多层住宅结构设计范文

导语：如何才能写好一篇多层住宅结构设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：概念设计，设计预算，设计措施

一.在结构设计中有效运用概念设计

建筑的概念设计在整个设计过程中起着举足轻重的作用，一幢建筑物的设计，如果没有事先经过全盘正确的概念设计，以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理，也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。从结构杭震角度出发，住宅结构设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构，都不同于以往的静力设计，必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计，否则，将会导致建筑结构设计的不合理，给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计，应对不同形式的住宅建筑，掌握各自概念设计中容易疏忽的要点：

（1）对一般多层砌住宅结构，应按建筑搞震设计规范要求做到：优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系：纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；楼梯间不宜设置在房屋和转角处；不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。

（2）对钢筋砼多层结构住宅，力求做到：结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构，可以设置防震缝，把它分割成各各规则的结构单元，可以设置防震缝，把它分割成各自规则的结构单元，结构布置以少设缝为宜，一量设缝，则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一；框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置，以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力；框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态，除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外，还需采取措施，保证楼、屋盖的整体性及其于抗震墙的可靠连接。

二.从结构设计上预防构件开裂破坏的危害

预防或减少不均匀沉降的危害，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础方面加以控制。诸如：避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置；避免立面形体变化过大；将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干单元；加强上部结构和基础的刚度；同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。应该引起重视的是：对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式，此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形成应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时，应使用不着同建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言，从经济的角度考虑，一般不愿意采用长桩的方案，但当地软土层厚度较大时，一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性，同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验，进行多方案比较，最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。

三.从结构计算上满足规范要求

（1）避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、荷载折减不当、建筑物用料与实际不符，基础底板上多算或少算土重。

（2）底框砌体结构验算时就应注意：底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构，对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响，通常对底层地震剪力乘以1.2～1.5的增大系数；底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙，应采用双保险的方法，抗震墙承担全部剪力，框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时，框架不折减，搞震墙折减到弹性刚度的20%-30%；应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。

（3）以电算结果的正确性不以作出合理评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算，如何对计算结果进行分析、评价，是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断，根据其正确与否，决定能否作为施工图设计的依据。

四.从构造设计上采取措施

（1）注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性，又必须满足最小配筋的要求。

（2）严格按照规范要求，保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度，材料选用也必须满足强度要求。

（3）为了防止屋面温度力引起的墙体开裂，必须采取有效的通风融热措施。

（4）按抗震构造要求设置的构造柱，应在整个建筑物高度内上下对准贯通，上至女儿墙压顶，下至浅于500mm基础圈梁，或伸入室外地面以下500mm，构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。

五.结语

近而，在多层住宅设计中的结构设计时必须再加强结构设计人员对常见结构设计错误的辩别能力，提高对结构设计通病的防治能力，并灵活运用结构设计的基本方法，满足国家设计规范要求的前提下，引入新的概念设计，并从结构设计、设计计算及构造设计等方面采取多方面的有效措施，从而确保住宅结构设计水平和设计质量再上新的台阶。

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关键词：结构设计；钢结构住宅；钢结构体系；

前言:

近年来，由于土地资源不可再生，建设部已下令禁止使用传统的粘土砖，同时，我国目前的钢产量已高达1.7亿吨，严重供过于求的状况已迫使钢铁企业不得不另辟蹊径，为了建筑业和钢铁业找到了新的出路，我国在已有的建筑体系上引进了国外已经成熟的钢结构住宅建筑体系，多层钢结构住宅是钢结构住宅产业化推广的重要组成部分，也是今后多层住宅发展的主要方向。钢结构住宅建筑的优点主要有：大大节约施工时间，施工不受季节影响；增大住宅空间使用面积；减少建筑垃圾和环境污染，建筑材料可重复利用；拉动其他新型建材行业的发展；抗震性能好；使用中易于改造、灵活方便；给人带来舒适感等等。

一、多层钢结构住宅结构体系选型

钢结构体系的型式有多种，但应用于住宅的卡要可分为钢框架体系钢支撑框架体系，钢框架-混凝士剪力墙体系 钢框架-核心筒，错列桁架钢结构等。

根据已建的钢结构住宅工程 对钢结构住宅的结构体系做一个简单的定性比较（见表1）。根据表1对多层钢结构住宅结构体系比较分析，可以明确地得出各钢结构体系的优缺点。从表1可知，错列桁架钢结构经济性高，开间及跨度大，比较适于作为多层钢结构住宅的结构体系，但建筑设计应与结构设计交互设计，以避免桁架对建筑平面设计的影响。

表1 多层钢结构住宅结构体系性能比较

错列桁架 好 低 复杂、快 抗侧能力好、 桁架对住宅建筑平面设计有影响

二、钢结构住宅楼盖结构分析

楼板的合理选择关系到整个结构的安全性、经济性，降低楼板的造价和减轻自重对整个建筑物至关重要。目前钢结构住宅工程中常用的楼板主要有三种形式：压型钢板-混凝土组合楼板；现浇混凝土楼板；预应力空心板叠合楼板。通过表格对上述三种楼盖进行综合比较 见表2：

表2 多层钢结构住宅常用楼板类型综合比较

造价 较低 较高 低

由表2可知 预应力空心板叠合楼板比较适于作为钢结构住宅楼盖 这种楼盖不仅装配化程度高、施工效率高、自重轻、用钢量少和造价低，而且跨度较大，整体性及抗震性能都不比现浇楼盖差。

三、多层钢结构住宅结构分析与设计

3．1 工程概况

某住宅工程6层，层高2.8m。建筑高度17.1m,建筑面积2858 m2，建筑标准层平面如图1所示。在一个住宅单元中,进深尺寸较大,除楼梯间、厨房、卫生间相对固定外。其余的厅、居室、贮藏室等均可按住户的意愿自行安排、灵活分隔组合。墙体选用蒸压加气混凝土墙板。建筑抗震设防烈度Ⅷ度 设计地震分组为第一组 设计基本地震加速度为0.2g 建筑结构安全等级为二级，建筑的抗震设防分类为丙类。基本风压0.60kN／m2,地面粗糙度B类。基本雪压O.80kN／m2,屋面活荷载0．5kN／m2。

3．2 结构分析与设计

结构体系：根据上文分析及工程概况，该工程选择交错桁架钢结构和钢框架结构体系。灵活分隔部分采用错列桁架钢结构，该结构利用柱子、平面桁架和楼板组成空问抗侧力体系．具有住宅布置灵活、结构自重轻和造价低的特点。是一种经济、实用、高效的新型结构体系：固定部分(厨房、卫生间和楼梯间)采用钢框架结构。桁架腹杆采用混合型桁架，这种桁架的抗侧性能优于空腹桁架．抗震性能优于实腹桁架。桁架布置见图2。

图2 桁架布置

结构布置：住宅的开问和进深较大，由上文分析并综合比较而选用预制预应力空心板叠合楼板。采用预制预应力空心板叠合板后结构布置采用简单梁格方式，取消用钢量较大的次梁。简单梁格布置不仅可以降低结构用钢量，而且可以增大建筑有效净空并取消吊顶。预制预应力空心板叠合板通过与钢粱组合作用(布置栓钉和后浇叠合层)进一步降低结构用钢量。叠合板总厚度为200mm 其中预制预应力空心板厚度150mm，现浇叠合层厚50mm。结构平面布置见图3。

构件设计：交错桁架结构中多数构件的内力以轴力为主，而且体系的抗侧刚度很大 一般以强度或稳定设计来控制构件截面，比较适合采用高强度钢材，因此该工程梁、柱、弦杆、腹杆均采用Q345钢。交错桁架结构中柱采用直径为400mm．壁厚为l6mm钢管混凝土柱．混凝土采用C60；弦杆采用HW200x200x8x12：纵向框架梁为HM294x200xSx12：直腹杆为等边角钢组合L100xl0；斜腹杆为等边角钢组合L125x8。框架结构中柱采用直径为300mm．壁厚为10mm的钢管混凝土柱，混凝土采用C60：粱采用HN25O×125×6×9。

结构分析：计算结果表明．水平荷载作用参与组合的工况对设计起控制作用。构件强度和稳定应力比控制在0．90以内 结构弹性层间位移角按照《建筑抗震设计规范》和 钢结构设计规范》的相关规定来控制。结构分析结果见表3。

节点设计：交错桁架体系采用混合型时，横向荷载的作用将通过平面桁架以轴力的形式传递给柱子．故桁架与柱子的连接按铰接设计。此时，桁架上、下弦杆除了要承受轴力，还要承受弯矩．按照连续压弯杆件设计．而腹杆与弦杆的节点按铰接设计，忽略桁架腹杆次弯矩的影响。此种分析不但误差~t4d,，还能改善结构的延性和增加耗能储备。钢框架结构的梁柱节点全部为刚节点．可有效增加结构的抗侧刚度。

3．3 简单经济评价在满足各项设计指标的前提下．各构件用钢量见表4 设计方案总用钢量为85．25t(不包括楼板及基础)，单位面积用钢量为29．8kg／m2。采用钢管混凝土柱交错桁架结构。可以显著降低结构的用钢量．比其他钢结构住宅结构体系经济。

表4 构件用钢量

四、结束语

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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。

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关键词：钢筋混凝土；多层框架结构；结构设计

中图分类号：TU375 文献标识码：A

引言

在框架结构设计中,不论工程简单还是复杂,其实终究是由梁、柱、板形成的基本单元组合而成，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。

多层框架房屋地基基础设计时的注意点

1)要正确地阅读和使用地质报告。熟悉勘察报告的主要内容,了解勘察结论和计算指标的可靠程度,进而判断报告中的建议对该项工程的适用性。这里,要把场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联系起来进行综合分析。

2)在满足承载力和变形的基本要求下,尽量采用比较经济的天然地基上的浅基础。地基持力层的选择应从地基基础和上部结构的整体性出发,综合考虑场地土层的分布情况及稳定性,土层的物理力学性质,建筑物的体形、结构类型和荷载性质与大小,还要考虑地下水的影响。

3)多层房屋一般采用条形基础或独立基础。一般先由地基承载力和变形确定基础底面尺寸,然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定,基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外,还要满足一些规范规定的构造要求。要注意的是,在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时,应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用;而在进行基础截面设计中,应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。

4)在地基处理时,要针对地质报告条件和水文地质条件选用合适的地基处理方法。要特别注意所选的方法必须符合土力的基本原理和重视当地的实际工程经验。

5)要有长期荷载重心和基础形心尽量相重合的概念。要有基础整体性的概念,通过增设基础连系梁和基础圈梁等措施来保证。

三、框架结构构造配筋

1、框架外挑梁配筋

由于占地面积的限制!使用功能的要求或结构上的原因，工程上常在框架的梁端设计挑梁。由于框架梁的荷载与外挑梁的实际荷载值不同，因而框架梁与外挑梁的截面尺寸会有所不同，而有的设计人员在绘图时只是将框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸了事，殊不知有些主筋根本无法伸进挑梁，这些差错一般在施工时才会暴露出来，但为时已晚，许多钢筋已截断成型，这不仅影响了施工进度，而且也造成了不必要的损失。

2、框架边柱柱顶配筋

对于框架结构的高层建筑，水平荷载对结构的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力与建筑高度的平方成正比；顶点位移与建筑高度的 4次方成正比。水平荷载是结构设

计中的控制因素。框架顶层的风荷载较大，而屋面结构荷重传给边柱的轴向总力比楼层边柱总力要小，显然柱顶有大偏心问题，顶层边柱节点出现轴向力对截面重心的偏心距大于 0.5倍的柱截面高度（e0>0.5h）。根据框架结构的构造要求，横梁上部钢筋应全部伸入柱内，且伸过横梁下边；柱内一部分钢筋伸到顶端，另一部分钢筋伸到横梁内，其根数依据计算确定且不少于2根。设计人员在图中经常容易将边柱柱角的钢筋弯入梁内，对这类问题，缺乏实践经验的工程技术人员不易立即发现，而要等施工时才会察觉。问题的症结在于柱宽大于梁宽，柱角的纵筋要完全伸入梁内是办不到的，对这种差错应引起设计人员的重视。

3、框架梁、柱箍筋配置

《建筑抗震设计规范》第6.3.3条及6.3.8条对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距都作了明确规定。根据这些规定，工程习惯上常取的梁、柱箍

筋加密区最大间距为100mm，非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序信息中通常也内定梁!柱箍筋加密区间距为100mm，由设计人员根据规范确定箍筋直径和肢数。但是，在程序内定的条件下，当框架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋时，多数情况下，非加密区箍筋间距若仍是200mm，会使梁的非加密区配箍不足。当框架梁中由于种种原因纵向钢筋超筋时，梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大2mm的原因。对于框架柱，当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm时，在某些情况下，亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm引起配箍不足。这里需要指出的是，梁!柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求，即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值，并且不乘以剪力增大系数。

住宅钢筋混凝土框架结构设计策略

优化设计的方法。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地进行方案分析比较，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普遍采用的方法。

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需要同时满足的条件。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，且富余量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。

经济性比较。我们通过对3种钢筋混凝土住宅结构直接费用的计算，发现3种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费用相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费用最大，框架——剪力墙结构的单位面积直接费用最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费用比框架——剪力墙结构的单位面积直接费用高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费用高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费用比框架——剪力墙结构的单位面积直接费用高出4.9%。3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，短肢剪力墙结构的造价较大，3种结构体系直接费用最大相差不到45元/m2元。

结语

钢筋混凝土框架结构虽然相对比较简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念以及长期的设计经验总结积累，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

参考文献：

【1】于洁,陈玲俐. 钢筋混凝土框架节点抗震性能研究进展[J]. 世界地震工程. 2010(02)

【2】张金,朱凯,张穷,刘贵江. 浅析混凝土超静定结构极限承载力状态[J]. 商业文化(下半月). 2011(07)

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关键词：钢结构房屋结构设计优势结构形式问题

中图分类号：TU391 文献标识码：A文章编号：

随着钢产量的不断提高, 经济的不断发展, 对绿色环保型建筑的要求加大, 钢材应用于住宅建筑主体结构会越来越普遍。我国正在加速发展钢结构住宅产业化进程, 发展以标准化、系列化、通用化, 以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制。目前经国内广泛研究、实验分析并钢结构住宅通用体系用于民用住宅, 具有独特的优势, 与其它住宅通用体系相比, 其主要特点是: 自重轻; 布置灵活; 可以工厂化生产, 更易实现工业化、定型化、批量化生产; 施工周期大大缩短。

一、钢结构房屋发展的前景和优势

目前, 经国内广泛研究、实验分析, 钢结构房屋通用体系(钢结构住宅05J910~ 1, 2)用于民用住宅, 具有良好的发展前景和独特的优势。

1、发展前景

（1）将钢结构体系用于房屋建筑可以充分发挥钢结构延性好、塑性变形能力强、具有优良抗震性能等优点, 从而大大地提高住宅的安全可靠性。近年来的地震灾害, 尤其是台湾大地震调查结果证明了钢结构在地震中的良好表现。

（2）钢结构房屋比传统建筑更好地满足建筑上大开间、灵活分隔的要求, 并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板提高使用面积率。

2、钢结构房屋的优势

（1）有利于构件标准化, 有利于降低成本, 实现房屋建筑技术集成化、产业化; 钢结构房屋体系工业化程度高, 现场湿作业少, 符合环保建筑施工的要求。

（2）钢结构房屋体系自重轻, 约为混凝土结构的一半, 可以大大减少基础造价; 钢结构住宅体系施工周期短, 比传统住宅体系至少可以缩短三分之一,可以大大提高投资效益, 加快资金周转。

（3）钢结构房屋所用的材料主要是绿色、可回收或易降解的材料, 在建筑物拆除时, 它的大部分材料可再生或降解, 废弃物产生少, 因此符合可持续发展的要求。

二、钢结构房屋设计中的结构形式

对低、多层住宅, 目前国内外常用的结构体系主要有:

1、冷弯薄壁型钢体系

构件用薄钢板冷弯成C 形、Z 形构件, 可单独使用, 也可组合使用, 杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证, 抗侧能力较差, 一般只用于1~ 2层住宅或别墅。

2、框架

目前, 这种体系在多层钢结构房屋中应用最广。纵横向都设成钢框架, 门窗设置灵活, 可提供较大的开间, 便于用户二次设计, 满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用, 运用在低多层住宅中, 一般只用于4~ 6层住宅。

三、钢结构房屋结构设计中常见问题分析

1、结构布置

钢结构的结构体系包括框架结构、框架—支撑结构、筒体结构、平面桁架结构、网架( 壳) 结构、索膜结构、轻钢结构、塔桅结构等。选择结构体系时，应考虑它们不同的特点，如在轻型钢结构工业厂房中，当有较大悬挂荷载时，可考虑放弃门式刚架结构而采用网架结构; 建筑设计允许的情况下，可在框架中布置支撑来提高结构刚度，一般能取得比简单的刚性连接节点框架更好的经济性; 对屋面覆盖跨度较大的建筑，可选择悬索或索膜结构体系，其构件以受拉为主; 高层钢结构设计中，常采用钢—混凝土组合结构，来弥补钢结构本身的缺陷，提高结构性能。

结构的布置应根据结构体系的特征、建筑物荷载分布的情况及性质等因素综合考虑。一般说来，结构布置应刚度均匀，力学模型清晰，使荷载以最直接的路径传递到基础。此外，结构布置应根据具体情况灵活多变。如框架结构中次梁的布置，一般为减小截面而沿短向布置次梁，但会使主梁截面加大，因此减小了楼层净高。为避免这一问题，可根据需要调整其荷载传递方向，以满足不同的设计要求。应特别注意的是结构的抗侧应有多道防线，如有框架—支撑结构体系，框架柱至少应能单独承受1 /4 的总侧向荷载。

2、截面设计

构件截面设计是否合理直接关系到结构的安全性，工程的造价及施工是否方便。结构形式确定后，可根据经验对构件截面作初步估算。主要包括梁、柱和支撑等构件截面形状与尺寸的假设，一般钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H 型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1 /20 ～ 1 /50 之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按我国现行钢结构规范限值确定，尽量回避钢梁整体稳定的计算。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造来初步确定。柱截面根据长细比来估计，通常50≤λ≤80，然后考虑不同的受力情况，选择钢管或H 型钢等截面形式。

在进行钢结构设计时，应在确保结构安全，满足使用要求的前提下，使结构用钢量最省、造价最低。因此，如何选择合理截面的杆件，使其在满足强度、刚度、稳定性等要求的前提下，用钢量最小就是优化设计的最终目标。

在进行截面优化时，必须综合考虑以下几点: （1）构件强度、稳定验算。截面尺寸的优化必须满足强度、稳定性的要求，从而满足结构设计的安全性要求。（2）刚度要求。截面尺寸在优化时，结构的整体刚度必须满足有关规范规定的变形控制要求，即横梁的最大挠度、柱顶的最大水平位移、吊车轨顶处柱的最大水平位移必须满足有关规范规定的变形限值。（3）构造要求。优化截面尺寸必须满足有关规范的构造要求及使用要求。如柱翼缘的宽厚比、腹板的高厚比等截面尺寸都必须满足有关规定。（4）制作、安装控制条件。优化构件截面尺寸必须满足常规的制作、安装要求。

3、节点设计

连接节点的设计是整个设计过程中极其重要的环节，节点设计得当与否，对保证结构的整体性、可靠度以及建设周期和成本有着直接影响。在进行结构设计时，在结构分析过程中就应该想好用哪种节点形式，根据结构构件的选用，传力特性不同判断是选用刚节点、铰节点还是半刚节点。

对于焊接节点，焊缝的尺寸及形式应符合我国现行规范的有关规定。如焊条的选用应和被连接金属材质强度相适应，E43 对应Q235，E50 对应Q345。此外，焊接设计中应考虑焊缝的重心尽量与被连接构件重心接近。对于栓接节点，普通螺栓由于其抗剪性能差，只能在结构次要部位使用。高强螺栓的使用相对广泛，常用S8． 8 和S10． 9 两个强度等级，高强螺栓连接根据受力特点分承压型和摩擦型两种连接，在设计时应注意两者计算方法的差别。连接板可简单取其厚度为梁腹板厚度加4 mm，然后按我国现行规范进行相应验算。此外，节点设计应考虑制造厂的工艺水平、施工空间及构件吊装顺序等，尽可能让工人方便进行现场定位与临时固定。

参加文献：

[1] 高志勇.门式刚架轻钢结构设计常见问题[J]. 价值工程. 2010(08)

[2] 石玮.钢结构房屋设计中常见问题分析[J]. 中国新技术新产品. 2011(15)

[3] 王萌.钢结构设计中应注意的几点问题[J]. 江西建材. 2009(02)

篇6

关键词：多层住宅住宅施工建筑施工管理

0引言

在我国，住宅建筑按其层数分为：低层、多层、和高层三类。我国在《民用建筑设计通则》(GB50352—2005)中明确规定：1～3层为低层住宅；4～6层为多层住宅；7～9层为中高层住宅；10层以上为高层住宅。在这里我们着重笔墨论述一下多层住宅的建筑施工管理问题。

1多层住宅建筑的特点

归纳正如引言部分所说,多层住宅一般指4～6层高的住宅，借助公共楼梯解决垂直交通，是一种极具代表性的城市集合住宅。多层住宅在我国目前新建或正在建造的城镇住宅中占90%以上。多层的优点在于:第

一、它比低层住宅在占地上要节省，同时又比高层住宅建设工期短，一般开工一年内即可竣工;第

二、公摊面积少，无需像高层住宅需要增加公共走道、电梯、高压水泵等方面的投资，物业费也较低，整体的性能价格比高;第

三、结构设计成熟、通常采用砖混结构，建材可就地生产，可大量工业化、标准化生产。因此，多层住宅造价较低，价格适中，易于被普通消费者接受。

2多层住宅建筑结构体系分析

多层住宅建筑的结构体系主要包括以下三大类：第

一、混凝土空心砌块多层建筑体系，但其主要问题在于雨水容易从砂浆缝隙渗入，如果双面抹灰，又大大增加抹灰量；并且在光洁的砌块上抹灰难度很大，易空鼓、开裂；第

二、框架轻板结构体系，结构多为钢筋混凝土框架结构，内外墙均为非承重墙。可用陶粒空心砌块、加气混凝土砌块或其它非粘土砌块以及陶粒混凝土轻质两面光条板、3E板等做内外墙；第

三、钢筋混凝土剪力墙结构体系，内外墙全部采用现浇钢筋混凝土墙，目前已开发出多种配套的外墙保温体系。这类结构体系，亦可以把外墙做成预制墙板在现场预制生产后就地安装。

3多层住宅建筑施工管理的特殊性总结

3.1局部质量问题等同于全部质量问题因为多层住宅工程涉及到众多住户的个人利益，业主及住户都很重视，对工程质量要求比较严格。在施工中，即使工程质量控制得很好，若在一处出现小小失误，对住户来说，就是全部的问题。这就要求后期管理要过细、过硬。

3.2各工种相互制约问题一个环节考虑不周就会产生连锁反应影响另一个环节，或更多的环节，产生难以控制的负面效应。如工序先后问题处理不当，就会影响成品保护，甚至给整个工程质量带来隐患。

3.3施工面过于分散因为多层住宅楼墙体比较多，房间多，施工洞堵住以后，同一楼层不相通，往往造成对某处施工管理不到位，出现问题。新晨

4如何做好多层住宅建筑的管理

4.1做好施工预案的重要性要针对整个工程的特点编制有针对性的施工方案。其中应包括：关键部位的施工方法，工序的安排，不同工种的插入时间，对易出现的质量问题提出预控措施，制定出成品保护措施等。工程管理中，要抓住关键问题，使管理处于“受控”状况，才可能达到工期缩短，质量提高，经济效益增长的效果。工程变更和设计变更的造价占整个工程造价的比例有近10%，有时甚至更多，在施工过程中，各方可能会提出各种各样超出原设计图纸的要求，或者由于设计考虑不周造成与实际情况不符合等，就会出现工程变更和设计变更，而这些变更必须会带来工程造价的增加.也就可能出现工程造价难于控制好的局面.目前，导致绝大多数多层住宅工程造价突破控制的主要原因就在于此。

4.2做好多层住宅施工工程管理也要重视监理的工作工程监理的监理工程师都是有经验、阅历比较丰富的工程技术人员，在设计及施工监理过程中能提出许多积极的降低工程造价的建议、尤其在施工阶段关系到是否要设计变更和工程变更的决定时，他们往往能根据自身的技术优势做出合理正确的选择，这一点许多建设方代表因其经验、阅历及技术受各方面的条件制约而无法做到。在施工过程中。甲、乙两方因各自的立场、观点不同，有时会出现一些影响施工正常进行的情况，监理单位作为公正的第三方，在施工过程中协调双方关系，确保工程施工正常进行，这样能为完成工程造价控制提供有利条件。

5多层住宅建筑施工的管理控制方法研究

5.1多层住宅建筑施工的质量管理方法要根据多层住宅建筑工程的质量目标，制定相应的质量验收标准，而且要使企业质量验收标准高于国家验收标准。严把材料质量关。采购的材料要符合国家规范标准(含环保标准)和设计要求，严格执行材料验收制度。确保主体结构质量。主体结构质量关系到整体工程质量和安全，关系到每个职工生命安全，因此，必须确保主体结构质量。重视装饰质量。在施工装饰阶段，一定要克服质量通病，搞好细部处理，在装饰水准上要高人一筹，要有创新和特色。抓好地下室、一层、顶层、屋面、卫生间以及楼梯走道等关键部位施工。要积极推广应用新技术新材料。随着科技进步，新材料、新技术不断涌现，施工企业要及时掌握这些信息、积极应用到工程中来。

5.2多层住宅建筑施工的成本管理方法多层住宅建筑的成本控制就是在项目成本的形成过程中，对生产经营所消耗的人力资源、物质资源和费用开支进行指导、监督、调节和限制，把各项生产费用控制在计划成本范围之内，保证成本目标的实现。项目经理是项目成本控制第一责任人，应及时掌握和分析盈亏状况，并迅速采取有效措施。

5.3多层住宅建筑施工的安全管理方法要订立安全责任书，发生安全事故，各级责任人和班组都要承担一定经济责任。确保安全设施投资到位。安全设施投入不能省，特别是企业改制以后，安全设施投入更不能省，一旦发生安全事故，造成的损失要比你安全投入的费用大得多，而且造成的影响很大。

在现有多层住宅建筑施工管理水平的基础上，应针对影响工程质量品质的一些关键问题，从技术、人事制度上建立更有效的、更加科学的管理体制，明确每一个施工人员的目标责任，从而达到进一步提高管理水平的目的。

参考文献：

[1]布赖恩·爱德华兹.可持续性建筑[M].中国建筑工业出版社.2003.

[2]李惠强.基于成本分析的多层建筑施工方案评价[J].华中科技大学学报.2006.

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关键词：多层建筑；结构；稳定性

Abstract: at present, the brick houses in China is the most widely used an architectural form. But because the masonry buildings of the brittle material, the seismic performance is poorer, in order to improve the aseismic performance, inline often use the architectural layout design, change the structure. Seismic design of the house is application and hygiene, mainly is prevented, and make the building in the small epicenter not bad, the epicenter in repairable, not the epicenter. So in construction project, in order to ensure construction project with reasonable seismic capability, engineering the seismic fortification, seismic design and construction quality and so on various aspects must conform to the standard. This article in view of the current multi-storey building structure stability of some common yet overlooked analyzed, points out the errors of the causes and consequences, and gives some design Suggestions requirements and construction, the structure stability of multilayer house is analyzed.

Keywords: multi-storey building; Structure; stability

中图分类号：G267文献标识码：A 文章编号：

住房建设作为民生重要依据，得到政府和国家高度重视，改革开放后国家更重视人员、资金、技术等投资，使住房条件得到改善。由于人口增长，人民对住房条件需求的提高等因素影响，住房成为消费热点，为此又产生了住房制度改革，住宅商品化等全社会关注的重要课题。砖混结构的房屋在我国使用最广泛的一种建筑形式，这是由于砖混结构的房屋建造时取材便利、施工简单、造价低廉，且施工工期短。

但是砖混结构的房屋存在自身一些缺点，砖混结构房屋的材料和不同组件之间的连接非常脆弱，砌体结构的抗震能力非常有限。因此，在进行工程建设时，有必要改善砌体结构的延展性，提高房屋的抗震能力。

一、多层建筑结构的概述

住宅建筑按其层数分为：低层（1～3层）、多层（4～6层）、中高层（7～9层）、高层（l0层以上）四类。

从80年代开始至今，是我国多层房屋建筑在设计使用及施工建筑等各方面得到迅速发展的阶段，各中等城市以及广大农村都普遍兴起建造以框架结构、砖混结构、砖木结构、加筋砌体等多层建筑。

多层住宅为4～6层高的住宅，借助公共楼梯解决垂直交通，其优点在于：①它比低层住宅占地少，比高层住宅建设工期短，一般开工一年内即可竣工；②公摊面积少，无需像高层住宅需要增加公共走道、电梯、高压水泵等方面的投资，物业费也较低，整体的性能价格比高；③结构设计成熟，建材可就地大量工业化、标准化地生产。因此，多层住宅造价较低，售价适中，易于被普通消费者接受。

二、设计失误对结构稳定性的影响

1．多层建筑的基础

多层房屋建筑无地质详勘报告，仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计；采用换土垫层进行软弱地基处理，不进行换土垫层设计，只凭经验处置，没有进行垫层宽度和厚度计算，既不安全，又不经济。

2．多层建筑的砖混结构房屋中构

造柱兼作承重柱用

在砖混结构中，构造柱不但能够提高墙体的坑剪能力，而且构造柱与圈梁联结在一起，形成对砌体的约束，这对于限制墙体裂缝的开展，维持竖向承载力，提高结构的抗震性能有着重要的作用。

在当前结构设计中，构造柱经常被作为承重柱使用，这种做法使得构造柱提前受力，柱底基础的抗冲切、抗弯曲及局部承压强度必然不能满足要求，降低了构造柱的拉结和约束作用，一旦遭遇地震，构造柱位置因应力集中首先破坏。

3．多层建筑在框架结构设计中，只注意横向框架而忽视纵向框架

现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，纵向框架与横向框架同等重要。一些结构设计者对于非抗震设计，没有考虑地震的纵向作用，在实际设计中经常出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。

4．多层建筑的悬挑梁的梁高选用过小

设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算，而忽略了对梁挠度的验算。梁高选用过小，引起梁截面的受压区应力过高，梁的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。

5．多层建筑的连续梁按单梁进行设计

这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小，没有引起设计者的重视，为图受力分析方便，设计者把实际应为连续梁的边梁按简支梁进行设计，致使边梁在支座处上部负筋配置量过少，加载后梁支座上部受拉区出现竖向裂缝，引起梁上的拦板出现竖向裂缝。

三、抗震设计对稳定性的影响

1.抗震措施

当前，在抗震设计中，从概念设计、抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁、强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用己得到普遍的认可。

2.多层建筑的抗震设计理念我国

《建筑抗震规范》（GB50011－2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求。“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的。第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值，并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。

［参考文献］

[1] 王卫东,王勇.浅议多层砖混结构房屋的抗震设计[J].山西建筑,2005.

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【关键词】住宅设计；结构设计

为了避免或减少类似的情况发生，确保住宅设计质量能上一个台阶，应从以下几个方面对结构设计中的常见病加以防范：

一、结构设计人员应该及早介入建筑的概念设计

建筑的概念设计在整个设计过程了起着举足轻重的作用，一幢建筑物的设计，如果没有事先经过全盘正确的概念设计，以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理，也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。

根据最新的地震区域划分和规定，天津的设防烈度规定为7度（设计基本地震加速度值0.15g）。住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构，都不同于以往的静力设计，必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计，否则，将会导致建筑结构设计的不合理，给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计，应对不同形式的住宅建筑，掌握各自概念设计中容易疏忽的要点：

1、对一般多层砌住宅结构，应按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）要求做到：优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系：纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处；不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。

2、对钢筋砼多、高层结构住宅，力求做到：

（1）结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构，可以设置防震缝，把它分割成各自规则的结构单元，结构布置以少设缝为宜，一旦设缝，则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一；

（2）框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置，以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力；

（3）框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态，除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外，还需采取措施，保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。

二、防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏

预防或减少不均匀沉降的危害，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如：避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置；避免立面体形变化过大； 将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元；加强上部结构和基础的刚度；同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。

应该引起重视的是：对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式，此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时，应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言，从经济的角度考虑，一般不愿意采用长桩的方案，但上海地区的软土层覆盖层厚度较大，一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性，同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验，进行多方案比较，最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。

三、从结构计算和构造上满足规范要求

（一）从结构计算角度，看结构计算应注意的问题：

1、避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符，基础底板上多算或少算土重。

2、底框砌体结构验算时就应注意：①底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构，对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响，通常对底层地震剪力乘以1.2-1.5的增大系数。②底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙，应采用双保险的方法，抗震墙承担全部剪力，框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时，框架不折减，抗震墙折减到弹性刚度的20%-30%。③应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。

3、避免楼板计算中不正确方法。①连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替。②双向板查表计算时，不能忽略材料泊松比的影响，否则，由于跨中弯矩未进行调整，将使计算值偏小。

4、以电算结果的正确性不能作出鸽蝗评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算，如何对计算结果进行分析、评价，是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断，根据其正确与否，决定能否作为施工图设计的依据。

（二）从构造角度看应注意的问题：

1、注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性，又必须满足最小配筋的要求。

2、严格按照规范要求，保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度，材料选用也必须满足强度要求。

3、为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂，必须采取有效的通风融热措施。

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关键词：高层住宅；结构设计；技术；问题；

Abstract: At present, China's urban population has increased dramatically, and people living level is also in constant improving. When satisfying the requirements of the material, requirements of the living environment is also more and more high. From the trend of the development of real estate, the present residence is in the derection to big house pattern. However, due to theshortage of city land resources, to solve the problem of space can only rely on high-rise residential solution. The advantages of the high-rise residence is obvious, but when enjoy big space, we also had to face some drawbacks of the high-rise residence. In order to better reflect the advantages of high-level residence,it needs to design personnel to take the necessary measures about the problems in the designing of high-rise residence of the structure. In this paper, the author mainly gives an analysis of some of the technical problemsin high-rise building structural design.

Keywords: high-rise residence; structure design; technology; problems

中图分类号：TU241.8文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）

近年来，我国大量涌现高层住宅建筑，那么怎么样才能在设计的过程中使高层住宅结构更加安全、合理并且经济已经成为人们关注的问题之一。因为现在的高层住宅结构在设计的时候，通常都是根据已经设计好的平面以及竖直方向布置，设定结构构件的尺寸规格，然后通过电脑计算，在计算的过程中对极个别的超限构件做必要的调整之后就形成最终结果。所以设计人员对于整个设计方案是不是完善，构件的尺寸假定是不是合理等都没有明确的概念。因此，经常造成不必要的浪费。尤其是对于一些技术性问题，因为考虑的不全面，经常在使用过程中出现问题。接下来，笔者就针对高层住宅结构设计中比较重要的技术性问题加以分析。

高层住宅结构的特点

1、高层住宅结构可以有效的提高住宅的容积率，节约城市的土地使用面积；

2、可以节省很大一笔市政建设投资；

3、可以节省更多的空间用于公共场所的布置以及绿化，有助于城市景观设计，美化城市；

4、因为建筑的层高较高，所以钢材的使用量比较大，通常为多层住宅的三到四倍；

5、高层住宅结构受到的自重、风力以及地震等竖直方向和水平方向荷载比较大；

6、地基处理和基础设计比较复杂，基础的荷载比较大；

7、对消防要求高。

二、高层住宅结构设计中需要注意的问题

从人们居住的层面来看，低层住宅或者多层住宅都比高层住宅要优越一些。但是，我国的人口多，土地少，所以只能建设高层住宅。高层住宅虽然在很大程度上解决了用地问题，但是也存在很多弊端。

高层住宅本身自重比较大，所以剪力墙在荷载方面压力比较大，建筑结构容易发生受力位移。

建筑结构的高宽比例较大，这对高层住宅结构的稳定性影响较大，而且还会增加建设成本。

横向和纵向刚度差异较大，高层住宅结构在顶端位置受到较强风力的作用，所以往往会增加一些剪力墙，这样就会使建筑结构在横向和纵向的刚度出现加大的差异，结构受力不均衡，就会出现扭转变形，对结构的安全使用造成威胁。

底层层高较高，而二层以上层高较小，此种问题主要是针对商住两用的高层住宅结构，由于底层层高较高，又是大空间设置，所以底层承受了较大的自重荷载，容易出现变形。

剪力墙平面外搭梁。

楼层局部托柱转换，柱子承受的荷载加大，对结构的稳定性不利。

单栋建筑的长度超长。

顶层楼中楼取消部分剪力墙，很多设计人员错误的认为顶层的受力荷载比较小，所以在顶层为楼中楼结构的高层住宅结构中就会取消部分剪力墙。高层住宅结构的顶层承受的荷载并不小，因为在高空受到风力作用，如果取消剪力墙就容易在外力作用下出现位移。

地下室顶板存在比较大的高度差。

高层住宅结构设计问题处理措施

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。

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振动的周期比在0.8之内。

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，有的可以达到九米，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，保证底层高度大于上部一层刚度的百分之七十。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。

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。

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。

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。

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，加大楼板配筋率等。

结束语：高层住宅结构已经成为社会发展的必然趋势，尤其是针对我国人均土地占有量低的现状，高层住宅必然是首选方案。只是高层住宅结构设计是一个至关重要的环节。直接影响住宅质量，和人们的生命财产安全息息相关。所以我们在高层住宅结构设计中要特别注意，严格按照规范进行，并不能忽视任何一个细节。目前，我国的高层住宅结构设计还存在很过问题，急需我们去解决。本文笔者结合自己的实际经验，针对一些问题作了分析和说明，并且提出了相应的解决措施，但是这只是众多问题中的一部分，所以还有很多细节需要设计人员去研究，以建造出质量优异的高品质住宅，为人类服务。

参考文献：

郭慧颖，高层住宅结构设计中的问题及处理，山西建筑，2005年11期；

韩桂发，浅析高层住宅结构设计与体会，价值工程，2010年12期；

乔亚东，刍议高层住宅结构设计中的常见问题及对策，中华民居，2011年09期；

张感平，高层住宅结构设计，江西建材，2011年04期；

张岚，高层住宅结构设计与分析，煤炭工程，2009年01期；

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关键词：钢结构 钢结构住宅 设计

1、工程概况

某住宅楼建筑面积6233.2m2，地上13层为住宅房间，地下l层为设备间及停车场。根据使用功能、建筑总平面、建筑面积、建筑朝向、防火防烟分区等多方面的要求，经多次优化进行了本建筑的平、立、剖面设计，每一户住房中的卫生间、厨房、卧室、客厅均有较好的自然采光和通风，均可满足住宅的建筑使用要求。

2、结构设计

2.1 设计资料

设计标高：室内设计标高0.00m，室内外高差0.3m。基本风压：wo---0.35kN/m2。地质资料：建筑场地至地下9in范围内为粉质黏土，地基承载力特征值为150kN/m2。地震设防烈度为7度。

2.2 建筑布置及计算简图的确定

（1）结构体系。根据建筑设计可知，该住宅为地上12 层，地下1层。综合考虑设计资料、建筑功能及受力合理的要求，本建筑采用框架结构体系。（2）计算简图。从结构平面布置图中取出最不利一榀框架，作为该结构的计算模型。（3）截面的初步确定。根据荷载和跨度的要求，框架梁柱承受的荷载都比较大，故在材料选用时应优先考虑强度较高的钢材，本工程主梁和柱子采用Q345B 钢材，材料性能应满足《低合金高强度结构钢}（GB/T1591）的要求。柱采用宽翼缘的H 型钢，梁采用中翼缘的H型钢，据所选梁柱截面可以确定相应截面的

几何参数。

2.3 荷载计算

（1）恒载计算。主要考虑屋面、楼面均布荷载，并得到恒载作用下结构的计算简图。（2）活载计算。根据《建筑结构荷载规范》得到非上人屋面的活荷载标准值以及各楼层活荷载标准值，进而通过计算，得到了活载作用下的计算简图。（3）风荷载计算。根据《建筑结构荷载规范》，已知基本分压w0=0.35kN/m2。由Wk=βzusuzwo。可知风荷载标准值。将风荷载换算成作用于每一层节点上的集中荷载，从而建立风荷载作用下的结构计算简图。（4）地震荷载计算。本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分

组为第二组，Tk=0.40S，根据底部剪力法公式可得地震荷载作用在每一层节点上的集中荷载，从而得到地震荷载下的结构设计简图。

2.4内力计算

（1）恒载作用下内力计算。力法、位移法、弯矩分配法、无剪力分配法均可用来计算框架结构内力和侧移，但是多层钢结构往往杆件较多，超静定次数很多，采用这些方法比较费时，因此实际计算时一般用近似方法分别计算结构在竖向荷载和水平荷载作用下的内力和位移。框架结构在竖向荷载作坩下的计算方法有分层法、迭代法、二次弯矩分配法等。

2.5 构件设计

据内力计算组合结果，即可选择各截面的最不利内力进行梁柱截面设计。设计公式为S≤R 和S≤R/yRE（地震作用参与的组合）。柱的截面设计考虑强度、刚度、平面内整体稳定、平面外整体稳定以及局部稳定等方面。主梁设计模型按多跨连续梁考虑。截面设计考虑强度、刚度、局部稳定等方面（由于采用压型钢板组合楼板，且有牢靠的连接，故不必验算整体稳定），次梁截面按两端简支考虑，由强度、刚度、稳定等综合确定。

3、钢结构设计的特点

3.1 钢材结构的特点

钢材的结构具有以下的特点：（1）强度高，重量轻；（2）塑性、韧性好；（3）材质均匀，工作可靠性高；（4）适于于机械化加工，工业化生产程度高；（5）减少砂、石、灰用量，减轻对再生资源的破坏；（6）环保、可回收再利用，建筑造型美观；（7）密闭性能好，能制成不渗漏的密闭容器；（8）耐热性能好，耐火性能差；（9）耐腐蚀性差。

钢和混凝土容重比：3.4，强度比：210～136。所以刚才较混凝土的重量轻，这样能够便于运输和安装，可跨越更大的跨度。

3.2 高层住宅钢材结构设计的特点

（1）对高层住宅钢材结构的设计时要进行柱网的布置，在设计时可以考虑选取一榀框架单元，对柱截面和梁截面要首先进行初选。框架梁受到竖向恒荷载、竖向活荷载、水平风荷载和地震力的作用的影响。对内力的计算时要采用分层法来进行相应的计算。

（2）对高层住宅钢材结构的设计首先应该要考虑高层钢材的承重结构设计，在对承重结构设计的时候需要分两个方面进行设计，即：承载能力极限状态和正常使用极限状态。在设计的过程中要考虑到构件和连接的强度破坏的承受能力，如果因为疲劳导致破坏或者因为钢材过度的变形不在适合继续承载，钢材的结构将会转变为机动体系和结构倾覆。

4、钢结构设计的原则

钢结构设计的基本原则是：结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全可靠；结构应符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。

（1）梁柱体系

平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接H 形截面钢梁，柱为焊接箱型钢柱。整个结构设计成刚性框架结构，竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计，现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为H 形截面单跨简支梁，设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。

（2）抗剪体系

分析计算表明，在全部水平风荷载和地震力作用下，上述结构体系局部刚度较弱，因此钢框架―支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架―剪力墙结构体系的中间部分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙，来抵抗水平外力的冲击。

（3）楼盖体系

一般各层楼（ 屋） 盖均采用钢筋混凝土楼（ 屋） 盖， 楼板厚度依结构计算定为110mm，140mm。在结构计算中，认为楼盖刚度足够大，符合平面内无限刚性的假定。

5、钢结构住宅设计中应注意的问题

5.1钢结构住宅建筑的设计原则。

（1）发挥钢结构的优势，并避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板。

（2）解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题。特别是在多雨的环境，防腐、防锈工作处理的好坏直接影响到钢结构住宅。

5.2结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则，地震时易损坏，而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。

5.3钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠、并为构件制作、运输、吊装创造条件。

6、结语

钢结构作为一种新型的结构形式，具有自重轻、结构空间大等优点，十分适合应用于高层民用建筑中。同时，钢材具有非常好的延性。抗震性能优于其他任何一种材料，钢结构作为一种承重结构有不同于其他结构形式的独特之处，只是其配套体系有待于进一步开发和完善。随着我国国民经济的发展和综合国力的增强，我国的高层建筑会越来越多的采用钢结构。

参考文献：

[1] 姜学诗；钢结构房屋结构设计中常见问题分析[J]；建筑结构；2003年06期