多层住宅结构设计篇(1)

关键词：多高层；钢结构；住宅设计

一、前言

钢结构建筑的发展水平从某种角度来说是衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。多高层钢结构住宅由于其所采用的建筑材料、适用范围和产业化的特点，使其建筑设计方法与于普通意义上的钢筋混凝土和砌体结构建筑的设计有较大的不同。其自身的特点要求其建筑设计方法应该满足三个方面的要求。其一，以钢结构作为主要的结构材料，其建筑设计应充分发挥钢结构强度高、刚度大的特点，尽量采用大空间的布局方式，保持室内空间分隔的灵活性，在满足近期不同使用需求的情况下，还可满足远期改造的要求;其二，由于其适用范围为多高层住宅，其建筑设计必须符合多高层住宅设计的特点，一方面必须满足住宅设计的相关规范要求，另一方面，必须满足当前和日后市场对住宅设计的舒适性和审美要求;其三，钢结构住宅设计应该符合产业化的特点，建筑设计应执行标准化、多样化的特点，积极采用新技术、新材料，以促进住宅产业化的发展。

二、多高层钢结构住宅设计注意事项

1.多高层钢结构体系选型设计

目前国内进行多高层钢结构住宅建设所采用的结构体系主要分为四种:1)纯框架形式;2)框架支撑形式;3)型钢混凝土组合形式;4)钢框架一混凝土抗震墙形式。对于纯框架形式，梁柱材料采用型钢，通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装。框架支撑形式同纯框架形式类似，只是由于抗震需要，在主体结构两个主轴方向布置斜撑，钢斜撑与型钢柱和梁连接组成竖向抗侧力析架，从而取代传统的混凝土剪力墙，安装方式同样采用焊接或螺栓连接。型钢混凝土组合形式的特点是在钢骨架梁柱外侧另外浇筑一层混凝土，新浇筑的混凝土不仅起到结构作用，同时有助于解决主体结构的防腐、防火问题。钢框架一混凝土抗震墙形式，外部梁柱系统采用型钢，同样通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装，内部核心筒或剪力墙采用现浇方式施工，通过预埋构件同钢结构框架相连接，共同组成结构系统。这种结构体系的用钢量低于纯钢结构，施工速度介于纯钢结构和混凝土结构之间。但钢与混凝土材料的刚度和延性相差较多，目前主要在低烈度地震区的高层钢结构住宅中采用。钢结构住宅设计时应根据安全可靠、经济合理、施工方便等原则，并结合建筑使用功能、建筑模块和建筑维护结构以及抗震设防烈度等要求合理择优选用抗震和抗风性能好的结构体系，以保证结构具有足够的抗风、抗震能力和满足住宅特点的使用功能。

2.多高层钢结构平面及空间设计

钢结构住宅通常为框架体系，结构体系与围护体系完全分开，两者相互独立，围护墙体可以根据需要灵活设置，建筑空间处理的任意性大大高于以墙体承重为主的传统住宅。同时钢框架由于刚度较大，结构构件均较为纤细，可以节约出更大的有效空间。基于以上对于钢结构住宅空间结构特点的分析，平面及空间设计中应遵循的原则是:通过建筑、结构、设备各专业的配合，达到平面及空间使用上最大限度的无障碍性和组合灵活性。对住宅可变性的要求，更加积极促进了钢结构在住宅中的应用。根据结构可能变换的程度，平面布置的灵活性分为五个等级一级灵活性:分隔构件的变化、布置;如折叠式隔墙、作为空间分隔的家具等，这些可以任由房屋的使用者改变。二级灵活性:空间隔墙的拆改;包括可移动的预制构件、可拆卸的隔墙。三级灵活性:承重结构的改动;如:建筑物的加高、加固，为增大空间而拆除部分中间支撑，增加或改变楼梯的位置。四级灵活性:除基础以外上部结构的全面改动;五级灵活性:全部重建。对于住宅而言，比较可行的灵活性应限制在前两种。大开间钢框架体系为内部非承重隔墙的改造提供了方便，但考虑到住宅中设备管线的分布，因此希望设中要考虑集中布置的核心管井，而各入户管线应尽量埋设在楼板中，以方便隔墙的变动。

3.多高层钢结构墙体设计

钢框架建筑的荷载由梁柱传递，墙体不起承重作用。这是钢结构住宅墙体与传统的砖混或内浇外砌剪力墙住宅的根本区别。这一特点使钢结构住宅墙体成为纯围护结构，不再受结构空间的限制，可以根据居住空间的要求灵活分隔。钢结构住宅的外墙作为住宅基本维护结构，必须满足承载能力、热工、防水、隔声、防火、抗冻等方面的要求。多高层钢结构外墙的设计原则有：舒适性，指外墙材料必须满足居住空间的各项建筑物理性能，在温湿度、声、光、空气流通等方面创造适宜的居住环境；耐久性，包括墙体材料本身、连接件、密封材料以及外观效果在住宅建筑结构寿命期内的耐久性。外墙直接暴露在大气中，受外界环境的侵蚀很大，应该提倡在不影响居住的前提下可以及时进行局部更新的材料和构造做法；外墙材料应尽量地方化，降低运费并便于日后维修时就地取材。钢结构住宅的内墙应尽量采用非承重轻质隔断墙，其主要功能是将使用空间分隔开来，内隔墙材料及构造做法应满足居住建筑各项物理环境性能标准，强度和防火安全要求，特别是作为防火分区的隔墙，必须确保墙体耐火极限要求。固定墙体如分户隔墙、楼电梯间及走廊等公共部分墙体，应满足建筑物耐久年限的要求，厨房卫生间等有水房间墙体应具有防水功能，在使用年限内不应发生渗水、漏水现象，墙体材料不应霉变、老化。分户墙的选择应在安全可靠，隔声效果达标的基础上尽量选取轻质耐久的材料;户内隔墙应优先选用质轻、高强、拆装方便的材料，墙内走线应灵活可变。

4.多高层钢结构防火设计

钢结构虽然是不燃烧体，但其材料化学特性决定了钢材不耐火、不抗烧，极易导热。普通建筑用钢材，在全负荷状态下失去静态平衡稳定性的临界温度为500℃左右，一般在300℃~400℃时钢材强度就开始迅速下降。一般无任何保护及覆盖物的钢结构的耐火极限只有15分钟左右的时间，远远低于建筑设计防火规范的要求。因此，普通建筑用的钢材作为建筑物的承载主体，一旦发生火灾，在高温作用下，其承载力急剧下降，致使钢结构不可避免地出现变形，造成建筑物部分或全部坍塌。钢结构的防火措施主要有外包混凝土、外涂防火涂料和外包防火板三种。外包混凝土是解决钢梁及钢柱防火、防腐的最好措施，这种方法利于防火层的耐久性及今后的维护。但该方法会增加建筑物的总重量和施工工期。外涂防火涂料只需根据各种防火涂料的耐火性能及耐火极限要求，满足厚度相应的厚度，但防火涂料的耐久性远远低于建筑物本身，需要后期维护。防火板可以根据梁柱的不同形状，对钢梁进行包裹，使其达到所需的耐火极限。防火板的耐久性比防火涂料更长，后期维护也较为方便，但价格较高。设计时应根据具体情况合理选用防火措施。

5.多高层钢结构住宅楼板设计

建筑物楼板结构必须具有足够的刚度、强度和保证梁的整体稳定性。对于住宅建筑还要有良好的隔声、防火性能，同时要考虑在楼板内敷设管线的空间。钢结构的基本元件是冷弯或热轧的型钢和钢板，它的承载能力高，外部尺寸小，重量轻，由于框架这种形式，建筑内部支撑少，空间布置的灵活性大。在设计中，针对结构材料和类型特征，应把握如下设计准则: ①设计中综合考虑布置梁柱的位置，特别是柱的形式、排列和柱距，应最大限度地满足居住空间灵活性的要求；②选择合理的楼盖结构跨度，既不要太大，也不要太小；③选择适当的位置布置结构支撑体系，以不妨碍建筑空间布局为宜，应避免设在有门窗洞口或将来住户有可能开设门窗洞口的位置。④选择适宜的钢结构类型，考虑人力、气候、原材料、工期、造价等综合因素的影响。⑤结构构件设计应尽量简化且尺寸精确，以免增加现场安装的困难和导致废料的产生。⑥选择隔声、防渗效果好的楼板体系，保障居住环境的舒适性

三、结语

总之，轻钢结构住宅是国外许多发达国家普遍采用的成熟技术，其优良的技术性能和业化生产方式，在一定程度上体现了住宅产业现代化的方向。目前，越来越多的工程技术人员在从事钢结构工程的设计，设计水平在不断提高；通过最近几年钢结构住宅工程的施工，也积累了许多宝贵的实践经验，可以预见，在不远的将来，多高层钢结构住宅必将会大行其道。

参考文献:

[1]周学军，焦红，王松岩.钢结构与钢筋混凝土结构小高层住宅的经济性分析[J]山东建筑工程学院学报，2004，4(19)

多层住宅结构设计篇(2)

关键词：多层民用住宅 , 轻钢结构,结构体系

Abstract: a weight-light steel housing is a kind of new building system, it is also the domestic housing research and development direction. But its design method, structural system, structure characteristics, the common economic index is not for designers are familiar with, so a weight-light steel residential demonstration of the building design and construction is to promote the new system is the best way. This paper introduces the structure of the light steel housing system selection, component design, node design, etc.

Keywords: multilayer civil residence, light steel structure, structure system

中图分类号：TU391 文献标识码：A文章编号：

1 多层轻钢住宅的优势

过去我国大量开发的是以小开间砖混结构为主的住宅。这种住宅体系由于使用实心粘土砖，浪费土地资源，建筑物自重大，对抗震不利。另一方面，由于结构体系自身的限制，住宅平面布局多为封闭式的小开间，不能适应不断变化的居住模式的要求。与传统住宅相比，多层轻钢住宅具有明显的特点与优势，日益受到重视。

1.1自重轻，抗震性能好。采用高效轻型薄壁型材，构件截面特性优良，相对承载力高，受力性能良好，整体刚度大，抗震性能好，可以大量节约材料，减轻结构重量，降低基础，运输和安装费用。因此，对地震区，地质条件差和运输不便的地区，其优越性更为明显。

1.2外形美观，建筑造型简洁，丰富，构件截面尺寸小，净使用面积增加。钢材强度高，可以提供较大的柱网布置；当考虑楼板的组合作用，使用组合梁或扁梁时，可以增加净高。这种开放式住宅既为建筑师提供设计的回旋余地，又为住户提供了灵活分隔室内空间的可能。

1.3供货迅速，安装方便，可以比混凝土结构至少缩短一半工期。在当前贷款利率高的金融形式下，早投产，早回收投资，这对于降低工程总造价，增加投资效益幅度是十分重要的。

1.4干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。

1.5轻钢结构在生产和使用的过程中能源与原材料消耗低，建筑垃圾少，粉尘少，噪音低，具有很高的可重复使用性和可循环性，因此是一种绿色环保结构。

2 结构体系的选择

结构体系的选择，不仅要从满足建筑的使用功能出发，节约投资考虑，更主要的是取决于建筑的高度，即取决于建筑层数的多少。建筑层数越多，高度越高，则由于风力或地震力引起的侧向力就越大，建筑物必须有相应的刚度来抵抗侧向力。因此，随着建筑层数的不断增加，结构体系也就需要不断的发展。目前，多层和小高层钢结构建筑常用的结构体系有以下几种。

2.1纯框架结构体系

纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。框架结构的平面布置灵活，可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大的延性，自振周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏，因此不宜建的太高。

2.2框支结构体系

纯框架在风、地震荷载作用下，侧移不符合要求时，可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向布置一定数量的支撑。在这种体系中，框架的布置原则和柱网尺寸，基本上与框架体系相同，支撑大多沿楼面中心部位服务面积的周围布置，沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接，形成一个支撑芯筒。采用由轴向受力杆件形成的竖向支撑来取代由抗弯杆件形成的框架结构，能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度，可以明显减小建筑物的层间位移。

2.3框架剪力墙结构体系

在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构体系，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40至60层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿服务性面积（如楼梯间、电梯间和卫生间）周围设置，就形成框架多筒体结构体系。这种结构体系在各个方向都具有较大的抗侧力刚度，成为主要的抗侧力构件，承担大部分水平荷载，钢框架主要承受竖向荷载。

3 钢结构住宅主要构件设计

3.1楼面屋盖结构

楼面和屋盖必须有足够的强度，刚度和稳定性，同时应当尽量减少楼板厚度，增加室内净高。压型钢板－混凝土组合楼盖是目前应用较为广泛的形式。它具有施工速度快，平面刚度大，增加房屋净高的优点。具体做法是在钢梁上铺设压型钢板，再现浇100～150mm混凝土。在钢梁上焊接足够的剪力连接件，使钢梁与混凝土协同工作构成组合楼盖。这种做法耗钢量较大，且需防火处理。可以用预应力钢筋混凝土薄板取代压型钢板。此外，预应力圆孔板、迭合板、组合扁梁也是常用形式。

3.2支撑和剪力墙形式

多层框架钢结构体系的侧向刚度较弱，随着层数的增加，为了抵抗水平地震作用，减小层间错移，常在墙体内布置垂直支撑，为了方便门窗开洞，支撑形式可以灵活采用，如X型、单斜杆型、K型、M型、W型、V型和人型等。建议多采用偏心支撑，因其在地震作用下具有较好的延性和耗能性能。

剪力墙按其材料和结构的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙刚度较大，地震时易发生应力集中，导致墙体产生斜向大裂缝而脆性破坏。为避免这种现象，可采用带缝剪力墙。钢板剪力墙是以钢板做成剪力墙结构，与钢框架组合，起到刚性构件的作用。

多层住宅结构设计篇(3)

关键词：多层住宅；钢结构设计；结构体系；节点设计

从住宅建筑的发展来看，钢结构住宅具有强度高、自重轻、抗震性好、施工污染少、可循环再生、使用率高等一系列优点，发展钢结构住宅可提高住宅的产业化水平和居住功能水准。本文就多层钢构住宅最新发展中的问题进行探讨。

1结构体系选择与结构布置

多层钢结构住宅可以选用的建筑结构体系主要有纯框架体系、框架一支撑体系、交错桁架结构体系等。

1.1框架体系和框架―支撑体系

框架体系是由基础、柱、梁、板结构件组成。框架结构体系平面布置灵活，可提供较大的室内空间，结构各部分刚度均匀，结构有较好的延性，自振周期较长，延性较好;但框架结构的侧向刚度较小，在水平荷载作用下位移较大，易引起非结构构件破坏。在房屋层数较多时，为增加横向抗侧移刚度，同时减小柱子的计算长度，增强稳定性，可采用框架一支撑体系。框架一支撑体系在梁柱框架基础上沿竖向布置抗剪支撑构件，水平剪力主要由腹杆轴力的水平分量承担而不是由柱承受。

多层住宅框架体系和框架一支撑体系的梁柱截面可采用轧制或焊接H形截面、方钢管等，支撑构件多采用角钢或部分T型截面，在7°抗震设防区多层住宅的用钢量多在35~40Kg/m2。在结构平面布置上宜采用大柱网、大开间的结构布置形式，柱距5~8m较常见。框架柱在房屋横向、纵向成列布置、不宜错开太多，若设置支撑构件时，应注意避让门窗洞口或设在无孔口的分户墙中。

1.2交错桁架结构体系

交错桁架结构体系的基本组成是柱子、桁架、梁和板。柱子仅布置在房屋周围，不设中间柱。

桁架跨度等于建筑全宽，高度等于楼层高度，桁架两端支承在柱上，在相邻柱轴线上为上、下层交错布置。而楼板一端支承在桁架的上弦杆，另一端悬挂在相邻桁架的下弦杆。建筑纵向各柱通过连梁连接。建筑水平荷载主要被桁架中斜腹杆轴力的水平分量所平衡，水平荷载最终通过落地桁架的斜腹杆或底层斜撑传至基础。桁架杆件截面可采用角钢、焊接T型、H型或方管截面。柱截面通常采用H型、钢管等。交错桁架结构体系中杆件受力合理，大部分杆件以受轴心力为主，用钢量节约，在7°抗震设防区，其用钢量较框架结构节约10%左右，当建筑横向尺寸较大，这一优势将更明显;桁架结构抗侧移刚度大，位移也较小，柱强轴可布置在纵向，以加大结构纵向侧移刚度。交错桁架结构体系结构布置时注意使一层桁架的斜腹杆落地(与基础梁连接)或通过底层斜撑传至基础，否则结构水平位移过大，难以满足规范要求。还应注意水平、竖向结构布置要做到规则对称。从结构布置上说，交错桁架结构体系可以提供两倍于框架结构体系的更大开间，进深也大大增加。可以提供更大的使用面积。此外，交错桁架结构体系柱子数目较少，所以基础数量较少，能够进一步节约材料。

在设计中采用何种结构体系，应综合考虑多种影响因素。除分析建筑高度、受力特点、合理柱网尺寸等结构因素外，还应该考虑施工的难易程度、用钢量、施工速度、造价、宜改变布置的大空间更适应现代生活等因素的影响。

2节点设计及结构计算

在钢结构住宅体系中，节点的设计相当重要。节点设计不仅应做到传力可靠连接方便，还应该注意节点的受力特征应和计算模型相吻合，这样才能保证结构的安全可靠。按传力特征来分，钢结构节点可分为铰接、刚接和半刚接节点。铰接节点构造简单，在受弯构件中引起跨中弯矩较大，用钢量增多;刚接节点连接可减小跨中弯矩，节约用钢，但构造较复杂。在框架结构多层住宅中，柱多采用H型截面，强轴布置在横向，横向梁柱通常为刚接节点。纵向腹板一般较薄，亦可采用铰接节点。框架―支撑结构中梁柱节点可以是铰接或半刚接。支撑与构件的连接、交错桁架结构中桁架杆件的连接、桁架与柱连接通常设计为铰接节点。交错桁架结构中纵向连梁与柱可设计为刚接。

在刚性连接中，应重视节点域的问题，节点域直接影响到节点的强度、刚度、变形及抗震性能。当节点域验算不满足时，不应该简单的调整构件截面尺寸，这样可能带来用钢量的大量增加，可以考虑采用在柱腹板处贴焊补强板、梁上下翼缘加楔形盖板、狗骨法等方法解决。

多层钢结构住宅设计计算可采用设计单位较普及的STS、MTS、SAP2000、ANSYS等钢结构设计软件。对计算结果要逐一审核，包含周期、位移、应力比等方面，应重视结构设计的优化以节约用钢量。

3围护墙体的选取

为突出钢结构自重轻、布置灵活、可改性好的特点，钢结构住宅不宜采用传统的“砖”类或其它自重较大的材料。而多采用“板”“块”类墙体。在多层住宅中，可选择加气混凝土砌块、压型钢板加轻质保温材料组成的复合墙体、蒸压轻质加气混凝土(ALC)板、钢丝网水泥增夹芯板等墙体，ALC板是目前应用较多的一种墙体材料。内墙也可采用纸面石膏板、纤维石膏板、玻璃纤维增强水泥板、纸面稻草板等。

4楼盖体系

多层钢结构住宅房屋的楼板不仅起着传递竖向荷载的作用;在水平荷载作用下，还起着保证抗侧力构件空间协调的作用。因此，楼板必须有足够的承载力、刚度和整体性。目前，钢结构住宅中较多地采用压型钢板混凝土组合楼板。由于组合楼板担负着传递水平力的作用，故而钢梁与压型钢板连接处应设置必要的栓钉，压型钢板组合楼板有蝶型压型钢板楼板、劲扣式压型钢板楼板等，对钢结构住宅可采用劲扣式压型钢板，其内口封闭，平整的板底外观不需要再做吊顶。

多层住宅结构设计篇(4)

关键词:多层建筑;异形柱;框架结构;结构设计;优化措施

中图分类号:TU398.2　文献标识码:B　文章编号:1008-0422(2010)04-0122-02

1、引　言

随着我国住宅建筑规模的不断扩大和住宅产业化的发展,建筑功能优于普通框架结构的钢筋混凝土异形柱框架结构应运而生。与传统砖混结构、框架结构相比,异形柱避免了房间边角因采用矩形柱时所产生的棱角突出,从而使房间平整、布置灵活,而且增加了使用面积,体现住宅的经济性。

异形柱指的是除了矩形、圆形以外的截面形式,如T形、十字形、L形等截面形式,它的优点是,柱肢基本与填充墙等厚,使室内不出现柱肢,便于室内灵活布置,又可增加使用面积。异形柱结构受力体系由异形柱或异形柱加剪力墙、框架梁组成,共同承受水平荷载和竖向荷载。目前,国标《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJl49-2006)在总结地方规程的基础上已经正式实施,下面着重对多层建筑采用异形柱结构设计进行分析探讨。

2、异形柱结构的受力机理分析

2.1　承载能力

异形柱的截面形式主要有T形、十字形、L形和Z形(较少采用)等,L形多用于墙转角,T形和十字多用于纵横墙交接处。由于截面的这种特殊性,其墙肢平面内外两个方向的刚度相差较大,各个方向的承载力也有较大差异。

2.2　变形特征

异形柱的肢厚一般为200-250mm,为了获得足够的承载能力,异形柱的肢长一般不会太小,由此会容易造成剪跨比过小,形成短柱。由于肢厚较小,为薄壁构件,剪切中心与截面形心往往不重合,变形以剪切为主,构件的变形能力下降。由于异形柱属于薄壁构件,也会因截面曲率M/日较小,使弯曲变形性能有限,延性较差。

2.3　破坏机理

异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面之外,受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土的协调变形。这种变形协调,使各柱肢内存在比较大的翘曲应力和剪应力。国内外大量的试验资料和理论分析表明,异形柱的破坏形态为:弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等。影响其破坏形态的因素有:荷载角、轴压比、剪跨比、配筋率以及箍筋间距与纵筋直径D的比值等。

异形柱由于其截面的特殊性及受力性能的复杂性,在设计中必须通过可靠的计算分析和必要的构造措施,来保证其强度和延性。

3、工程实例

湖南某行政单位宿舍楼,地上5层,总建筑面积为15200m2,建筑物总高度自室外地坪箅起为16.78m,宽度12.8m,高宽比为1.31,标准层层高为2.9m。地震设防烈度按6度考虑,抗震等级为3级,场地类别为Ⅲ类,基本风压为0.4kN/m2。平面布置如图1所示。

根据建筑使用功能要求,本工程采用现浇钢筋混凝土异形柱框架结构,在两个方向均有拉结。柱网均在5m以内,局部设置矩形柱,异形框架柱、梁宽均为200mm。砖砌填充墙采用190mm×190mm kMl型多孔砖,内墙采用加气混凝土砌块。

4、多层异形柱框架建筑结构整体分析

4.1　计算原理与参数

PKPM-SATWE采用数值计算原理和迭代方法,将受压区混凝土划分为若干个小单元,利用截面假定确定小单元各点的混凝土和钢筋应变,由混凝土和钢筋的应力应变关系曲线求得混凝土小单元和各根钢筋的应力,建立平衡方程,通过迭代方法求出所需配筋面积。

本工程结构混凝土强度等级采用C30,纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋

(D≤22mm),箍筋采用HRB235级钢筋。由于结构平面不规则性,考虑双向地震作用,地劈作用分析方法采用侧刚分析方法。

4.2　结构自振周期

结构的自振周期,如表1所示。

可以看出,水平地震力方向与坐标轴夹角为0°时,T3/T1=0.88

4.3　轴压比

异形柱不同截面形式的轴压比限值在文献中有详细的规定。表2列出了KZl、KZ3、KZ5、KZ7、I(Z8等有代表性的截面在水平力方向与坐标轴夹角分别为0°和45°时作用下的轴压比。

由于本工程建筑布置的特殊性,异形柱有少量一字形和z形柱,从表2的轴压比值可以看出,L形、T形、+形异形柱在水平力方向与坐标轴夹角为45。时的轴压比值较0°时的轴压比值均大,特别是L形柱,轴压比差值较大,轴压比公式为

μN=N/fcAc　(1)

其中:μN为轴压比;N为考虑地震作用组合的轴向压力设计值;fc为混凝土轴心抗压强度设计值;Ac为异型柱截面面积。

从式(1)可知,同截面同混凝土标号的异形柱轴压比越大,则上部荷载越大,故本工程异形柱设计中应采用水平力方向与坐标轴夹角为45°时的数据作为依据。文献通过模型分析提出L形等肢异形柱应考虑45°和-45°地震作用方向的计算,这与本文研究得出的结论吻合。

4.4　底层剪力控制

通过异形柱受力机理分析可知,异形柱受力时,柱肢内存在相当大的剪应力和翘曲应力,故异形柱受力计算除按轴压比控制进行双偏压计算外,还应计算抗剪应力。

从表3中可以看出,水平力方向与坐标轴夹角为45°时,5种不同形式的异形柱柱底剪力较水平力方向与坐标轴夹角为0°时大,特别是L形截面的异形柱。这与异形柱在不同方向水平力作用下获得的轴压比数值趋势相符。同时应考虑L形柱在45°和-45°地震作用方向的计算。

4.5　层间位移角

结构在水平力方向与坐标轴夹角分别为45°(曲线1)和0°(曲线2)作用下,x和y方向的最大层间位移角,如图2、3所示。从图中可以看出x和y方向下层间位移角均小于等于1/600,满足规范相应要求。曲线1对应楼层n各点层间位移角值均小于曲线2相对应值,说明结构在水平力方向与坐标轴夹

角为45°时抗侧力能力较好。

5、异形柱框架结构设St中的优化措施

5.1　异形柱框架结构设计中的优化措施

从以上分析可以看出,异形柱结构与矩形柱结构在性能上存在较大差异,设计过程中应重点控制和优化对异形柱结构整体性能影响较大的内容,具体如下:

1)调整异形柱平面框架布置形式,使其刚度中心尽量与形心重合,相应调整异形柱柱肢高,使其满足扭转与平动第1周期比T3/T1

2)异形柱的方向性较强,在进行整体计算分析时,应增加45°和-45°风和地震作用方向的计算,保证结构的安全度。

3)Z形柱本文未详细分析,其剪切中心与形心虽然重合,但框架梁往往布置在两翼,不可避免地产生翘曲应力,故设计时,建议将框架分析所得的截面弯矩乘以1.15-1.25的增大系数以考虑翘曲应力的影响。

4)异形柱受力后,柱肢端部会出现较大应力,加上梁作用于柱肢上,应力产生不均匀性。一般越靠肢端,应力越大,对柱肢形成偏心压力,因而在异形柱配筋时,应在肢端设置暗柱,离端部厚度范围内设2φ14的构造钢筋,箍筋同柱,可限制柱肢混凝土裂缝开展,提高异形柱局部抗压、抗剪强度及变形能力。

5.2　异形柱混凝土节点核心区处理措施

由异形柱的截面特性,决定了梁柱节点核心区域面积较小,而梁柱纵筋交汇使得箍筋配置不可能太多。为了满足抗剪承载力的要求,只能提高混凝土的标号,但随之带来的问题是构件变脆,同时与梁板混凝土强度的协调也成问题,有时了为个别柱的需要,而使全部柱的混凝土标号提高,也造成了投资上的浪费。

为了解决这一问题,设计时采用了在节点核心区的柱内加竖向钢板的方法,钢板伸过节点核心区上下一定的长度锚固,按钢板与混凝土协同工作来计算分析,确定钢板的截面尺寸。最终设计的结果是钢板截面尺寸较小,不影响梁柱钢筋的布置,且钢板设置灵活,哪里需要哪里加,从已建成工程使用来看,效果较好。

6、结　语

综上所述,异形柱结构由于具有不出现柱楞,不露梁,并能够增加使用面积等优点,以及民用建筑市场朝着大开间、太空间方向的发展,应用前景将日益广泛。结构设计时应根据其受力特点,充分了解其破坏机理,选用合理的结构形式,正确掌握分析方法,其结构才能有可靠的安全保证。

参考文献:

[1]中华人民共和国建设部.混凝土异形柱结构技术规程(JGJl49-2006)[S].北京:中国建筑工业出版社,2006

多层住宅结构设计篇(5)

关键字：高层住宅；结构选型；优化设计

Abstract: this paper briefly introduces the selection of high-rise residential structure based on how to for high-rise residence of the key factors are optimized selection of some Suggestions are given, and the necessity of optimization is discussed.

Key word: high-rise residential; The structural type; Optimization design

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

在顺应人们急剧增长的住房需求下，高层住宅的结构形式从简单的层数和高度增长的基础上，逐步发展到对平面形状和空间体型的复杂化要求。这不仅要求建筑满足功能多样，建筑风格提高，还要满足城市发展的景观需求。高层住宅在延续最初的结构形式和框架设计的基础上，还应对建筑中的相关因素进行优化设计，使得住宅不仅满足基本的功能需求外，还能在设计水平上有进一步的提升。

2 控制高层住宅结构选型的关键因素

2.1 高层住宅结构中新型材料的选型

高层建筑结构材料的发展从最初选用铸铁和钢材作为框架主体材料，演变到使用混凝土材料作为主体框架承重材料，最终结合发展成为采用钢筋混凝土材料并在巴黎的弗兰克林公寓大楼中得到首次应用。在这几十年的时间里，混凝土钢结构形式并没有得到较快的发展，只是在高层建筑中零散的使用，在看到钢结构的众多优点的同时，因其造价较高和由于建筑物高度增加结构所受内力变换等原因，对性价比高材料的需求不断增加，所以加快对优质建筑材料的研究、开发和选型也成了建筑业发展的重点方向。

2.2 高层住宅中结构体系的选型

2.2.1 高层住宅结构合理选型的重要性

高层建筑的发展不仅节约及充分利用城市土地资源，还能节省市政开销，增加城市吸纳能力，缓解群众住房紧张心理。所以在高层住宅带来种种利好效益的同时，因其规模、高度和复杂性的增加，也显示出合理进行结构选型的重要性。在进行合理选型时不仅要考虑工程造价和投资能力等商业因素，还应考虑施工条件、技术能力以及材料和能源供应等技术问题，使得建筑在不仅满足功能和工期需求外，也能做到经济、合理。

2.2.2 高层住宅的常见结构形式

1）在一般高层建筑结构体系中主要采用框架、剪力墙、筒体及框架－剪力墙、框架－筒体、筒中筒等结构体系

2）复杂高层建筑结构一般指带转换层的结构体系，悬挑、带加强层或连体结构体系，平面不规则结构体系也属于复杂高层建筑，在进行结构选型时要进行单独设计。

3）近些年还出现了一些新颖的高层建筑体系，如巨型框架、脊骨和束筒体等结构形式。

2.2.3 如何进行高层住宅的结构选型

在进行高层住宅的结构选型时，应该遵循以下原则：首先，应进行明确合理的简图计算和地震传递路线分析。其次，在设计时应设立多道抗震防线，避免出现因部分结构或构件失效导致整体抗震能力下降或丧失的现象。最后，要确保刚度和承载力的均匀分布，避免产生应力集中或塑性变形等现象，保证结构具有良好的抗震、抗变形和承载能力。下面列举出几种结构体系：

1)框架体系。纯框架结构宜用于20层以下的高层住宅建筑，该结构的优点是制作安装简单，整体刚度和承载力分布均匀, 但也存在侧向刚度较小的缺点。

2) 钢框架―支撑结构其特点是能够双重抗侧力，在遇到地震时支撑系统能够避免破坏且内力能够重新分布到框架，这就是所谓的双重抗震防线。该结构的抗震原理为水平力由框架和支撑系统共同承担。在设计时可根据水平力作用的情况及建筑物的高度来调整支撑数量、形式及刚度。

3）钢框架―钢筋混凝土核心筒混合结构的主要特点是其抗震性能取决于混凝土核心筒。设计时要考虑核心筒的高宽比小于10，因为高宽比大的结构容易超过设计规范中要求的水平位移的极限值。该结构在我国7度地区有广泛的应用，在8度地区的应用较少。

4） 筒体结构因其内外筒均可形成较强抗弯刚度，也能达到钢框架―支撑结构的双重抗震效果，能够较好的承受水平力，所以该结构是高层住宅结构中较好的受力结构。

5）巨型体系随着城市建设的发展出现的新高层建筑结构体系，它是由常规结构构件组成的次结构与巨型梁和巨型柱组成的主结构共同作用不同于常规梁柱概念的新型结构体系。

2.3 高层住宅结构中建筑基础的选型

关于高层住宅结构中建筑基础的选型是高层建筑下部结构选型的重要组成部分。地基作为承受来自高层巨大载荷在受体，其结构形式的选择不仅关系到整体结构的安全性，同时也是影响工期和造价的重要因素。

高层基础的选型设计应该满足以下几方面的要求：首先，在地震区进行高层住宅的建设时应选择抗震有利地段，如果条件不允许应在进行建设时采取可靠措施，避免地震时导致过量下沉或地基失稳。其次，在进行基础的选型时应进行测算保证天然地基或复合地基满足承桩要求，差异沉降量和总体沉降量在规范允许的范围内。

高层住宅的基础设计选型应充分考虑以下因素的影响：

1）对建筑用地的地质条件进行准确合理的勘察，根据所提供的地质资料进行分析和判断，掌握地质条件的复杂和多变性，地质条件是影响高层住宅基础选型的重要因素。因为建筑用地的地质条件还具有隐蔽性，所以在施工过程中应该根据地质条件的变化灵活修改设计。

2）因不同的上部结构对基础形式的要求也各不相同，在进行基础选型还应充分考虑不同上层结构对基础的要求，对于因地基不均匀沉降敏感度不同的上部结构，应选择加固或刚度较大的地基形式以保证基础选型的合理性。

3）因地震对高层建筑的安全性影响较大，所以抗震性能也是影响基础选型的重要因素，在地震敏感区域，应考虑基础可能出现变形、沉降不均或倾覆等现象保证基础选型的安全性。

4）高层住宅的基础选型还应充分考虑构造要求和使用要求，如满足埋深、人防和地下车库等各种建筑具体要求。

5）在根据建筑的层数、高度及结构特点、载荷大小选择最佳基础形式的同时，还应充分考虑造价和施工条件等经济因素。

高层住宅基础形式通常有以下几种：首先是适合土质较好、层数不多的柱下独立基础。当地基为岩石时,可采用地锚将基础锚固在岩石上,锚入长度≥40d。其次是适合于土质一般、层数不多的交叉梁基础。再次是刚度较弱，适合层数不多土质较弱或层数较多土质较好的片筏基础，该结构在基岩埋置很深，地下水位较高但地表有一定承载力和一定厚度的情况下，表现出较桩基工期短和节省资金的优点。

3 关于如何优化高层住宅结构选型的设计

3.1 对于高层住宅结构选择优化的必要性

通过对高层建筑设计方案选择、机构体系及地基基础的优化设计，是减低工程造价成本实现经济利益最大化的有效手段，还能使技术和方案得到进一步的提高，缓解技术控制资本对立的现象。同时通过优化设计可以使建筑不仅满足基本的功能需求，还能在适用、经济、美观及安全等多方面得到提高，对于工程成本的降低和建筑质量的提高也是衡量设计和优化人员专业水平及能力的重要标准，所以在进行高层住宅设计时进行合理优化对技术和经济都具有较高的必要性，应该得到设计人员的重视。

3.2 对高层住宅结构设计方案的优化

结构设计方案的选择和优化是降低工程造价、保证工程质量的重要方面。在进行总体结构方案的构思时，不仅要体现整体概念，还要充分利用和发挥构件在整体中的最佳受力状态。整体结构不仅满足刚度和承载力的要求，还能做到受理和传力途径简单、明确。达到安全和可靠的高度统一的同时，处理好构建与整体结构之间的关系，尽可能保证结构选择的合理性，避免或降低因载荷分布不均或地震等外力造成结构扭转的现象。

3.3 对高层住宅结构体系选型的优化

对高层住宅的结构优化，要遵循以下原则，首先要选择抗震、抗风性能好且经济实惠的结构体系，重视结构的可靠稳定性，选择适用的材料及进行必要的加固都是合理优化的目的。在保证结构安全性的同时，考虑到结构的耐久性及长期的维修费用成本也是设计者在优化时要考虑的因素。其次要重视结构选型与平、立面的规则性，这不仅使设计更加合理还能减少为抵抗不必要应力的材料用量.

3.4 对高层住宅建筑基础选型的优化

对高层住宅基础方案进行优化首先要确保图纸勘察资料真实可靠，地基和桩基的承载力及图的参数至关重要，详尽准确的地质资料是确保基础设计可靠稳定，工程造价经济合理，工期和施工满足要求的重要保证。

基础方案的优化是一项系统复杂的工程，不仅要求设计合理满足相关规范标准的要求，还应做到计算准确，构造合理，有度有量。要在充分吸收已建工程的实践经验基础上，全方面的考虑空间利用、埋深和沉降缝等因素，尽可能做到合理选择和优化。

4 高层住宅的优缺点

4.1 高层住宅相对于其他住宅的优点

高层住宅相对于普通多层住宅的优势主要表现在以下几个方面： 首先，高层住宅能明显的节约建筑用地，建筑密度是显示这方面优势的重要数据，研究表明在相同的容积率条件下，高层与多层的建筑密度之比为5:3，与此同时还增加了消费群体的购买意愿，有利于社会价值和经济价值的双重实现。

4.2 高层住宅相对于其他住宅的缺点

在分析了高层住宅相对于其他住宅的优点后，因所有事物都具有利弊的两面性，高层住宅也不可避免的具有相应的缺点：首先，由于高层建筑的投资和成本较高，钢材及混凝土的用量较多，在容积率提高的同时并没有给降低房价让出很大的利益空间，在价格方面与多层相比没有明显优势。其次，由于高层住宅的设计难度较大，尤其是塔楼的设计在朝向和通风方面很难做到每户都合理。最后，是人们所熟知的高层建筑高公摊和高物业费的问题，因高层建筑中的配套设施较多层中的高级，在维修和维护这方面的成本较高，给购房之后的房主造成一定的经济困扰。

5 结语

在经济发展、人口增加、城市建设等多方面因素的推进下，我国高层住宅的建设呈现出发展的必要性和发展的可能性。设计人员在熟悉掌握高层建筑的选型基础上，充分考虑建筑的成本、稳定性、功能性及耐久性的基本要求并进行合理优化的前提下，还应在满足和符合国家相关标准和规范的要求，在努力提高自身设计素质，对高层住宅的结构及美观进行合理优化，使我国的高层住宅在可预见的未来得到可持续发展，并达到更高的水平。

参考资料：

［1］贺杨，张永胜.高层建筑结构优化［J］. 山西建筑，2012，(5):34-35.

［2］张感平.高层住宅结构设计［J］. 江西建材，2011，(4):100-101.

多层住宅结构设计篇(6)

多高层钢结构住宅由于其所采用的建筑材料、适用范围和产业化的特点，使其建筑设计方法与于普通意义上的钢筋混凝土和砌体结构建筑的设计有较大的不同。其自身的特点要求其建筑设计方法应该满足三个方面的要求。其一，以钢结构作为主要的结构材料，其建筑设计应充分发挥钢结构强度高、刚度大的特点，尽量采用大空间的布局方式，保持室内空间分隔的灵活性，在满足近期不同使用需求的情况下，还可满足远期改造的要求其二，由于其适用范围为多高层住宅，其建筑设计必须符合多高层住宅设计的特点，一方面必须满足住宅设计的相关规范要求，另一方面，必须满足当前和日后市场对住宅设计的舒适性和审美要求其三，钢结构住宅设计应该符合产业化的特点，建筑设计应执行标准化、多样化的特点，积极采用新技术、新材料，以促进住宅产业化的发展。

2．多高层钢结构住宅体系

我国目前多高层钢结构住宅常用结构选型及施工工艺我国目前所进行的多高层钢结构住宅设计和建设，虽然并不是完整意义上的产业化住宅，但其在结构系统选择，楼板及外墙围护系统的设计与具体施工工艺方面都是以国内成熟的技术经验为基础，同时对钢结构住宅具有较强的适用性。当前的建筑发展水平，是钢结构体系建构的基础。同样，建构合理适用的多高层钢结构住宅体系，必须对这些问题进行分析。

2.1常用结构系统

目前，国内进行多高层钢结构住宅建设所采用的结构体系主要分为四种：纯框架形式，框架支撑形式，型钢混凝土组合形式，钢框架一混凝土抗震墙形式。对于纯框架形式，梁柱材料采用型钢，通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装。框架支撑形式同纯框架形式类似，只是由于抗震需要，在主体结构两个主轴方向布置斜撑，钢斜撑与型钢柱和梁连接组成竖向抗侧力析架，从而取代传统的混凝土剪力墙，安装方式同样采用焊接或螺栓连接。型钢混凝土组合形式的特点是在钢骨架梁柱外侧另外浇筑一层混凝土，新浇筑的混凝土不仅起到结构作用，同时有助于解决主体结构的防腐、防火问题。钢框架一混凝土抗震墙形式，外部梁柱系统采用型钢，同样通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装，内部核心筒或剪力墙采用现浇方式施工，通过预埋构件同钢结构框架相连接，共同组成结构系统。

2.2常用楼板系统

钢结构住宅所采用的楼板系统主要分为两种叠合式和整体现浇式。叠合式楼板的具体施工工艺较多，可以采用轻型混凝土预应力板材，作为底部模板，现场再浇筑若干厚度的混凝土，形成叠合楼板也可以采用压型钢板衬底，现场再浇筑混凝土。这种施工工艺可减少现场部分湿作业，有利于产业化的生产和施工。整体现浇式楼板的施工方法与普通的非钢结构的住宅相同，设计与施工都非常成熟。

2.3常用外墙围护系统

相较于梁柱和楼板系统，外墙围护系统的设计与施工都更为复杂。从具体的施工工艺分为填充和外挂两大类。填充类常用的材料为砌块和轻质墙板，内嵌至梁底或楼板底部形成护系统。外挂类多采用轻质墙板，按尺寸的大小可分为大板和小板，安装在梁柱和楼板外侧，形成围护系统。砌块填充类的设计与施工较为简单，应用也很广泛，挂板类的围护系统则较为复杂，通常情况下，建设方往往会委托专业公司进行设计，同前期的建筑设计难以有效协调。

3．钢结构住宅体系的设计

3.1结构分段优化设计

按照体系化的设计方法，钢结构住宅使用的结构构件尺寸，是应该在相关的适用结构材料列表中选用。举例而言，需要建造一栋六层高的钢结构住宅，那么通过查表就可以得到它所需要的结构构件的具体尺寸，而不是再通过单体的结构计算得到结果。而这样的适用结构材料列表的建立则是建立在整个体系的结构优化的基础上。体系的结构优化同一般意义上的结构优化最大的区别在于其需要适用于大批量建造的建筑，而不是针对某一个单体建筑，因此，其结构优化的目的也不能用单一的经济指标来衡量，而需要考虑整个体系的综合效益。对钢结构住宅体系结构优化影响较大的因素有以下两点体系的整个经济性因素并不仅仅是建造一栋建筑的成本，它还包括工业生产的成本，运输的成本等因素。体系所需要的结构构件是由工业化生产的，其产品种类只有尽可能的减少以达到标准化的要求，这样才能发挥工业化的优势，降低生产的成本。

钢结构住宅的构件是通过现场安装，过多的构件种类会导致施工过程繁琐，增大施工难度，使得钢结构建筑节约工期的优势无法发挥。由此，钢结构住宅的体系结构优化不能以用钢量作为衡量优化的单一指标，而应该优先考虑建筑部、构件的通用化应用和多样化组合，从而使体系的综合效益有效发挥。举例而言，为保证整个体系的简便易行，将一层的住宅所需要的结构构件归为同一种类，为满足结构的安全性要求，结构构件的尺寸是按照层住宅的要求进行结构设计，同样的构件在体系中会应用于层的住宅。

对于高层钢结构住宅而言，其结构优化则较为复杂一点，高层住宅底层的结构柱和梁，以及楼梯核心筒剪力墙的厚度均会和上层的相应构件结构要求不同，在垂直方向上进行优化是必要的，如某层钢结构住宅，可以在垂直方向分段进行优化，以四层为一个标准单元，承重构件逐次减小，上部的结构构件优先选用在多层住宅中应用的结构构件，住宅的结构相对简单，这样的优化还是可行的。

3.2模块化设计

在体系化的建筑设计中采用模块化的设计，即尽可能的将建筑中的不同构、部件进行优化组合，形成相同的单元，以利于工业化的生产和安装。在普通的住宅设计中，通常情况下最小的模块化单元是以套型为最小单位，体系化的要求不仅仅需要套型的简单一致，同时模块的外部尺寸应尽量满足模块间平接、错接、对称连接、凹凸连接等多种拼接的可能性拼接处构件的定位应有利于模块间的衔接，并满足拼接后结构的合理性和建筑平面变动的可能性。

如图套型所示住宅房型模块化设计与模块拼接示意，仍是以套型作为最小的模块，但中的标准单元模块通过设计的优化，不仅仅考虑了对称拼接的可能，同时在凹凸拼接，错接等不同的拼接方式上，都具备较强的可行性。从而在套型拼接上，突破了以往单元式呆板的组合方式，具有较强的灵活性，为建筑造型及空间构成提供了多重的选择。模块化的设计作为一种设计方法，其目的是将体系的灵活性得以充分的发挥。在具体的项目设计中，在建构模块的同时，需要根据具体的项目情况，因地制宜的灵活应用。

4．钢结构住宅体系的创新思考

任何的建筑体系都具有自身独特的特点，其适用性也会根据具体的情况而发生改变。在前面所述的多高层钢结构住宅体系的阐述中，此类的多高层钢结构是一种重型的钢结构体系，采用的结构系统为框架结构或者框架一抗震墙布置方式，从建筑空间的角度来分析，虽然它便于创造大开间的空间模式，但却难以处理较为复杂的空间细部。由于采光、通风的规范要求，住宅平面往往会出现较多的凹槽，采用重型的钢结构体系来处理这样的问题，其代价较高。如果采取另一种结构形式，即剪力墙的结构布置方式，则可以突破框架结构的缺点，更加灵活的进行空间划分。同时，由于重型钢结构的运输成本较高，对于交通状况不佳的基地，工厂化生产的便利就会给运输的困难所抵消，无法发挥整个建筑体系的优越性。

总之，住宅产业化是社会发展的大势所趋，多高层钢结构住宅的发展也必然会产生巨大的经济和社会效益。虽然在其成长过程中出现较多理论和实践问题，相信最终会得以解决。具有时代特色的多高层钢结构住宅体系必然会走向成熟。

参考文献：

1．张庆风，张小玲，钢结构住宅设计和施工技术[M]，中国建筑工业出版社，2003

2．刘锡良，国外建筑钢结构应用概况[J]，浙江建筑，2001

3．金磊，钢结构建筑在我国发展看好[J]，中国建材报，2002

4．刘军，赵元祥等天津市钢结构试点住宅设计探讨[J]，上海钢结构住宅研讨会，2002

多层住宅结构设计篇(7)

关键词：高层住宅；结构设计原则；技术性

中图分类号：TU2 文献标识码：A文章编号：

引言

高层住宅的工程质量直接关系着人们的生命安全，而影响高层住宅工程质量的因素主要是设计质量及施工质量。其中，高层住宅结构设计又直接影响着建筑之后的安全性、舒适性、经济性及合理性。

1高层住宅结构设计的特点

1.1容积率高

高层住宅有着极高的容积率，可以缓解人口住宅压力。相对单层或低层住房而言，高层住宅的容积率达到了低、多层住宅的几倍甚至几十倍。

1.2节省性强

高层住宅结构设计可以节省城市的土地使用面积，有助于城市景观的改造，让人们在更好的环境下生活。

1.3荷载量大

高层住宅因为楼层较多，其使用的钢材也较多。因此，高层住宅结构受到的自重、风荷载、地震力等竖直和水平方向上的荷载量较大。加上其地基和基础设计尤为复杂，基础上的荷载也是很大。导致高层住宅往往需要采用桩长较长的、桩径较大的钻孔灌注桩作为桩基础。

2高层住宅结构设计的原则

2.1安全性及耐久性原则

高层住宅结构设计必须遵行安全性原则，安全第一，高层住宅的安全与否关系着很多人的生命问题。在高层住宅结构设计中，要将安全性原则放在首位。高层建筑的结构设计也要遵循耐久性的原则，在选择结构体系及建筑材料的时候，要严格把关，保证建筑耐久性。

2.2舒适性原则

因为是住宅设计，所以要在结构设计的时候，充分的营造适宜居住的结构，要符合舒适性原则，满足住户的要求，如室内采光、温度、隔音效果和户型规模等问题。在结构设计的时候还要将居住者是否进行空间分割的问题考虑在内，在设计剪力墙的问题上，要尽可能的采用大开间进行布置。

2.3经济性原则

在进行高层住宅设计之前，要充分的掌握施工地点的特性，在保证建筑安全性、耐久性和舒适性原则之后，要选择最为合适的最为经济的构造设计。因为设计方案所带来的成本将会直接的影响到房屋的造价问题，所以要在设计高层住宅结构的时候，在保证质量的前提下，采用经济型设计方案。

3高层住宅结构设计问题处理措施

3.1在混凝土高规中对高层建筑结构的高宽比提出了一个限值，但是这个限制只是一个综合限值，是对于高层建筑结构刚度、整体的稳定性、经济性以及承载能力的宏观要求。也就是说，这个限值是可以突破的。通常情况下，在刚重比、层间位移、剪重比等都满足要求的情况下，高宽比可以不满足限值的要求。可是在高层住宅设计过程中，设计人员需要注意的是，因为高宽比增加，就会导致结构在水平方向增加抗侧力构件，例如：剪力墙等，这样就会使建筑结构在两个方向有不平衡的抗侧力，增加结构的造价，对结构的基础刚度和整体性要求也会提高。

3.2对于建筑平面呈线型的高层住宅结构，因为长度比较大，所以在两个主轴方向侧向刚度会产生较大的差异。另外，如果建筑处于风力荷载较大的地方，因为横向的风力荷载作用比较大，所以为了满足位移要求，就要沿着这个方向增加剪力墙，这样，也会加大两个主轴方向的刚度差异。在这样的情况下，两个主轴的动力特性差异也会随之增加，在动力荷载的作用下，动力影响复杂。所以在设计的时候，要控制两个主轴方向扭转周期和平动振动的周期之比在0.8之内。

3.3现在很多高层住宅都是商住两用的结构形式，所以底层的层高比较高，有的可以达到五、六米，而二层以上层高就比较低，大概在三米左右。这样设计的直接后果就是底层出现软弱层，这对结构的抗震性能非常不利，所以在设计的时候应该避免。在设计的过程中，应对这个问题最好的措施就是增加底层结构的刚度，保证底层刚度与上一层的刚度比值不小于1.5。如果底层的高度使上层高度的两倍或者两倍以上的时候，采取增加抗力构件的方式来增加底层的刚度就变得很困难，这时候就要做方案调整。可以加大底层抗侧力构件的长度或者厚度，也可以适当增加二层的高度，或者加大二层楼板的刚度等都可以。

3.4通常情况下，如果梁和剪力墙垂直搭置，梁的端部可以按照铰接的方式进行处理，支座位置的钢筋可以按照构造的要求进行配置，顶部的钢筋水平端的长度如果没有满足规范要求，可以采取在支座剪力墙里面设置机械进行约束的措施，例如：加小角钢、焊短钢筋等，以增加连接的强度，防止产生拉托效应。

3.5现在一些跃层住宅的设计中经常存在挑空楼层没有楼板的问题，因为中间层没有楼板，剪力墙的高度是两层，所以就会对结构的稳定性产生影响，这个时候，在设计的过程中就要按照构造的具体要求适当增加剪力墙的厚度，否则剪力墙的稳定性就会受到威胁。

3.6一些高层住宅建筑采用的是纯剪力墙结构，阳台以及露台的端部是框架柱，隔层才有楼板，而柱子的高度比较大，所以柱子需要承担的荷载比较大，这个时候在设计的过程中就需要注意要加强柱子的延性，以提高其水平抗剪能力，可以采取加大纵向钢筋的配筋率的方法，在柱子中设置芯柱或者型钢。

3.7在高层住宅结构中，一些复式住宅楼中，跃层楼板在客厅的顶部经常开洞，再加上楼梯的开洞面积，跃层楼板的开洞面积通常都会超过百分之三十，有的甚至超过百分之五十。针对这样的情况，一定要采取相应的加强措施。可以考虑适当加大楼板的厚度，加高主框架之间的连接构造，增加柱子刚度和梁刚度。亦可充分利用建筑线脚和装饰所需要的空间来布置合理的结构构件。

4高层住宅结构设计技术性优化

4.1剪力墙的技术优化

设计剪力墙的关键在于连接设计，对剪力墙的技术优化，可以提高建筑的抗震作用，保证建筑安全。在满足结构的刚度后，要从经济和抗力等因素全面综合的考虑，然后进行对抗侧力的布置，对抗侧力的布置不能纯碎的增加剪力墙的数量。剪力墙配置要遵循着均匀的原则，分布在周边，并根据水平位移的限值，尽量的保证最低量的剪力墙。

4.2结构耐久性技术优化

高层建筑的设计应该能在使用的期限内满足居住用户的要求，如果实际建筑没有达到设计寿命，则主要因素为设计结构中建筑结构问题，建筑结构的不合理会降低房屋的可靠性和使用寿命，所以在高层住宅建筑结构设计时，要充分的优化设计，让整体建筑结构符合要求，达到设计效果。

4.3结构设计中抗震性能的技术优化

在进行图纸设计的时候，要根据抗震标准进行设计，高层住宅的振型数不可低于15，尤其是建筑的结构层数越多，就需要增加其建筑刚度，就需要更合理的振型数和结构布置，使得建筑物在两个方向上的有效质量系数均达到规范的要求，在尽可能满足建筑使用的空间性的要求的同时，让建筑拥有更好的抗震性能。

5结语

根据我国的基本国情，高层住宅已经成为了一种发展趋势，在进行高层住宅结构设计时，需要遵循其设计的原则，分析结构设计中出现的技术性问题，并对技术进行优化，最终打造出高质量、低成本、舒适型的宜居高层住宅区，满足人们的需要，造福于人民。

参考文献：

[1]徐良贤,田力.高层住宅结构设计的技术性探讨[J].中华民居,2011,(10):180-181.