短，使得剪力墻的邊緣構件變得不連續，上一層的邊緣構件落在了下一層的剪力墻的墻體上，如果是連續退臺的話，那剪力墻的邊緣構件也將是每一層都不連續。規范上并沒有對邊緣構件不連續的剪力墻做出什么特殊的規定。剪力墻的邊緣構件是剪力墻中剛度最大的部位，它由處在剪力墻的端部，對剪力墻的變形起到了很好的約束作用。如果剪力墻的邊緣構件在豎向上不連續的話，會對剪力墻的剛度產生不利的影響。因此，在本工程的設計過程中，把退臺產生的豎向不連續的剪力墻邊緣構件向下延伸了一層，既把上一層剪力墻邊緣構件的配筋向下延伸到剪力墻墻體內(N2)。這樣就保證了剪力墻豎向邊緣構件的連續性。

    2)在剪力墻結構的設計過程中，由于剪力墻的厚度一般不大，且長度較長，為了保證剪力墻平面外的穩定性，應盡量避免一字形墻的出現。在住宅建筑設計中，如果在建筑物內部  設置與長墻垂直的墻體作為翼墻，往往會影響住宅的使用功能，因此，一般是利用建筑外墻的窗間墻來設置剪力墻的翼墻。但在退臺式建筑中，建筑的外墻在不斷退臺，就使得剪力墻  的翼墻由于退臺而消失，形成了一字型的墻體。在本工程中，為了使墻體有一定的穩定性，特別是在建筑頂部剪力墻較短接近或成為短肢剪力墻的地方，在建筑退臺剪力墻翼墻消失后，在退臺剪力墻的端部利用窗間墻增設了翼墻，但此翼墻下部由于退臺無法落在豎向構件上，只能落在建筑物的外邊梁上，形成里局部的轉換。但此翼墻只是為了解決墻體穩定而設置的．并不是主要的承重構件，因此，轉換梁的截面尺寸和配筋也不會太大，尚在可接受的范圍內。如出現梁局部剪力過大，可以通過梁上部加掖的辦法來解決。

    3)由于退臺使得剪力墻層層逐漸縮短，應盡量保證在建筑頂部不出現短肢剪力墻，這樣就要求底部的剪力墻要有一定的長度，這樣退臺到頂部才能保證頂部剪力墻的長度。如過無法保證頂部不出現短肢剪力墻，就應該嚴格按照規范控制短肢剪力墻所占的比例和提高短肢剪力墻的抗震等級和構造措施。同時，由于退臺使得剪力墻逐層縮短，在設計過程中應注意控制層間剛度的變化，通過合理的結啕布置，控制好層間剛度比值，避免出現層間剛度變化過大。

    4)在退臺是建筑的設計過程中，土較容易犯的一個錯誤是建筑退臺部分會形成建筑物局部的屋頂，而在設計過程中往往在退臺這一層就把此屋頂也退掉，使得建筑物局部出現無頂的情況。因此，在設計過程中。要認真研究建筑圖，認清退臺范圍和退臺所在層數，應注意建筑圖中所反應退臺的層數應該是相對與結構的上一層，避免犯一些不應出現的錯誤。

    5)本工程在退臺過程中，大部分退臺的尺度都與房間的開間和進深不符，都是退到房間的中部附近。在設置梁時，就會在下層房間中部出現一根空梁，既影響房間的美觀和凈高，又影響燈具的布置。因此，在設計中設置此梁時，應將其上翻至與板底平．這樣就能避免空梁的出現。

4.結語

    退臺式建筑最為合理的結構方案應該是根據結構的柱網，逐跨的進行退進。這樣既避免了結構轉換的問題，又使得結構豎向構件連續，布置合理。但由于建筑的要求往往不能夠實現逐跨的退臺形式。上述利用縮短剪力墻來完成退臺的方式，避免了結構的轉換，使得結構豎向構件相對連續，但建筑底部豎向構件相對較長，嚴重影響了建筑底部的區域劃分和使用空間。除此之外，最常用的解決建筑退臺還有結構轉換的方式。結構轉換常用于建筑底部有大空間的要求(如停車場、商場等)且退臺次數不多的情況下，如應退臺次數較多而造成轉換次數過多，會給結構體系帶來十分不利的影響。總之，不同的結構體系對解決建筑退臺的問題都有自身的優點和弊病．在設計過程中，應根據建筑的不同使用功能和造型特點，合理的選擇結構體系，在滿足建筑結構安全可靠的前提下，盡可能的滿足建筑物各種功能的要求，提高建筑物的經濟美觀和實用性。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)