高层住宅结构设计范文

高层住宅结构设计篇1

关键词超高层住宅，时程分析，屈服判别，动力弹塑性分析

工程概况

宏欣豪园项目位于深圳市福田中心区，该工程由4栋45层的超高层住宅塔楼组成，地上1层为商业裙楼，地下3层为地下室，屋顶结构高度为139.54米。A塔楼平面尺寸为33.85x21.65米； B塔楼平面尺寸为31.85x20.75米； CD塔楼平面尺寸为53.45x21.7米； E塔楼平面尺寸为43.75x21.9米。各层层高分别为：地下-3层、-2层、-1层分别为5.2米、4.0米和4.5米，1层5.0米，2层6米，标准层3米。

高层塔楼与裙房的地下室连为一个整体，从地面开始通过设抗震缝把整个建筑分为五个结构单元，其中A、B、E栋高层塔楼各为一个单元，CD栋合为一个单元，裙房分为一个单元。塔楼与裙房间的抗震缝缝宽100mm，A、B座塔楼之间的抗震缝缝宽350mm。

结构设计思路及超限情况判别

本工程地处深圳市，该地区的特点是风荷载大、地震作用相对较小，因此提高结构的抗侧刚度是结构设计的关键。根据以上特点和住宅建筑的功能要求，采用了经济适用的钢筋混凝土剪力墙结构体系。

设计之初，依据《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构技术规范》，对建筑进行了高度、平面规则性、竖向规则性检查。本工程平面和竖向规则，但建筑高度大于120米，属于高度超限结构。

结构整体计算和分析

弹性计算结果

设计使用美国 CSI公司开发的ETABS、中国建筑科学研究院编制的SATWE、PMSAP软件对整体结构的自振特性进行了分析计算，几种软件计算结果较为接近，结构的主要振型以平动为主，ETABS计算的T1=3.18S，T3=2.70s，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比小于0.85，满足《高规》的要求。

风荷载及小震作用下的结构反应计算是结构设计中的重要内容，本工程结构在风荷载及小震作用下结构最大的层间位移角分别为1/2199和1/1526，小于规范要求的1/800，满足规范限值。

根据《高规》的要求，B级高度高层建筑最大水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均 值的1.2倍，不应大于该楼层平均 值的1.4倍。本工程在偶然偏心的地震作用下结构有部分楼层的位移比和层间位移比超过1.2，但均没超过1.4，层间位移比的结果说明结构具有较好的抗扭刚度。

地震作用下楼层剪重比同样是结构整体分析时需要分析的重要内容。《高规》、《抗震规范》对在7度区的结构的剪重比的要求：X方向应大于1.6%，Y方向应大于1.6%，不满足《抗震规范》(5.2.5)验算要求的，应调整地震剪力系数。由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3s的结构，采用振型分解反应谱法计算得到的水平地震剪力可能偏小，出于对结构安全性的考虑，规范规定了不同设防烈度下楼层的最小剪重比。由于本工程前三个振型的周期接近或大于3s，所以底部的地震剪力计算偏小，需要根据规范要求调整地震剪力系数。

《高规》4.4.3规定B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%，比《抗规》的要求更严格。楼层的受剪承载力不仅与竖向构件的截面、材料强度、轴力大小等有关，还与剪跨比即层高有关。因此，墙厚的变化及所配钢筋的减少，随着楼层逐渐降低的混凝土标高，轴压力的减少及层高的突变，都会导致受剪承载力的改变。顶层刚度突变主要是由于复式楼层竖向构件截面减小或去除造成的。计算结果表明，层间剪力均满足规范要求，与规范限值相比有一定的富余。

弹性时程分析

采用安评报告所提供的三组人工合成地震波的加速度时程曲线（USER1、USER2、USER3）选出其中1条影响较大的场地人工波，另加两条天然波，考虑双向水平地震作用，同一组地震波的两个水平分量加速度比值取1:0.85。通过对结构的弹性时程分析结果可以得到：(1) 每条时程曲线计算所得结构基底剪力均大于振型分解反应谱法的65%，三条时程曲线计算所得结构基底剪力的平均值均大于振型分解反应谱法的80%，地震波的选择满足规范要求；(2) CQC法的层间剪力曲线基本能包络所选的三条地震波对应的平均层间剪力曲线，但在结构顶部少数楼层，CQC法的地震剪力偏小，说明设计反应谱在长周期阶段的人为调整以及计算中对高阶振型的影响估计不足，施工图设计将对顶部楼层的地震剪力进行调整，满足对时程分析法的内力包络。

中震不屈服分析

由于本塔楼为超限结构，为确保结构的安全可靠，进行了在中震（设防烈度）下的抗震计算，使这些重要的抗震构件（剪力墙、柱、连梁和框架梁），在中震作用下不屈服。

采用空间三维有限元模型固接于地下室顶板，调整地震作用参数进行计算。中震不屈服验算是根据极限状态和小震设计下得到的配筋，计算各主要构件的屈服承载力（按材料的标准值计算），并与中震下的效应组合进行比较，确定构件的状态。若组合效应小于屈服承载力，表示构件未屈服，否则表示此构件屈服。

计算结果表明，有一部分框架梁及连梁在中震时屈服，因此需对该部分构件配筋进行调整。

钢筋混凝土剪力墙采用N-M包络线与内力组合效应的比较确定构件的屈服状态。计算结果表明剪力墙的受弯和受剪承载力满足中震不屈服求。剪力墙的受弯富余系数随楼层数上升逐渐增大。受剪安全系数随楼层数上升逐渐减小。

通过中震不屈服分析和判断可以清楚的看到，结构体系中竖向构件在中震作用下没有发生屈服。连梁有部分进入弯曲屈服状态，但没有发生剪切破坏。框架梁有少数进入弯曲屈服状态，但没有发生剪切破坏。通过调整连梁和框架梁的配筋和对部分连梁截面调整，使主要水平构件不进入屈服。

这从设计上保证了中震不屈服概念的具体落实，也体现了地震中各构件的屈服顺序基本上是首先是连梁屈服，其次有部分框架梁屈服，而竖向构件则没有出现屈服的情况。

动力弹塑性分析

《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13条规定：B级高度和复杂的高层建筑结构宜进行罕遇地震下的弹塑性静力或动力分析。因此，我们针对本项目结构进行了弹塑性动力时程分析的专向研究。

非线性动力时程分析是进行结构非线性地震反应分析比较完善的方法。这种方法可以准确展现结构高振型的影响, 也能够正确地自动地对多向地震输入的效应进行迭加及组合。动力弹塑性时程分析方法直接模拟结构在地震力作用下的非线性反应，将结构作为弹塑性振动体系加以分析，直接按照地震波输入地面运动，通过积分运算，求得在地面加速度随时间变化期间内结构的内力和变形随时间变化的全过程。

在进行弹塑性动力时程分析前对结构非线性模型（以下简称ABAQUS模型）的各主要弹性性能指标与ETABS弹性模型结果进行了对比分析。在考虑P-Δ效应时，ABAQUS程序能够同时考虑几何非线性与材料非线性。结构的动力平衡方程建立在结构变形后的几何状态上，因此P- 效应被自动考虑。

结果显示非线性模型和弹性模型吻合的比较好，能够很好的反映结构的各项性能表现。因此可以用作罕遇地震下的动力分析。

（1）结构总质量：

ETABS模型：57.69万吨（DL+0.5LL）；ABAQUS模型：57.49万吨（DL+0.5LL），模型的质量误差约为1%。

（2）自振周期与振型

对ABAQUS模型和ETABS模型的前6个振型、周期及变形形状进行了对比，结果显示，ABAQUS弹性模型与ETABS弹性分析模型的动力特性是一致的。

通过以上对比，可以认为用于罕遇地震作用下的结构动力弹塑性时程分析的计算模型是准确的。

通过弹塑性动力分析，得出如下结论：（1）罕遇地震作用下，连梁在t=5.4s时开始进入弹塑性工作阶段，分析结束时刻连梁的塑性发展得比较充分，对结构的抗震有利。剪力墙在t=6.6s时进入弹塑性工作阶段，晚于连梁。（2）罕遇地震作用下，结构位于中下部的剪力墙出现了中等程度的损伤，但剪力墙中钢筋基本未出现屈服；（3）罕遇地震作用下，结构中的连梁在罕遇地震双向输入作用下出现损伤程度较为严重，起到了一定的耗能作用，部分连梁钢筋进入屈服阶段；（4）罕遇地震作用下，结构最大层间位移角小于规范限值；（5）顶部中下部楼层楼板在罕遇地震下损伤情况较为明显，可能需要适当加大楼板配筋；（6）该结构具有良好的抗震性能，能够抵御7度大震地震波（峰值加速度220gal），能够实现“大震不倒”的性能目标。大震下，结构能达到抗震性能设计目标D级。

结论

本文介绍了深圳宏欣豪园项目E栋塔楼的结构设计内容，包括弹性小震场地谱、规范谱分析，时程分析，中震不屈服分析及动力弹塑性的计算分析，通过对计算结果的分析比较，证明了主体结构在承受水平荷载和竖向荷载的作用下，能够完全满足承载力的使用要求及正常使用极限状态下的变形要求，保证了各构件的正常使用和整个结构的安全、经济可靠。本文有关设计的思路可为低地震烈度、高风荷载地区超高层住宅的结构设计提供参考。

参考文献

[1] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3―2002.中华人民共和国行业标准，2002

高层住宅结构设计篇2

关键词：高层住宅，结构设计，结构体系

Abstract: with the development of China's construction business, modern city is standing tall buildings everywhere, for the structure of the high-rise residential design scheme is endless. In the high-rise residential development construction project, the structure design is very important in the period of a link, and high-rise residential planning and construction closely related. The author combined with years of the worked experience, for high-rise residence in the design of structure of the existing problems are analyzed, and puts forward some countermeasures.

Keywords: high-rise residential, structure design, structure system

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

随着现今社会经济的发展，城市高层建筑的设计风格也各式各样，但是这也给高层住宅结构的设计带来了很多新的问题。在高层的建筑结构设计时，不仅仅要注重外形的美观，更要考虑其承担荷载的能力以及内部空间的组织。同时，也要综合考虑建筑施工和造价这方面的因素，进而设计出经济实用又符合现代化设计的城市建筑。

一、高层住宅结构抗风与抗震的设计

高层住宅结构的层数越高，其刚度就越差，其受到风力和地震力的影响也就越强。严重时，可引起高层住宅的侧位移，也就是说，虽然建筑没有完全倒塌，但是在风力和地震力的影响下，会毁坏其内部的分间墙、装修以及设备等，甚至可能导致局部倒塌或引发火灾。由此可见，抗风和抗震设计对于高层住宅结构是非常必要的。

1．高层住宅结构抗风的设计

在高层建筑结构的设计中，首先，要保证结构具有足够的强度来承受风荷载对其产生的内力，以及很好的结构刚度，以保证在巨大的风荷载的作用下，很好地控制水平移位。其次，要选择科学合理的高层住宅结构外形，以减少风对其的作用力，选择圆形或正多边形最佳。另外，要尽量采用对称的平面形状，避免高层住宅结构由于风荷载过大而总体产生偏心扭曲。最后，要合理设计高层住宅的外墙玻璃以及其他装饰品，避免风荷载索引的局部破坏。

2．高层建筑结构抗震的设计

为了保证高层住宅的抗震性能，在进行高层住宅的结构设计时，首先，要避开不理的建筑场地，选择合适的施工地点，并采取相应的预防措施，提高低地基的稳定性。同时要选择能够有效地适用于抗震的结构体系。其次，不知高层住宅平面时，要尽量简单、有规则性以及很好的对称性，防止电梯间的偏置，减少扭转的影响。

3．提高高层住宅结构设计的抗风和抗震性能的措施

首先，如果采取的是剪力墙结构，那在高层住宅结构的顶层、底层、山墙、内纵墙的端开间的配筋率至少为0.25%。在这些易受温度影响的部位，提高其配筋率。其次，在高层住宅的顶层，比较容易受到阳光的直接照射，所以要尽可能降低屋面板的温度，将顶层局部划分为几部分，减少每段的长度。最后，在相对较长的结构单元中，留出一定距离的混凝土后浇带，以便于混凝土的自由收缩，提高其承受温度的能力，同时也以使用建筑纤维等技术措施。

二、高层住宅结构类型介绍

1．剪力墙结构体系

剪力墙结构是高层住宅结构中一种比较常用的体系，其主要是将框架结构中的梁柱用钢筋混凝土墙板来代替，一般用钢量比框剪结构少，用一系列的剪力墙相互交错，来承受竖向承重和抵抗水平力。由于受到来自竖向和横向的共同作用力，因此，剪力墙结构的平面布置通常采用平面双向或多项式布置，剪力墙的建筑材料主要有砌砖以及钢筋混凝土。墙体的刚度相对于其他结构体系来讲很比较大，非常有利于高层住宅结构的抗风和抗震性能，常用于四十层以下的高层住宅结构中。但是这种结构也有些不足之处，尽管结构有很强的整体性，但是制约了平面的布局。

2．框架剪力墙结构体系

这种体系主要是由剪力墙结构和框架结构相结合组成的。由于剪力墙结构主要受到水平侧力，而框架结构主要受到竖向的作用力，这样就可以各取其长，进行合理的分工。这种结构主要以框架结构为主，将剪力墙结构布置于高层住宅的周边、电梯间以及平面形状变化较大的位置作为辅助，主要适用于二十五层以下的高层住宅结构。剪力墙框架结构可以极大地降低建筑自身重量，同时建筑内部又有很大的空间灵活性，因此受到广泛应用。但是这种结构体系也存在不足之处，结构刚度不是很强，进而导致抗风和抗震能力就比较低。其中框架柱的应用使得在室内会有框架柱露出，影响室内美观的用户的使用。

3. 筒形结构体系

在设计超过三十层以上的高层住宅结构时，要充分考虑其所受到的巨大侧力，在现有的几种高层住宅体系中，只有筒形结构的刚度比较大，中央设有井筒，同时与周围的框架很好地结合，这样就能够形成极强的抗侧力结构体系。这种高层住宅结构的内隔墙都是轻质墙，外墙为围护墙，在内外筒之间就可以对家具以及辅助设备进行自由分隔、灵活布置。

三、高层住宅的基础形式的选择

随着社会经济的快速发展，房产开发商更加注重投资成本低且经济收益较好的高层住宅，因此，结构设计方案的合理直接影响到住宅的造价。在对高层住宅的基础类型进行选择时，要从整体进行分析，选用整体性能较好的结构，以及能够充分满足建筑地基的承载能力，以便设计出具有很高的安全性以及经济的设计方案。

在选择基础形式时，要注重对地基类型、结构类型、建筑的荷载以及具体的施工情况等因素进行详细的分析，来慎重的进行选择。高层住宅的基础形式主要有箱型基础、桩基、钢筋混凝土筏形基础、十字交叉基础以及条形基础等。

通过以上的分析，静压预先灌注桩基础形式在人口相对稠密的失去和施工现场周围进行高层住宅的建筑时，具有很好的应用优势。对于其弊端可以采用局部引孔以及其他的有效施工措施进行克服。随着科学技术的迅猛发展，在高层住宅的结构设计中，会涉及到很多方面的因素，设计师要对高层建筑结构设计中的问题进行分析，并不断的探索，充分改进和完善高层住宅的结构设计。

总结：

高层住宅结构的设计相对于其他结构具有一定的复杂性，尤其是在抗风和抗震性能的设计，因此，对一些相关数据进行详细的分析和计算是非常必要的，也能为高层住宅结构提供有效的设计依据。同时，要重视结构设计的理念，结合实际情况，全面综合地考虑结构设计的安全性和可靠性，进而设计出科学合理的高层建筑结构设计方案。

参考文献：

[1]于险峰．高层建筑结构设计特点及其体系[J]．建筑技术，2009（24）.

[2]赵西安．现代高层建筑结构设计[M]．北京：科学出版社，2004.

高层住宅结构设计篇3

关键词：高层建筑；转换层；上部结构；框支柱设计

1 工程概况

某工程采用框支剪力墙结构，地下1层，地上33层，建筑高度为99.70m。地下室作为停车库，1～3层为商场；第4层为设备转换层；5层及以上为住宅楼。当地抗震设防烈度为6度，场地土类别为Ⅱ类；按100年重现期计算的基本风压值0.35kN/，地面粗糙度C类。

2 上部结构设计

2.1抗震等级的确定

根据建筑平面使用功能要求，采用框支剪力墙结构形式。转换形式为梁式转换，转换梁板位于4层顶，为高位转换层建筑。抗震等级为框支框架一级，剪力墙底部加强部位一级，剪力墙非底部加强部位三级。建筑结构安全等级二级；设计基准期50年；结构设计使用年限50年。

2.2 上部与下部结构的调整

本工程的结构设计特点在于根据建筑功能要求设置的设备层层高仅为3m，使得转换层的侧向刚度均较大于相邻以下三层和相邻上层的侧向刚度，从而在结构计算分析中需解决以下问题：

2.2.1 如何使高位转换时转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比满足《高规》附录E的要求；

2.2.2 一层～三层的各层侧刚度比（本层侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值）需满足《抗规》表3.4.3-2规定；

2.2.3 经计算分析，最大转换梁截面为1300x2500，最小为1000x2000，形成框支柱的剪跨比小于1.5。根据《高规》第6.4.2条注3，剪跨比小于1.5的柱，其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。

由于本工程的一层～三层作为商场，业主要求尽可能的减少上部住宅的落地剪力墙数量，以保证使用空间，给结构设计增大难度。为保证主体结构竖向刚度均匀，使转换层上下刚度接近，避免刚度突变形成薄弱层并且满足《高规》附录E第E.0.2条和公式规定，抗震设计时等效侧向刚度比宜接近1.0且≤1.3。因此采取以下措施解决上述的问题，具体措施包括以下几个方面：

（1）转换层上部在剪力墙满足《高规》规定的各项控制参数前提下，尽量减少数量，增大结构洞口，降低连梁高度，以减少上部楼层的侧向刚度。

（2）与业主和建筑专业协商降低一～三层的层高，由原层高5.1m，4.2m，4.2m改为4.8m，3.9m，3.9m；以增大转换层下部各层的侧向刚度。

（3）增大转换层以下各层墙体厚度。转换层以下各层均按一层厚度取值为350～450mm厚，转换层减小为300mm厚，上部为200～250mm厚，避免刚度突变；在一～三层周边将部分砖墙改为剪力墙（新增，与上部剪力墙不对应）以提高剪力墙的数量并增大侧向刚度。

经调整后，转换层上、下刚度比均满足《高规》附录E的要求；一～三层的各层侧刚度比亦满足《抗规》表3.4.3-2规定。

2.3 设备转换层的设置

为避免出现剪跨比小于1.5的框支柱，对设备转换层的设置提出多个结构方案进行比较：

设备转换层采用轻钢结构体系，在主体结构完成后再施工；不考虑该层参与主楼的整体计算分析。则转换层的实际层高为6.9m。经计算分析，转换层的侧向高度在保证建筑功能要求的前提下无法满足 《高规》附录E第E.0.2条中 “当转换层设置第二层以上时，计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6”。

直接加高设备层层高为4.6m以满足框支柱剪跨比大于等于1.5。这样，建筑总高度大于100m，无法实现。

确定设备转换层层高为3m。对剪跨比小于1.5的框支柱采取特殊构造措施。这样，最终采用方案。

由于目前国内并没有对剪跨比小于1.5的框支柱进行专门研究的规范和资料，因此结构设计时采用几点措施来提高框支柱的抗震性能和延性：（1）轴压比限值降0.1，对于一级抗震的框支柱取0.5；（2）框支柱截面中部设置芯柱；（3）在框支柱内增设交叉斜筋；（4）增大框支柱的配筋率和配箍率。

3 结构计算分析

通过采用SATWE和PMSAP两个不同力学模型的结构分析软件进行整体内力位移计算分析，计算时按结构不规则且同时考虑双向地震作用和平扭藕连计算结构的扭转效应。采用弹性时程分析法进行补充计算――根据建筑场地类别和设计地震分组选用了两组记录地震波和一组人工模拟地震波进行计算对比。

刚重比大于1.4，能够通过《高规》第5.4.4条的整体稳定验算；

刚重比大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。

通过以上数据显示，计算结果正常，各项参数均满足《高规》条文要求，结构设计能达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标。

4 框支柱设计

框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。

4.1 该工程框支柱抗震等级为一级，轴压比不得大于0.6，对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。

4.2 在工程中，个别框支柱还兼作剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C55混凝土）即为1.82%。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配，底部剪力墙刚度远大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降，框支柱剪力会增加，因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。

5 结束语

近年来，随着我国经济的持续快速发展，人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化、综合化和全面化。为较为最常见的形式以上部为小开间的民用住宅，下部为大开间的商场或公共娱乐场所。从建筑功能上看，高层建筑上部需要较多的墙体来分隔空间以满足住宅户型的需要；而下部则希望有较大的自由灵活空间，大柱网、少墙体，以满足公共使用要求。然而，按照这样的建筑形式进行结构布置时，上部墙体多而密，下部柱网少而稀，即刚度上大下小。这与常规的结构竖向布置的原则正好是相反的。为了满足建筑要求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层。于是，带转换层的建筑结构孕育而生，并在近年来得到较为广泛的应用。

参考文献：

[1] 覃文胜.高层建筑梁式转换层结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2010，（08）.

[2] 高立人，方鄂华，等.高层建筑结构概念设计.中国计划出版社，2008.

[3] 赵西安.现代高层建筑结构设计[M].北京：科学出版社，2009.

[4] 高雪峰.转换层结构设计的改进建议[J].建筑技术开发，2010，（03）.

[5] 谢晓峰 建筑物转换层结构形式的应用现状及问题.[J].广东土木与建筑2008，（02）.

[6] 罗柳毅 梁式转换层在建筑物中的应用[J].广东土木与建筑2012，（02）.

高层住宅结构设计篇4

关键词：高层住宅；建筑；基础结构；设计

Abstract: With the continuous development of China's construction economy, high-rise residential buildings is becoming increasingly common, not only to ease the city construction land, but also maximizing the space, the design of high-rise residential building infrastructure is a complex systems engineering, this articlethe basic structural design of high-rise residential buildings are analyzed and discussed.

Keywords: high-rise residential; buildings; infrastructure; design

中图分类号：TU241.8文献标识码：A 文章编号：

随着我国社会经济发展，城市化进程加快，越来越多的高层住宅建筑被建设，这种高层住宅建筑不仅有效缓解了城市用地面积，还最大化地运用了空间，随着人们生活水平提高及科技迅速发展，人们对高层住宅建筑要求越来越高，进行高层住宅建筑设计时，对其合理性及经济性的把握是很重要的。

一、基础结构设计概述

1.高层住宅总体指标控制

在高层住宅建筑设计时，要对地震及风荷载作用下的水平位移限值进行计算，从而判断其结构抗震是否符合要求，并对地震及风荷载作用之下建筑物底部的剪力及总弯矩进行判断，还有自振周期及结构振型曲线等均应进行计算判断，这些相关的总体指标能够对高层住宅建筑进行总体判别，当周期太短及刚度太大时，会造成地震效应增大，并导致不必要材料浪费，可刚度太小的话，结构变形就会增大，影响其使用性能。对结构布置扭转实施控制时，需要考虑偶然偏心对地震作用的影响，高层住宅建筑竖向构件最大层间位移及水平位移不能比该建筑楼层平均值1.2倍要大，对于顶层构件可暂不考虑。

2.高层住宅建筑中的基础结构设计

在基础结构设计的时候，要注意构件延性，可依据相关规范进行梁内恰当钢筋的配置，现在短肢剪力墙高层住宅为满足埋置深度要求，通常会设置地下室，其基础所采用的是桩筏基础，对桩给予合理选型，能够对整个高层住宅地下室设计经济性产生很大影响。在基础选型上可进行方案比较，并选出较为合理经济方案，在筏板厚度取值上，应该考虑桩冲切、墙冲切、板配筋、角桩冲切及建筑沉降差等因素。为了地下室使用合理，在筏板长度设计上，会采用后浇带设计来缓解底板超长所引起的温度裂缝及收缩情况，其效果是比较明显的，可就是会给施工单位带来较多麻烦，当处理不当时，就会出现后浇带裂缝及漏水现象，因此，对于高层住宅的基础结构的后浇带设计上还需要进一步的优化。

二、基础结构设计具体要求

1.筏板及桩基础设计要求

筏板基础设计时，要依据上部结构荷载分布及地基承载力等进行基础平面尺寸确定，在计算的时候，不必使用偏心距进行计算；筏板厚度确定除了要考虑上述所提到冲切承载力外，还应该对不平衡的弯矩作用产生附加剪力影响进行考虑，板厚通常要在40cm以上；当上部结构刚度较大且地基比较均匀的时候，柱间距与柱荷载变化在20%以内的时候，筏板基础可仅考虑局部的弯曲作用，不然，筏板基础内力就应依照弹性的地基板来分析；在筏板基础地面及顶面都应设立双向的钢筋网片，并且钢筋间距应控制在15-30cm之间，受力的主筋直径应该在1.2cm以上。桩基础设计的时候，应因地制宜，目前各地均有较为成熟经验，并且有自身地区规范，当实施桩基础设计时，工程所在地具有地区规范，就要依照当地规范进行设计，承台设计及桩基选择应该依据荷载大小、上部结构类型、地下水位、桩穿越土层、施工经验及条件、持力层的土类型和材料供应条件等综合因素考虑；为了保证桩基经济性及安全性，可依据静载试桩的结果对桩基抗拔承载力、竖向承载力及抗剪承载力进行确定，使桩基更稳固，建筑更安全，还能降低成本，促进经济效益实现；有几类桩基础的设计还要考虑沉降计算，像甲级的设计等级桩基础，有沉降要求建筑桩基础，桩端下含有软土层或者建筑体型比较复杂的乙等级设计桩基础，摩擦型桩基础等，这些类型桩基础设计均要实施沉降计算；当桩基对水平位移具有特殊要求或者会承受较大永久的水平作用力时，就需要对水平变化进行验算，以确保桩基础设计合理科学。

2.荷载组合要求

对于各种荷载组合及桩基或者地基承载力特点，基本上均是运用电算程序化来计算出及设计的，地震效应及风荷载所引起高层住宅边角的竖向轴力比较大的时候，如果把永久荷载及短期荷载进行等同对待，就会使边角的竖向结构基础比较大，而中间竖向结构基础并没有增大，容易使地基墙体产生裂缝；当地震作用及重力荷载进行组合的时候，应该依据有关设计规范，适当加强承载力的特征值；当风荷载和重力荷载进行组合的时候，可把承载力的特征值进行适当提高；并且高层住宅基础设计应尽量降低差异变形、地基变形等长期荷载作用。

3.箱型的基础设计

对现行的基础设计，也要依据住宅建筑上部的荷载大小及地基承载力进行基础几何尺寸确定，并且基础外墙要沿着高层住宅周边进行设置，内墙要沿着剪力墙的位置或者网柱来分布，其墙体总面积要比全部箱型基础包围面积1/10要大，如果基础长宽在4以上时，那么纵横的水平间面积要比全部基础包围面积1/18要大；这种类型基础高度要有效满足结构刚度、承载力和高层住宅的使用功能要求，其高度应该要比箱型基础长度的1/20要大，并且要在3m以上；对于箱型基础顶板、墙体及底板厚度应依据防水及受力计算等要求进行确定，没有人防要求基础设计，外墙要大于25cm以上，底板厚度要在30cm以上，顶板及内墙厚度应该在20cm以上，当进行箱型基础设计的时候，尽量符合这些设计要求，能够有效提高设计安全性及经济性等方面要求。

三、基础结构设计中的其他注意事项

现在钢筋混凝土的多层框架房屋大部分是柱下的独立基础，对于地基受力有规定称，如果地基受力范围里，没有软弱的粘性土层，并且住宅楼层没有超过8层，高度也在25m之下的时候，就可以不进行基础及地基的抗震承载能力验算，可在住宅建筑的基础设计时，即使符合这种情况，也应该进行风荷载影响考虑，对于风荷载进行计算，切忌地震区之外的高层住宅建筑就不进行风荷载计算。当层住宅建筑没有地下室的时候，其基础拉梁要按照层1来计算输入，并且拉梁上存在荷载时，也要将荷载一块输入计算。一般框架结构或者框架抗震墙结构，都会存在填充墙，这就会让结构实际刚度比计算刚度要大，并且实际周期会比计算周期小得多，从而得出地震剪力要小些，结构也不安全，这时对结构计算周期给予折减是很有必要的，对框架结构计算周期进行折减时，一定要注意合理性，防止折减系数太大或者该折减没有折减的情况发生，对于运用轻质墙体的板材，其周期折减系数能够取值0.9，运用砌体填充墙的，折减系数取值范围可为0.6-0.7，对于那些运用轻质砌块或者砌体填充墙比较少的，折减系数可以取值0.7-0.8，仅有无墙纯框架，进行计算周期时不用折减。

结束语：

随着社会经济发展及人们生活水平提高，人们对高层住宅建筑的要求也相应提高了，进行高层住宅建筑基础结构设计时，需要注意建筑结构的耐久性、安全性、舒适性及经济性，只有这样在保证了建筑质量及满足人们要求的同时，才能够有效提高建筑企业的经济效益及社会效益。

参考文献：

[1]蔡满堂.论高层住宅建筑基础结构设计[J].城市建设与商业网点,2009(18)

高层住宅结构设计篇5

关键词：小高层建筑；结构设计；钢筋混凝土；性能

Abstract: This paper analyzes the structure of high-rise building design features a high-rise building structure design theory based on the existing national standards, conducted in-depth analysis of the high-rise building structures economy, come to some practical the value of the conclusions, the optimization of high-rise building design has great practical significance.Key words: high-rise buildings; structural design; reinforced concrete; performance

中图分类号：TU241.8文献标识码： A 文章编号：

1高层住宅结构设计总体指标控制

计算判断结构抗震是否可行的主要依据是在风荷载和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，结构的振型曲线，自振周期以及风荷载和地震作用下建筑物底部剪力和总弯矩是否在合理范围中。总体指标对建筑物的总体判别十分有用。譬如说若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费；但刚度太小，结构变形太大，影响建筑物的使用。当然建议对于顶层构件可不考虑在内，否则很难满足上述指标。另外地震效应是与建筑物质量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效措施.高层建筑中质量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力.因此,在小高层建筑房屋中,结构构件宜采用高强度材料,非结构构件和围护墙体应有用轻质材料。减轻房屋自重，既减小了竖向荷载作用下构件的内力，使构件截面变小，又可减小结构刚度与地震效应，不但能节省材料，降低造价，还能增加使用空间。

对于小高层住宅结构而言，在结构选型上应注意以下几点:

1.1结构的规则性

《抗规》、《高规》在这方面要求了相当多的限制条件，例如:平面规则性信息、竖向抗侧力、刚度变化宜均匀等，而且，《抗规》采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构的规则性问题对整个结构设计是很重要的。

1.2上部结构嵌固端的设计

由于小高层住宅一般都带有一层或一层以上的地下室或人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，我们在嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性等问题上都要认真考虑，不得忽视。

1.3短肢剪力墙的设计

由于目前的住宅内部空间以及美观的要求，以及建筑造价经济合理的要求，从而对结构体系的要求也随之提高，剪力墙结构(含部分短肢剪力墙)就是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。剪力墙结构(含部分短肢剪力墙)能够较好地完成建筑要求，并且较为经济合理

2 性能分析

2.1 抗震性能分析

对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。结合概念设计的理念，对上述两种结构体系进行对比分析，电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。但就使用性能方面，剪力墙结构由于墙体太多，结构自重大，导致了较大的地震作用，混凝土和钢材用量也较高;同时也增加了基础工程的投资，而且限制了建筑上的灵活使用。而框架――剪力墙结构的特点是平面使用灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有着不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。在水平荷载作用下，具有较纯框架和纯剪力墙结构更为有利的水平变形曲线。由框架构成自由灵活的使用空间，容易满足不同建筑功能的要求;同时剪力墙具有相当大的抗侧移刚度，从而使框一剪结构具有较好的抗震能力，也大大减少了结构的侧移。

2.2 经济性比较

我们通过对三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算，发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面直接费相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大，框架――剪力墙结构的单位面积直接费最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架――剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架――剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。三种钢筋混凝土住宅结构的次要项目造价基本相同。单位面积造价框架――剪力墙结构的最小，大开间剪力墙结构的次之，短肢剪力墙结构的会稍微较大些，然而三种结构体系直接费最大相差不到45元/。

3小高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点

3.1 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素

在低层住宅中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着钢筋混凝土结构设计;而在小高层住宅中，尽管竖向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响，但水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说，竖向荷载大体上是定值;而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随动力特性的不同而有较大幅度的变化。

3.2 轴向变形不容忽视

对于采用框架――剪力墙体系的小高层住宅，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，这就使得中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到很大的数值，其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷，使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

3.3 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标

与低层住宅不同，结构侧移己成为小高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。随着房屋高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，结构的顶点侧移一般与房屋高度H 的四次方成正比。在设计小高层住宅时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要有足够的抗侧移刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为:

a.过大的侧移会使人不舒服，影响房屋的正常使用。

b.过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。

c.过大的侧移会因P -效应使结构产生附加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。

3.4 结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指标

相对于低层住宅而言，小高层住宅更柔一些，地震作用下的变形就更大一些。为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

4小高层住宅钢筋混凝土结构设计策略

4.1 优化设计的方法

当前，在无成熟的优化设计分析软件的情况下，主要是应用小高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。对于同一小高层住宅方案，可以有许多不同的结构(包括基础)布置方案;确定了结构布置的小高层住宅物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法;分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的;小高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等，这些问题目前计算机是无法完全解决的，都需要设计人员自己做出判断。

5结语

总之，高层设计时，做好概念设计，根据房屋的建造地点，平立面体形，层数多少，在满足安全性、耐久性与舒适性要求的前提下采用合理的结构体系。在构件设计中精打细算，严格执行规范构造要求对于整个建筑物，保证安全，降低造价影响巨大，这也是我们在今后设计中不断提高及改进的。

参考文献

[1]沈蒲生《楼盖结构设计原理》科学出版社。2003.12

[2]彭新宣,吴朝林《完善基础设计管理的几点建议》《建筑设计管理》,2001,(04)

高层住宅结构设计篇6

[关键词] 高层住宅；结构选型；优化设计；抗震性能；注意要点

中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：

1 概述

某高层住宅小区楼盘，共30万m²，属于一级工程。2010年设计，共有20栋高层住宅主楼，有18层~32层。人、车完全分流，地下车库为1层连通的，并有设备用房和部分设有人防地下室。

本人独立完成了里面8栋住宅，为剪力墙结构或框架—剪力墙结构。现选取已建的其中一栋26层的典型高层住宅设计实例。分别阐述其结构选型及设计要点、优化设计措施、注意要点。选取的一栋高层26层，位于7度区，建筑高度为79.5m，地下室深5.4m。首层层高4.5m，其它层高3.0m，每层均为住宅。

2 结构体系选型及布置要点

由于剪力墙具有自身平面内的刚度大、强度高、整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能较强。在地震区15层以上的高层建筑中采用剪力墙是经济的。剪力墙布置要点：

（1） 剪力墙应遵循对称、均匀、周边、拐角等,强周边弱中部原则进行合理布置；

（2） 100m以下的高层住宅一般剪力墙的墙肢长度：墙厚=8:1~10:1左右即可；

（3） 为了保证剪力墙的延性，较长剪力墙宜开洞，将其分成长度均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接。墙肢截面高度不宜大于8m；。

（4） 尽量采用少量短肢，一字型剪力墙。宜沿主轴方向或其他方向双向布置；

3 结构设计要点

根据此工程的建筑高度和使用功能，故采用剪力墙结构是经济且抗震性能好的。由于地下室地下车库的车道有穿过高层主楼底部，少量剪力墙的墙肢长度受到了限制，这不影响剪力墙的优越性。

在满足地下车库车道功能的前提下，对落地剪力墙尽量进行大开间布置，主楼标准层结构如图1所示的剪力墙结构体系。结构抗震等级为二级。

建筑平面呈细腰型，按抗震规范应判断为“平面一般不规则”结构，占有两项平面不规则指标，因此应严格控制结构竖向不规则指标，避免其成为复杂超限高层结构。对楼面刚度最薄弱部位的楼、电梯井“细腰”周围（图1阴影部分）均设置了局部150mm厚楼板，双层双向拉通钢筋予以加强；对少量墙肢长度受到限制的短肢剪力墙（墙肢长度：墙厚

整体计算的结构振动特性及抗震性能的指标见表1,2。各指标满足高规及抗震规范。地震作用下最大层间位移角为1/1221(X向)，1/1406（Y向），均小于高规的限值1/1000。

表1 结构振动特性指标（取前三个周期）

表2 结构抗震性能指标

4 优化设计措施

（1）减轻荷载：外墙及分户墙采用200mm 厚蒸压加气混凝土砌块，内墙采用100mm厚蒸压加气混凝土砌块；控制楼面装修荷载；

（2）控制楼板厚度，减轻自重。

（3）在施工条件允许范围内提高剪力墙及柱的混凝土强度，可以减小截面尺寸。

（4）尽量采用新工艺，新材料。本工程主筋采用Ⅱ及钢，fy=300KN/㎡。板筋采用冷轧带肋钢筋焊接网，fy=360KN/㎡。实际工程中，如果条件允许梁钢筋可以使用新Ⅲ级钢，强度fy=360KN/㎡，这样可以减少梁钢筋量。

（5）优化平面布置，优化构造大样，尽量减少次要构件的钢筋用量。

本工程的预期用钢量60~65kg/㎡,实际0.00标高以上用钢量57.5kg/㎡，较满意。

因此对于层数高于15层高度小于100m的住宅，可采用本例的剪力墙结构体系，并应对剪力墙进行合理布置及延性设计，使剪力墙的用钢量更省。

5 设计注意要点

1. 剪力墙在自身平面外的稳定性是剪力墙设计中的重要问题之一，也是结构工程师难以准确理解和掌握的设计问题之一。在设计中，边界条件规则的剪力墙稳定性验算，一般可由结构计算程序完成，对于边界不规则的剪力墙，则主要依靠结构工程师从概念上采取措施加强其稳定性，并根据实际情况进行稳定性计算。现列举剪力墙平面外稳定性计算注意要点：

（1）一般剪力墙厚度的确定是根据高规规范7.2.2条1~3条确定，有时受建筑的影响当墙厚不能满足本条1、2、3款时，应按本规程的附录D计算墙体稳定性。但有时实际剪力墙与附录D计算墙体稳定性存在差异。如对于跨层剪力墙，h应取墙所跨楼层的层高之和；

（2）对于一字形剪力墙，不管墙高和墙长的相对大小如何，墙厚总是应按高厚比限值确定，墙计算长度总等于墙高；

（3）当在室内地面处不做结构板时，剪力墙缺乏有效的面外支撑，剪力墙应按面外跨层考虑。墙高应取所跨层数的层高之和。

（4）在结构设计当中，楼梯间是便于布置剪力墙的部位。有时楼梯边某些楼层开洞，没有楼板支撑，其稳定性很难保证。设计中，可将两侧斜梯板的水平分部筋按受拉筋的要求锚入墙内，利用斜梯板对墙提供支撑。

(5)高层建筑电梯间布置，如图1墙1一侧为室外，有时是三个电梯井墙比较长比较高时，若墙1室外没有楼板支撑，这时我们要注意墙的稳定性。电梯井分隔处最好采用剪力墙，这样墙的稳定性容易保证。

2. 剪力墙本身延性好，但短肢和一字剪力墙抗震性能差，故应按高规进行加强；

3. 注意剪力墙的延性设计：(1)强墙肢，弱连梁；(2)强剪弱弯；（3）限制剪压比；（4）限制墙肢轴压比。

4. 对于扭转不规则的高层结构，应重视调整结构布置，随着扭转变形不规则指标突破程度的增大，地震作用下层间最大水平位移角限制应适当的加严，以减小扭转不规则的不利影响，保证结构具有相应的抗震性能。

6结论

在满足建筑功能的前提下，对高层住宅进行适当的结构选型是非常重要的。在不降低结构安全度的前提下，对结构进行优化也是很有必要的。实践表明，15层以上100m以下的高层采用剪力墙或框架—剪力墙结构体系抗震性能好。在各国的历次震害中，剪力墙震害很少发生。地震区剪力墙除保证有足够的承载力外，还要保证有足够的延性，以提高整个结构的耗能能力，改善结构抗震性能。

在建筑设计初期，结构设计人员就应该与建造师密切配合，根据结构概念知识初步确定剪力墙布置，调整整体建筑方案中不合理的体系与布局，避免不规则或严重不规则平、立面布置。结构优化往往是各专业密切配合、充分沟通、并综合各方面要求，经方案比较后形成一个优化的结构布置。一个好的优化布置对结构造价起决定作用，在加上后期的精心设计即可得到一个较优秀的设计方案。

结构设计人员应该在确保结构安全和满足建筑使用功能的前提下，将有限的材料和资源用到充分发挥作用关键部位，在不降低安全度的情况下优化结构设计，做到技术可行，施工可行，经济合理。

参考文献

1）高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3—2002）

高层住宅结构设计篇7

【关键词】轻钢结构；设计应用；现状；问题；发展方向

1 前言

近几年，在我国发展非常迅速的轻型钢结构住宅是我国建筑住宅研究和发展的主要方向。然而，此结构的设计方法、结构、经济指标等设计人员都不是非常的熟悉，所以，只有建设更多的轻型住宅示范楼才可以大力推广此施工技术。本文结合作者多年的设计经验，重点对当前我国发展轻钢住宅的现状与其轻钢住宅的好处进行了深入的探讨和分析，同时找出了轻钢住宅在建设过程中存在的诸多问题，并对轻钢结构住宅发展的方向进行了详细的阐述。希望可以为同行提供一些借鉴。

2 当前我国发展轻钢住宅的现状

到目前为止，轻型钢结构在我国已有20年的发展史，尽管说起步不是非常晚，但是，因受经济、技术、思想意识等的影响，从而阻碍了轻型钢住宅的顺利发展，现如今，利用轻型钢结构的住宅所占的比例仅有5%。

近年来，我国加大了对轻型钢结构住宅建设的指导与支持，因此，轻型钢结构住宅技术发展越来越快，完全具有发展轻型钢结构住宅的基础。和传统的住宅施工相比，工期大大缩短了，同时抗震性增强了，减少了烧砖对土地资源的破坏。

现如今，我国钢结构的年终总产值是600亿元，并且每年都在以25%的速度持续增长。虽然我国钢铁的总产量位居世界前列，但是，钢材在建筑行业使用的比例却远远低于西方国家。

3 建造多层轻钢结构住宅的好处

3.1 不仅自重较轻，而且抗震性能非常好

选用高效、轻型、薄质材料，那么构件截面的性能较好，而且，承载能力较大，刚度大、抗震性能良好。除此之外，还可以节省很多的建筑材料，降低运输与安装费用。由此看来，对于那些地质条件较差、不方便运输的地区，其优越性非常的明显。

3.2 造型简洁、净使用面积增大

因钢材的强度较强，所以，能够提供更大的柱网布置，如果充分考虑楼板的组合作用，那么要尽量使用组合梁，因为这样能够增加净高。可以说，轻型钢结构住宅比较开放，所以，为设计师提供更大的设计空间，同时又为用户提供了更多分隔室内空间的可能。

3.3 安装方便，工期较短

和传统住宅建设相比，轻型钢结构的安装非常方便，这样一来，工期也会大大缩短。同时，确保了轻型钢结构的质量符合国家相应的质量标准要求。

3.4 建设速度较快，建筑质量大大提高

轻型钢结构在生产与使用过程中，其原材料和能源消耗都非常少，相应的阐述的垃圾、噪音等有就很少，是一种绿色环保结构，有很强的重复性与可循环性。

4 轻钢结构住宅存在的诸多问题

4.1 缺少完善的钢结构住宅规范要求

现如今，我国的建筑标准规范都是根据近几十年来所使用的结构体系来编制的，可以说，规范中并没有涉及到轻型钢结构住宅体系的规定，因此，有些设计指标并不能满足现有的规范要求。有条文规定，我们现在不使用2毫米及以下的钢材制作承重结构，而国外使用的壁厚为0.8—1.6毫米的轻型钢材，在我国并没有对此结构体系的受力情况、安全性等的理论依据，同时，也没有与之相对应的实验数据，那么，当前我国并没有对轻型钢结构住宅体系有明确的规范要求。此种和规范要求不衔接的情况，导致轻型钢结构在工程建设与竣工验收等阶段，都会遇到更多的问题。

4.2 设计观念比较落后

在我国，传统的混凝土建筑都是首先进行建筑设计，然后进行接结构设计的模式来设计。然而，轻型钢结构建筑因建筑材料的性能，再加上，先进的设计技术，因此，可以将轻型钢结构实现一体化设计，也就是说，共同完成建筑设计和结构设计。现如今，国外的轻型钢结构都是根据这一设计理念设计的，但是，在我国很多轻型钢结构建设企业仍然在按照传统的建筑设计理念来设计。如果按照传统的设计理念来设计轻型钢结构，那么不仅在结构上难以表现建筑风格，而且也破坏了轻型钢结构的原有建筑特色。

4.3 保温与节能问题没有得到解决

由于钢质材料的传热系数较大，而且热量散热又非常快，极易出现冷桥，所以，建筑保温与节能成为轻型钢结构住宅所要解决的首要问题。和传统的混凝土建筑住宅的保温方法一样，轻型钢结构的保温也有内保温与外保温两种方法。外保温指的是要在墙柱中填充大量玻璃纤维，与此同时，在墙外侧粘贴一层保温材料，这样一来，便阻断了墙柱到外墙板的热桥。内保温指的是在外墙内表面层中加入保温层，在加入石膏板，这样，便形成了一硬质面层。不管采用的是内保温方法还是外保温方法都会大大提高墙体的保温性。

4.4 建筑防火问题

由于钢质材料耐火性能较差，因此，对轻型钢结构材料应该进行抗火设计，或者是采用防火措施加以保护。当前最常见的防火措施有：涂防火涂料法、隔离法、包裹法、膨胀漆覆盖法四种。利用上述四种方法之一，都能使刚才的抗火时间达到两个小时。然而，对于轻型钢结构来说，最主要的是防火技术的应用，其具体的做法是：在墙的两侧和楼板部位贴防火石膏板，其最大的防火时间为1小时。除此之外，墙柱间填充的玻璃纤维也具有防火的作用。

4.5 建筑的隔音效果差

现如今，建筑的隔音问题成为了当今社会关注的焦点问题。其声音的传播主要有两种形式，即空气传播与固体传播。根据我国的相关规定，其建筑的最低隔音标准是40分贝。然而，在轻型钢结构住宅中，在内外墙之间填充足量的玻璃棉，这样一来，便阻断了空气传播；采用有效切槽的构造，能够降低楼层的固体声传播。

5 未来轻钢结构住宅发展的方向

5.1 建造一些试验工程，引进先进的生产技术

假设没有足够的建造量，那么我们也不能编制出一套完善的轻型钢结构规范，如果没有相应的技术规范要求，那么此技术就不会非常顺利的发展下去。尽管我们通常都会重点强调严格执行相应的规范要求，但是，技术标准与规范的发展都远远落后其技术的发展。所以，必须要建造一批试验工程，只有这样，才能更好的发展此技术。

5.2 进一步完善轻钢结构住宅的规范要求

现如今，因我国轻型钢结构的标准体系、技术条件等存在一定的差异，甚至其管理方法与部门分工都有很大的不同，使轻型钢结构难以发展。现如今，我国建设的科研单位、高等学校。企业等一同编制轻型钢结构的规范要求，待颁布标准后，将很快改变无技术标准可依的局面。

6 结束语

总体来说，轻型钢结构在我国仍然处于发展阶段，目前还有很多的问题需要我们进行研究和解决，而轻型钢结构体系完全符合我国的发展要求，特别是对建设小康社会，有较好的发展前景。近几年，在我国发展非常迅速的轻型钢结构住宅是我国建筑住宅研究和发展的主要方向。但是，因此结构的设计方法、结构、经济指标等设计人员都不是非常的熟悉，所以，只有建设更多的轻型住宅示范楼才可以制定出相应的技术规范要求，才能使此技术顺利的发展下去。

参考文献

[1]翟红.我国门式刚架轻型房屋钢结构的发展概况[J].科教导刊,2011(33).

[2]王红伟,李丹.门式刚架轻型房屋钢结构设计施工技术研究[J].中国新技术新产品,2011(13).

[3]沈萍.浅谈门式刚架轻型房屋钢结构的质量控制[J].中国科技纵横,2011(16).

高层住宅结构设计篇8

关键词:结构设计；概念设计；基础设计；结构形式；超限问题；

Abstract: in this paper, according to the modern architectural structure design development tendency, and combined with engineering examples, the paper brings forward the residential building of some of the structure, expounds the structure of engineering examples based design and the upper structure design, and finally discusses the off-gauge problems structure, the design of the structure of after work, have certain reference significance.

Keywords: structure design; The conceptual design; The foundation design; Structure form; Off-gauge problems;

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1小高层住宅的几种结构形式

近几年来,随着房地产行业的火爆,人们对住宅平面与空间的要求也越来越高,小高层建筑形式不断涌现。由于目前的高层住宅结构设计大多数是根据已经确定好的平面和竖向布置,先假定好构件尺寸,通过电算对个别超限的指标进行调整。很多时候都会产生不必要的浪费。另外,建筑的住宅布置有时候考虑立面造型和内部使用空间,会使结构产生一些不合理之处。例如结构的刚度偏心和扭转及平面不规则等,这些情况对结构受力及抗震均不利。因此我们在设计时必须强调概念设计,在平面布置和构造设计上使结构更趋合理,同时做到经济合理。小高层住宅结构形式也多种多样,主要有以下几种。

(1)框架结构

框架结构优点主要是结构布置灵活,具有较大的室内空间,尤其底层可以较大空间,使用较为方便。缺点是框架柱截面很大且突出墙体,直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。且建筑平面布置需要十分规则。

(2)异形柱框架结构

异形柱框架结构特点类似于框架结构,且柱宽与墙厚相同。解决了室内空间使用的问题。缺点是此种结构形式太柔对抗震不利,房屋适用高度很低。

(3) 框架剪力墙结构

框架剪力墙结构较多的用在高层结构中。外部框架结构主要承受竖向力,框架布置灵活。电梯井为剪力墙承受大部分水平荷载。此种结构形式比较适合于商业和商住等有大空间需求的建筑。缺点也是外露的框架柱会影响使用。

(4) 剪力墙结构

剪力墙结构是根据建筑平面布置设置钢筋混凝土剪力墙,无外露柱子很好满足了建筑平面的使用要求。缺点是结构刚度大、自重大、地震反应大。建筑和结构布置不合理的话也会增加钢筋用量。

(5) 短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构是一种剪力墙墙肢较短的特殊剪力墙结构,短肢剪力墙结构布置十分灵活,结构特点也和剪力墙结构类似。在非地震区和地震烈度较低的地方短肢剪力墙结构要更为经济。

2工程实例

2．1工程概况

本工程为一幢11+1 层小高层住宅,长66.94 m,宽15.14 m（包括前后各悬挑1.20m、1.80m）。设计使用年限50年,建筑结构安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度小于6度,地震分组为第一组,设计基本地震加速度值小于0.05g,建筑场地类别为Ⅱ类,场地特征周期为0.35 s,基本风压0.45 kN /㎡,地面粗糙度为B类。底层层高为4.50米为商铺，标准层层高2.90米。

2．2基础设计

一般高层、小高层建筑考虑基础埋深的要求1/18建筑物高度,通常设置地下室采用桩筏基础。本工程房屋高度35..50 m,基础埋深(按相邻半地下车库室内地坪算) 2.20 m。综合考虑各方面原因未设置地下室,基础采用桩基础,承台为互相联通的基础梁。桩基础根据本工程的地质报告，以圆砾层为桩端持力层。采用人工挖孔桩，桩身直径为800mm，扩大头分别为1000mm、1200mm、1400mm、1600mm，桩长为6.0米，一柱一桩，总桩数60 根，从而大大节省了造价成本。

考虑基础顶至二层楼板的高度有6.70米，故在底层地坪以下0.5米处增设一层地梁，以降低层高太高带来的不利影响。

2．3上部结构设计

2．3．1结构选型

本工程为一般的小高层住宅建筑,底层为商业。根据混凝土结构设计规范8.1.1条规定,现浇框架结构伸缩缝最大间距55 m。以及高规3.4.3条A级高度高层建筑规定6、7度时长宽比不大于6的要求。

考虑到建筑平面的实用性,以及建筑商业部位并无大空间要求,上部结构采用框架结构形式，抗震等级为非抗震。考虑结构长度超过了55m，在中间单元两侧各加设一道膨胀加强带，以减少温度收缩对主体结构的影响。

2．3．2结构设计

柱依据建筑平面布置,平面布置尽量均匀、对称,减少结构扭转;竖向布置要连续,避免结构刚度突变。不过由于建筑平面的限制也有一些对结构不利的地方:

(1)平面布置中形成了凹口,且凹进尺寸超过了结构宽度的30%形成了平面不规则,不利于抗震。

(2)长度比较长，扭转比较大。

根据本工程实际情况,结构设计按以下几个方面考虑:

(1)在凹口处设置拉梁、拉板消除大的凹口。

(2)靠近端部的两道梁截面加大，减少扭转。

3结构超限问题

结构设计十分强调概念设计。适合的结构选型、抗震构件的合理布置,把握住关键部位和次要部位,并掌握构造要求。对结构的安全性、经济性、合理性至关重要。本工程也有部分涉及到超限问题,对结构的经济性也有一定的影响。

根据抗震规范以及吕西林主编的《超限高层建筑工程抗震设计指南》。超限高层主要分为建筑物高度超限和建筑物规则性超限。具体认定标准可查阅《超限高层建筑工程抗震指南》一书。本工程涉及内容为: (1)结构平面凹进或凸出的一侧尺寸(从抗侧力构件截面中心线算起)大于相应投影方向总尺寸的30%; (2)结构体系属于《高规》第6章定义的框架高层建筑结构。两侧结构中投影宽度为1.8+3.7+2.2+4.2=12.14m,凹进尺寸为1.8+3.7= 4.5 m,凹进尺寸大于投影宽度的30%而小于投影宽度的40%。由于本工程只占有两项小超限情况,整体可以判定为建筑物规则不超限。只需对这两项采取相应的加强措施即可。

图1结构平面尺寸（单位：mm）

不过对于平面凹凸不规则的判定我个人有一些想法。在现在的住宅建筑中,楼梯间局部平面凸出和两个单元连接处的凹进是非常普遍的情况。而在凹凸不规则判断中有以下两种典型情况,具体见图2。

图2不规则判定图例

假定有一住宅平面结构如下图所示。如按凹进不规则考虑则为(2+2)÷12=33.3% ,就属于一项小超限,其它情况还有可能凹进量大于40%直接造成建筑物规则性超限。我个人认为凸出的楼梯间范围很小,只占结构长度很小的一部分(2+2)÷30 =13.3%。如果按照凸出不规则和凹进不规则分别计算的话则为凸出2÷12=16.7%凹进2÷10=20%则不超限。规范的计算方法偏于安全。

图3 假定住宅结构平面（单位：mm）

如果本工程按此方法计算,考虑下部凸出部分为凸出不规则,那么凹进量就为4.5÷(3.7+2.2+4.2)=44.55%。规范的计算方法又偏于危险了。因此我认为不规则判断方面还应该考虑凹凸面在建筑物长度方向的尺寸。当然这些只是在方案阶段的初步考虑,最后设计时还是要以具体的计算数据为主。

4结束语

以上为我在小高层住宅结构设计的一些思路和想法,欢迎大家批评指正。现在的住宅基本为商品房,如何在设计过程中使结构经济合理已经成为当务之急。因此我们在结构方案设计中必须强调概念设计,在平面布置上使结构更趋合理;在初步设计中进一步完善细化方案;在施工图设计中做到精确细致,构造准确。力求整个结构设计安全、经济、合理。

参考文献:

[ 1 ]吕西林. 超限高层建筑工程抗震设计指南[M ]. 上海:同济大学出版社, 2005.

[ 2 ]中国建筑科学研究院. JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[ S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2010.

[ 3 ]中国建筑科学研究院. GB 50011-2010建筑抗震设计规范[ S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2010.