高层住宅结构设计(6篇)

来源：其他 2024-01-25

高层住宅结构设计篇1

【关键词】高层;住宅;结构设计;建筑设计

0.引言

在兼顾资源环境，兼顾舒适宜居，兼顾技术经济性等方面，钢结构小高层板式住宅有其独特的优势。而对于钢结构小高层板式住宅的技术经济性研究是一个复杂的系统工程，涉及到住宅的安全性、耐久性、适用性、环境性以及可持续发展等诸多因素。钢结构小高层特别是采用钢管混凝土柱的钢框架-剪力墙结构小高层板式住宅具有良好的抗震性能，适合在这样的地区使用，如果把这些因素考虑进去，对钢结构小高层板式住宅的综合评价会更加全面。本文着重从设计实际和技术经济分析入手对钢结构小高层板式住宅进行了研究和分析。

1.框架结构

框架结构一般适用于多层结构和小高层结构,适用高度范围在60.0m以下(6度设防)。框架结构具有布置灵活、可以有较大的室内空间等特点。填充墙采用轻质隔墙可以减轻结构自重,但是框架柱内凸会影响户型的实际使用面积,并影响家具的布置,有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置。《高规》在第4.8.2条中规定,对高度大于30.0m的框架结构建筑,在抗震为6度设防的地区,抗震等级为三级,sATwE程序计算结果为:在水平荷载(风荷载及地震荷载)作用下,水平位移与层间位移比为最大(1／1200);由于框架柱作为唯一的抗水平力构件,轴压比限值为0.90,故框架柱截面尺寸较大。并且由于建筑的造形或使用的要求,会形成框架的一端位于柱上、另一端位于梁上的现象,或几根框架柱不在同一条轴线上,形成单跨框架现象,从而成为抗震的薄弱环节。在需要考虑到抗震设防要求的结构设计中,由于框架梁柱截面比较小,刚度比较低,抗震性能又差,如果采用砌体填充墙,在地震中会损坏严重并且修复费用高,所以对高层结构不宜采用。

2.异型柱框架结构

这种结构形式派生于框架结构形式,具有框架结构的特点,此外,它与墙同宽的异型柱解决了建筑平面使用问题。据《混凝土异型柱结构技术规程》JGJ1492006第3.1.2条规定:抗震设防为6度时,异型柱结构适用于高度为24m以下的房屋。由于异型柱在受力性能方面(比如受剪承载力、节点承载力以及延性等)比普通矩形柱差,它无法满足比较高的建筑物在抗侧力以及轴力等方面的要求。所以,相对来说异型柱框架结构在抗震性能方面是最差的一种结构形式。但由于能够解决住宅室内无柱角的问题,在多层中还是有比较好的应用市场。

3.普通剪力墙结构

普通剪力墙结构一般用于高层住宅的结构设计,尤其是在30层左右的高层结构中广泛应用。这种结构形式的特点是根据建筑平面布局来设置钢筋砼墙,使用剪力墙以解决建筑平面的使用问题。它的优点是整体刚度大,抗震性能好,水平位移小,居住舒适。剪力墙布置必须均匀合理,使整个建筑物的质心和刚心趋于重合,否则对结构受力及抗震均不利。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;但如果刚度太小,结构变形太大,则会影响建筑物的使用。对于小高层住宅来说,剪力墙是面广量大的,因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。

4.框架剪力墙结构

在近几年的高层结构设计中,框架剪力墙结构形式应用比较广泛。这种结构形式既具备框架结构布置灵活的优点,又具备较好的抗震性能,缺点是其框架柱的内凸也会影响到户型的使用面积及家具的布置。在这种结构形式中,由于框架柱主要承受竖向荷载,轴压比限值较框架结构有所放宽,但是考虑到框架柱的构造要求,若在实际计算中轴压比大于0．90,柱配筋则可能比较大,所以与框架结构一样存在上述的建筑使用问题。

5.异型柱框架剪力墙结构

这种结构形式派生于框架剪力墙结构形式,与墙同宽的异型柱解决了建筑平面使用问题。在抗震方面,异型柱主要承受竖向荷载,水平位移及层间位移大大减小,但是异形柱的肢长较短,所以当建筑物较高时,异形柱无法满足轴力和抗侧力的要求。以抗震为6度设防的地区为例,建筑物高于18.0m抗震等级即为三级,框架剪力墙结构的总高度要小于45.0米,柱中距要小于7.20米,这点比框架结构的60.0米上限的要求严格。

6.短肢剪力墙结构

这种结构形式的特点是根据建筑物平面布置的要求而在其凹凸转角处布置各种形式的短墙肢,主要有“一型、Y型、+型、T型、Z型、Y型”等各种形式。在使用这种结构形式时,结构布置极其灵活,可以将管道井、电梯间和楼梯间等部位四个侧面的剪力墙均布置短肢剪力墙,也可以根据需要布置一些长肢墙,所以基本上能满足建筑物的使用布置和竖向受力要求。不过由于短肢剪力墙在抗震性能方面较弱,而且在地震区应用的经验也不多,所以为了安全起见,在抗震方面,对这种结构设计的使用范围、抗震等级、最大适用高度、墙肢厚度、轴压比、截面剪力设计值、纵向钢筋配筋率等方面都有较严格的规定限制。目前的短肢剪力墙体系小高层建筑由于考虑埋置深度的要求,一般均设置地下室,基础则采用桩筏基础,对桩基础进行合理选型,将对整个地下室设计的经济性产生重要影响。

7.结语

随着小高层住宅大量涌现,设计思想也在不断更新,小高层的建筑风格及结构体系日趋多样化,如何在设计过程中使结构方案经济合理已成当务之急。文章认为在对小高层住宅进行结构设计选型时,既要考虑到结构体系的适用性和经济性,还要充分考虑到比如抗震性能等安全性问题。本文就目前普遍采用的几种结构形式进行了探讨。什么地方应加强,什么地方可以放松,使整个建筑物既能满足建筑功能使用的合理性,又能保证安全、降低造价,这是我们在今后的在结构设计中要不断提高及改进的问题。提倡发展钢结构小高层板式住宅，并不是混凝土或其他材料不好，而是应该把材料应用在最合理的地方。钢结构小高层板式住宅是住宅建筑的一个分支，永远不会是全部。钢结构小高层板式住宅的合理性更多的是从综合效益出发考虑。搞钢结构住宅要脚踏实地做工作，要因地制宜，不能一哄而上，不能为钢结构而搞钢结构。

【参考文献】

［1］高丕基.浅谈经济适用型住宅的未来发展[J].北京建筑工程学院学报,1999,(01)．

［2］小高层住宅在大城市走俏[J].中国建设信息,1997,(06)．

［3］小高层住宅大城市走俏[J].中国建设信息,1997,(21)．

［4］胡振宇.小高层住宅流行现象的分析[J].住宅科技,2000,(01)．

［5］周振宇,张兴武.试谈监理工作中的图纸审查[J].河北建筑工程学院学报,2000,(01)．

高层住宅结构设计篇2

关键词：小高层住宅；短肢剪力墙；结构设计

Abstract:asthecurrentrapiddevelopmentofrealestatemarket,smallhigh-riseresidentialalsoappearconstantly.Residentialbuildingstructureismadeofsteelandconcretewholecastingandbecome,havebuildinghighqualityandgoodlightingconditions,eyeshotisopen,andmanyotheradvantages,nowhasmoreandmorebecometheobjectofthepersonthatbuyahouseplacefavour.Short-shearwallsarenowemergingasthesmallhigh-riseresidentialstructure,moreandmorethebuildingdesignershavetouse.Thispaperissmallhigh-riseresidentialshort-shearwallstheproblemofstructuredesignin-depthanalysisanddiscussion,thepaperfirstexpoundstheshortshearwalldesignprinciple,thenanalyzestheshortshearwallstructuredesignmethod,thelastofthefulltextaresummarized,whichisexpectedtoforthecurrentresidentialbuildingshearwallstructuredesignoftheoptimizationandprovidesomedevelopmentcanbeusedforreference.

Keywords:smallhigh-riseresidential;Short-shearwalls;Structuredesign

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

伴随着我国当前房地产市场的快速发展，小高层住宅也不断出现。小高层住宅的结构是由钢筋与混凝土整体浇筑而成的，具有建筑质量高、采光条件好、视野开阔等诸多优点，目前已经越来越成为广大购房者所青睐的对象。短肢剪力墙作为目前新兴的小高层住宅结构，为越来越多的建筑设计师所使用。本文就小高层住宅短肢剪力墙的结构设计问题进行深入分析与论述。

一、短肢剪力墙的设计原则

在开展短肢剪力墙的设计时，首先需要注意保证剪力墙结构具有适度的刚性，明确剪力墙结构的传力路径，建筑方案的设计同剪力墙结构的设计应当充分结合，从而保证短肢剪力墙结构的设计不仅能够满足小高层住宅的建筑功能，又能够具有较高的经济性与安全性。具体说来，短肢剪力墙的设计原则主要包括以下几个方面：

1、分散、均匀、对称原则。分散、均匀原则指的是短肢剪力墙每一面的抗侧强度相当，避免刚度较大的短肢剪力墙承受过于集中的压力。对称原则能够使短肢剪力墙的质心与刚心相一致，从而尽可能的降低建筑物所承受的扭矩。

2、短肢剪力墙结构设计量适度。小高层住宅建筑内不应当都设计为短肢剪力墙结构，如果设计的短肢剪力墙结构比较多，可以采用在竖向交通中心区设计普通剪力墙来一起承担水平力。

3、依据结构受力需求确定长短与数量

在小高层住宅剪力墙结构设计过程中应当依据结构受力的需求来设计短肢剪力墙的长短与数量。除此之外，还可以通过基本自振周期的方式来进行短肢剪力墙布置合理性的判断。

4、短肢剪力墙在设计时应当尽可能的拉直、对齐，从而有效与连梁共同构成抗侧力构件。除此之外，由于在小高层住宅的平面外边缘以及拐角处，极易产生集中性较强的应力，所以需要设计短肢剪力墙来满足建筑对平面刚性以及抗扭的需要。

5、如果施工过程中采用的是普通的楼板，那么在进行短肢剪力墙设计时应当保持较小的间距，从而有效防止普通楼板自身产生较大的变形，否则就需要在施工时改用预应力楼板。

6、在短肢剪力墙相邻的洞口之间以及洞口与墙体边缘之间应当避免小墙肢的设计产生。笔者通过实验证明，当墙肢的宽度与厚度的比值低于3的情况下，小墙肢比大墙肢在受到荷载反复作用时开裂的时间更早，即便是提高配筋水平，也不能避免小墙肢受到破坏的时间比大墙肢更早。

二、短肢剪力墙的结构设计方法

本文主要从短肢剪力墙的设计以及短肢剪力墙配筋构造两个方面对短肢剪力墙结构设计的方法进行分析与论述。

（一）短肢剪力墙的设计

短肢剪力墙的设计应当包括墙肢设计以及连梁设计两个部分，笔者就从这两个方面对短肢剪力墙的结构设计进行了分析：

1、墙肢的设计

在进行墙肢设计时，要对墙肢的截面进行受弯与受剪等方面的计算，除此之外，还应当通过正截面偏心受托、偏心受拉的计算，在集中荷载作用下还需要再计算短肢剪力墙的局部受托承载力。在墙肢设计时，不仅要满足最小配筋率的要求，而且还应以此为依据进行墙肢端部受力钢筋的确定，也就是约束边缘构件或者构造边缘构件的纵筋，再依据斜截面抗剪计算结果，确定墙肢腹板水平分布的钢筋。

2、连梁设计

小高层住宅中的连梁可以看做是一个耗能构件，连梁设计的科学与否能够直接影响到短肢剪力墙的力学性能。这是由于各个墙肢都是通过连梁连接在一起，并形成联肢墙共同发挥作用的，连梁对墙肢的约束直接关系到小高层住宅的抗震性能，并且会产生较大的影响。当小高层住宅梁的跨与高的比值小于5时，按连梁进行设计，当跨与高的比值大于5时，就应当按照框架梁进行正截面受弯承载力的计算，控制混凝土压区高度，连梁的正截面配筋，按矩形截面构件计算，取上、下配筋的较大值，按对称配筋置于梁截面上、下部位，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅百分之七十至百分之八十来解决。除此之外，由于短肢剪力墙的刚度相对较小，这就增加的连梁受剪破坏的可能性，所以，在进行小高层住宅连梁的设计中需要注意应当尽可能的避免连梁剪切破坏先于弯曲破坏，连梁应当进行斜截面受剪承载力计算，满足强剪弱弯的要求。依据斜截面抗剪计算所得的箍筋沿全跨加密设置。对于个别连梁，由于它的跨度比较小，刚度又比较大，在地震的作用下是允许连梁局部开裂的，可以将连梁的刚度予以折减，但是折减系数不能小于0.55，抗震设计的剪力墙的连梁弯矩及剪力也可以进行塑性调幅，从而达到降低其剪力设计值的目的。

（二）短肢剪力墙的配筋构造

短肢剪力墙不仅需要依据结构计算进行配筋，而且还应当设计构造钢筋。短肢剪力墙的侧向刚度介于异形框架柱和普通剪力墙之间，以轴向力为主，弯矩为辅。跟异型框架柱和普通剪力墙结构没有什么不同，短肢剪力墙在设计时也应当加强边缘构件的配筋。

振动台模拟地震试验结果表明，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂，在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，特别是“一”字形小墙肢破坏最为严重，在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。所以，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，更需要加强概念设计和抗震构造措施。

三、结束语

通过上述几个部分的分析与论述，我们可以看到，短肢剪力墙结构在目前小高层住宅设计中具有其独特的灵活性与极强的抗震能力。在进行小高层住宅剪力墙结构的设计过程中应当充分遵守其设计原则，在进行墙体设计以及配筋构造时应当兼顾其经济性与安全性。

参考文献：

[1]吴永平.小高层建筑中短肢剪力墙结构设计[J].中国高新技术企业,2009,（22）

[2]姚铭尹.异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题[J].科技咨询导报,2007,（29）

[3]赵洪义,孟凡金,刘秀梅.小议短肢剪力墙结构的设计与计算方法[J].价值工程,2010,（01）

高层住宅结构设计篇3

关键词：高层住宅；结构设计；技术；问题；

Abstract:Atpresent,China'surbanpopulationhasincreaseddramatically,andpeoplelivinglevelisalsoinconstantimproving.Whensatisfyingtherequirementsofthematerial,requirementsofthelivingenvironmentisalsomoreandmorehigh.Fromthetrendofthedevelopmentofrealestate,thepresentresidenceisinthederectiontobighousepattern.However,duetotheshortageofcitylandresources,tosolvetheproblemofspacecanonlyrelyonhigh-riseresidentialsolution.Theadvantagesofthehigh-riseresidenceisobvious,butwhenenjoybigspace,wealsohadtofacesomedrawbacksofthehigh-riseresidence.Inordertobetterreflecttheadvantagesofhigh-levelresidence,itneedstodesignpersonneltotakethenecessarymeasuresabouttheproblemsinthedesigningofhigh-riseresidenceofthestructure.Inthispaper,theauthormainlygivesananalysisofsomeofthetechnicalproblemsinhigh-risebuildingstructuraldesign.

Keywords:high-riseresidence;structuredesign;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；

高层住宅结构设计篇4

关键词：高层建筑；转换层；上部结构；框支柱设计

1工程概况

某工程位于某市开发区研究中心，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，场地土为类Ⅱ；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。框支柱和剪力墙混凝土强度等级为：地下2层～8层C55，8层～34层由C50递减至C30。

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：

（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）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；

（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30mm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。

（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%。

（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

综上所述，在进行（设备）转换层结构设计时，与无设备层的转换层设计难点不同。后者需着重对转换层的侧向刚度进行调整，以满足转换层上下刚度比的各项要求。而前者由于设备层的存在，转换层的侧向刚度很大，因此往往对转换层以下各层刚度的调整才是关键。在设置设备层时宜尽量避免出现超短柱，只要通过采取特殊的构造措施去加强和提高其抗震性能。

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.

高层住宅结构设计篇5

【关键词】小高层住宅；结构形式；结构超限

引言

近几年来,随着我国房地产行业的火爆，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。我们知道，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，我们在做设计时，尽量在平面布置和构造设计上使结构更趋合理，且要做到经济合理。

1小高层住宅的几种结构形式

小高层住宅结构形式也多种多样，主要有以下几种：

1.1框架结构

框架结构优点主要是结构布置灵活，较大的室内空间，尤其是底层空间可以较大，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。

1.2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。

1.3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。

1.4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。

1.5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14层小高层住宅(局部11层)，长54.12m，宽14.4m。设计使用年限50a，建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，地震分组为第1组，设计基本地震加速度值为0.10g，建筑场地类别为Ⅳ类，场地特征周期为0.9s，基本风压0.55kN/，地面粗糙度为B类。局部有错层为商业用房。

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40.55m，基础埋深(按室外地坪算)2.55m。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。桩基础按常规设计，在桩的混凝土总量相近的情况下尽量选用承载力较高的桩型，使得桩完全位于剪力墙下部，能减少地基梁的钢筋用量。

作用在基础底面的竖向总荷载基本组合170935.2kN、准永久组合137556.7kN、水浮力3875.1kN。桩采用PHC400管桩，桩长31m，桩基持力层为草黄色～灰黄色粉砂层，单桩承载力设计值1100kN，总桩数159根，计算中心沉降量143.6mm。

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，局部有两层小商业(图中阴影部位)。根据混凝土结构设计规范9.1.1条规定，现浇剪力墙结构伸缩缝最大间距45m。以及高规4.3.3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。上部结构设置一条抗震缝将结构分为两部分。

图1平面布置图

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，上部结构采用剪力墙结构形式。由于小商业部位有三层错层结构，整个建筑长方向开洞较多，为了满足建筑物整体刚度需要本工程采用普通剪力墙结构。且根据工程经验7度区14层小高层普通剪力墙建筑剪力墙配筋多为构造配筋。如果采用短肢剪力墙结构的话，底部加强层及其上一层的短肢剪力墙抗震等级须提高一级按二级抗震考虑，其端部须设置约束边缘构件，约束边缘构件纵向钢筋配筋率为1.0%(二级抗震)配箍率特征值为0.20，远大于构造边缘构件的0.5%和0.1，也不是很经济。另外，本建筑局部有错层，属于复杂高层。

2.3.2结构设计、计算

剪力墙依据建筑平面布置，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）在1～3层局部有错层，使得结构在错层处存在一定的偏心，产生了一定的扭转。

（2）端部开窗，且在端部形成一字墙，整栋楼也有一定数量一字墙。这种单方向墙体平面外受力很差。

（3）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。

根据本工程实际情况，结构设计按以下几个方面考虑:

（1）剪力墙布置尽可能多布置长宽比大于8的一般剪力墙，且多布置T形、L形、槽形墙体，尽量避免单方向墙体，使得剪力墙双向受力均匀。剪力墙厚度为200mm，错层处250mm。

（2）在凹口处设置拉梁、拉板消除大的凹口。

（3）在错层处适当增加楼板厚度，且双层双向配筋。

（4）加强角部开洞处墙体配筋及构造,转角处楼板适当加厚,且双层双向配筋。

结构各项计算指标:

（1）结构位移按底层1/2500其余1/1000控制。计算值左侧结构X向位移底层1/5992,其余楼层X向最大值层间位移角1/1167，Y向位移底层1/8995,其余楼层Y向最大值层间位移角1/1320;右侧结构X向位移底层1/5393,其余楼层X向最大值层间位移角1/1045,Y向位移底层1/6159,其余楼层Y向最大值层间位移角1/1088。

（2）刚重比。左侧结构X向刚重比13.28,Y向刚重比18.42；右侧结构X向刚重比11.25,Y向刚重比12.13。左侧结构Y向刚重比略微偏大。

（3）偏心率。左侧结构偏心率X向0.0309，Y向0.1067，Y方向偏心率偏大；右侧结构错层处偏心率X向0.1905，Y向0.0749，标准层偏心率X向0.0073，Y向0.1075，错层处X向标准层Y向偏心率偏大。

（4）周期。左侧11层结构周期0.9270；右侧14层结构周期1.1606。在合理范围之内。

（5）最大位移与层平均位移的比值全部不超过1.2，结构整体无扭转不规则。

（6）左侧结构底层短肢墙倾覆弯矩百分比为X向26.53%，Y向15.80%；右侧结构底层短肢墙倾覆弯矩百分比为X向30.52%，Y向29.85%。

本工程对于高厚比大于8以及高厚比为5～8之间的剪力墙按照高规要求配筋,高厚比小于3的剪力墙按柱配筋，高厚比3～4之间的参照异形柱规程配筋，高厚比4～5之间暂无相关规范也参照异形柱规程配筋。

剪力墙结构中的连梁跨度小截面高度大，在地震作用下弯矩、剪力很大，经常会出现配筋不能满足计算的情况。设计中尽量控制连梁的高度,一般取为楼层面至洞口顶部，窗台下部采用砌体材料砌筑。对于凸窗则在窗台下再设置一根梁，两个梁之间用砌体材料砌筑。连梁的配筋采用对称配筋，墙体水平分布筋作为连梁的腰筋；连梁高度大于700mm时腰筋直径不小于10mm，间距不大于200mm；跨高比不大于2.5的连梁腰筋的配筋率不小于0.3%。

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10章定义的复杂高层建筑结构。（本工程指带有错层高度小于1200mm的错层结构）。

右侧结构中投影宽度为1.6+9.1+1.5=12.2m,凹进尺寸为2.9+1.6=4.5m，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2右侧结构平面尺寸(单位:mm)

不过对于平面凹凸不规则的判定笔者有一些想法。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3。

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4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÷(1.6+9.1)=42.1%。规范的计算方法又偏于危险了。

因此笔者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

以上为笔者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]肖燕武.浅谈建筑结构设计的安全度[J].科技创新导报,2007,35:107。

[3]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002[S]1北京：中国建筑工业出版社，2002.1。

[4]郑筱洁.浅谈建筑结构设计的几点体会.[J].福建建筑，2009，（06）。

高层住宅结构设计篇6

关键词：高层住宅剪力墙概念设计基础设计

中图分类号：[F287.8]文献标识码：A文章编号：

1工程概况

某高层住宅小区，一共七栋塔楼，总建筑面积为42688.21m2，地上12层，地下室1层。住宅设计使用年限为50年，建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为七度，主体为剪力墙结构，地下室为框架结构。地基基础设计等级为乙级，12层塔楼及地下室为筏板基础，七层塔楼为柱下独立基础，本文着重论述了小高层及地下室的设计中应注意要点。

2概念结构布置与设计

概念设计在建筑剪力墙结构平面设计中应尽量使x向和y向抗侧刚度接近，剪力墙不宜过多以免刚度过大，在梁系布置上也应力求受力明确，传力路径简捷，避免梁系为多重搭接传力，造成安全隐患。在竖向布置上也要力求均匀，避免少数楼层出现敏感薄弱部位，使结构整体形成均匀的抗侧力结构体系，在此基础上，结合电算才能作出安全、经济、合理的结构。在本工程住宅楼主体剪力墙时，x向剪力墙墙肢较短，y向剪力墙墙肢较长，墙肢尽量多做成带翼缘的L形、T形等，不做“一”字形短墙；高厚比多在8以上，通过这些措施使结构总体指标控制在规范允许范围内。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。

3基础设计

目前，小高层建筑剪力墙结构设计由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。基础多采用筏板基础。合理选择筏板厚度及边缘挑出长度也直接影响结构整体安全和工程造价。该工程上部12层带1层地下室，根据勘察报告，取筏板厚为1000mm，经细算后筏板可减至800mm。由于地库室为单层框架结构，筏板基础厚度计算后定为250mm，为解决柱对筏板的冲切，对柱下局部范围加厚（见附图1）。经此处理经济性明显。因此，基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，对小高层来说一般筏板厚初选时可按楼层数计，即每层按50mm厚增加。如12层建筑则初选可取600mm厚试算，试算后根据筏板配筋情况再逐步加大或减小。筏板厚度及配筋与地基持力层的承载力和压缩模量有关，同时应考虑桩冲切、角桩冲切、墙冲切、柱冲切及板配筋等多方面的因素进行优化调整才能取得较满意的结果。

筏板长度的设置应考虑地下室的使用合理性，通常采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝。本项目采用添加剂以补偿混凝土的因水化热引起膨胀与收缩，或采用纤维混凝土等方法在一定范围内可不设或少设后浇带，并且对所设后浇带采取必要的保护和加强措施。该工程地下室长120m，大于规范要求的55m，故筏板基础采后浇带来解决结构超长的问题。并在塔楼与地下室之间设置后浇带，解决两种不同荷载之间的不均匀沉降问题（见附图2），效果良好。

4剪力墙设计

4.1剪力墙合理的布置

剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且x，y两向的刚重比接近。在结构布置应避免“一”字形剪力墙，若出现则应尽可能布置成长墙(h/w>8)；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2.5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件时两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍及8倍以下为短肢墙，大于8倍则为普通墙。该工程剪力墙布置后，刚心和质心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大减小了扭转效应；主梁搁置在剪力墙上的，在相应部位设置暗柱，以控制剪力墙平面外的弯矩。

4.2剪力墙配筋及构造

4.2.1剪力墙配筋

该工程剪力墙一层墙厚为250mm,其余地面以上墙厚均为200mm，水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。六层以下水平筋￠10@200双层双向，双排钢筋之间采用￠6@400拉筋；六层以上￠8@200双层双向，双排钢筋之间采用￠6@600拉筋。地下部分墙体竖向配筋￠14@200为主要受力钢筋，水平筋则构造配置，该工程均取￠12@150。地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，简化计算后由竖向筋控制。为增大计算墙体的有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定：迎水面保护层应大于50mm。

4.2.2剪力墙边缘构件的设置

试验研究表明，钢筋混凝土设置边缘构件后与不设边缘构件的矩形截面剪力墙相比，其极限承载力提高约40%，耗能能力增大20%，且增加了墙体的稳定性，因此一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》第7.2.17条设置构造边缘构件。

对于本工程剪力墙来说，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0.7%，一般部位0.5%；对于短肢剪力墙，应按《高规》第7.1.2条控制配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按《高规》控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%，而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往按长肢墙进行暗柱配筋并不妥当，建议有两种方法：其一，计算中另一方向短肢不进入刚度，则配筋可不考虑该方向短肢影响；其二，计算中短肢计入刚度，则配筋中应考虑该方向短肢的不利影响。建议该短肢配筋率在加强区取1.0%，一般部位可取0.8%。该工程地面一、二层设置构造边缘构件，纵筋最大直径为￠14，加强区暗柱配筋率最大为1.45%，最小0.8%；三层及三层以上为构造边缘构件，构造边缘构件纵筋配筋率普遍在0.6%~0.7%。

4.2.3剪力墙的连梁

剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，虽然在计算中对其刚度进行折减，但在地震作用下弯矩、剪力仍很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。所以连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加1根梁，2根梁之间用轻质材料填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。该工程连梁截面均为墙厚×400mm，大部分连梁纵筋为4￠14，箍筋为￠8@100；个别连梁纵筋为4￠16，箍筋为￠8@100。