时间：2023-07-13 17:24:20
【关键词】高层住宅楼；高宽比；超限结构；抗震设计
1 前言
近年来，随着城市建设的大力开发，为了提高土地的利用率，高层住宅楼中高宽比超限结构也越来越多，这不仅给设计计算分析带来了难度，而且加大了抗震研究的难度，需要根据具体情况具体计算分析和设计，提出合适必要的抗震加强措施。对于结构工程而言，给出结构在不同强度地震作用下的反应值，使研究和设计人员注重对结构地震作用下地震反应分析。在超限高层建筑的结构抗震设计中，有助于提高高层建筑工程抗震设计的可靠性，促进高层建筑技术发展。设计者需要根据具体工程实际的超限情况，必要时还要进行模型试验，业主也需要提供相应的资助，以期保证结构的抗震安全性能。高层建筑工程抗震设防专项审查实践表明，有的工程在抗震审查中由专家组的专家提出某些基于性能的设计要求。
2 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计的重要性和意义
城市化进程让人们的生活质量水平不断提高，而住宅楼是人们生活赖以生存的空间，住宅楼的安全是保证人们生活质量的基本保障。目前流行的高层住宅楼在安全问题上是一项挑战，特别是抗震设计方面的威胁，给设计者和施工者带来了更加严厉的要求。超高层建筑工程是一种建立在现代化技术下的建筑接哦股，在人们对空间的成分利用的前提下应运而生的，反映了人们对充满现代感和时代感的城市生活的追求。超限高层建筑工程自身的结构特点比较复杂，超出了我国对建筑工程的规定，因而其抗震设计是超高建筑工程的重大难题。建筑物的抗震安全性和人民的生命财产安全密不可分，必须认识到超限高层建筑工程抗震设计的重要性。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计只管重要，不仅是人民生命财产安全的重要保证，同时也是社会发展的需要所在。
3 高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计研究
3.1 高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念
与一般的超高层结构、高宽比超限高层结构一样，高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念也是经济与性能的抗震设计。基于性能的抗震设计，是为了能够根据建筑物的重要性和用途，由不同的性能目标提出的一种抗震设计理念。设计分为不同的抗震设防标准，这是因为在建筑物整个生命期内，可能遭遇发生的地震是不同程度的。为了进一步改善结构抗震性能，相继提出一些新规范及旧规范的修改计划。基于性能的抗震设计，要求结构在不同水平地震作用下具有明确的性能水平，目标性能水平的确定要综合考虑来优化确定。基于性能的抗震设计思想，对于具体的工程结构，设计人员提出几种抗震性能目标及对应的造价，由设计人员根据所选定的性态目标进行抗震设计，使结构满足预期的抗震性能目标。
3.2 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计基本原则
从世界范围来看，抗震的主要原则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在实践过程中，大部分建筑物符合了抗震规范设计，但是在中小地震过程中，可能造成建筑物的某些结构正常使用功能的丧失。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念是基于性能的抗震设计理念，如何把这种理念合理并且简单实用地应用到实际中，主要遵循两个基本原则。第一，传统基于力的设计原则，即首先进行基于地震作用的强度设计，然后进行变形验算，采用可靠度理论和优化思想来确定。第二，直接基于位移的抗震设计原则，即采用结构位移作为结构性能指标，这种方法采用结构对应最大位移进行变形设计，与结构实际情况更为符合。
3.3 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计要点
针对宽度和高度比超限的住宅楼的设计，其要点是一般连体板主要用来计算建筑物的连体部位和周边，同时还要考虑地震的竖向作用。对在超限高层住宅楼工程中，主要依据就是结构的抗震概念设计，防止出现过大的扭转，对于抗震薄弱部位的保护措施能够加强并得以保证，逐步改善建筑的抗震性能。综合考虑其建设过程中可能出现的各种不利因素和影响，基本要求就是要对框架结构进行超限的程度控制，以满足提高结构的延性的要求。高宽比必须要有一点或者一点以上符合规程、规范的相关规定，要对结构抗震进行计算分析，要求在超限高层建筑的设计中注意对抗震计算的控制，结构动力特性测试和抗震实验也必须进行过操作。
3.4 高层住宅楼高宽比超限结构抗震措施
对于高层住宅楼高宽比超限结构来说，抗震设计措施首先是要注意底部剪力墙的厚度的加强，在连梁配筋的时候，采用交叉暗撑这种形式来加强其稳定性。在梁式转换层的设计上，同样也要注意剪力墙的厚度的加强，能够使转换层的侧向刚度符合规定的要求。超限高层建筑工程的抗震设计需要通过对已建成的工程进行分析和总结，抗震实验的验证等方面来实现。在加强构建的强度和刚度，对于每一项的超限，都需要要有相应的解决措施和方法来保证其抗震安全和受力的合理。对结构在地震作用下的内力和变形进行计算分析，应多取一些振型，振型数的取值多少应根据振型有效质量来确定，应验算结构整体的抗倾覆稳定性；并控制这些构件的轴压比，通过调整桩的布置，满足有关规范、规程的要求。
4 总结
综上所述，高层住宅楼高宽比超限结构的出现，顺应了国家城市化的进程，也是城市土地资源紧缺情况的必要措施，高层住宅楼抗震设计和研究具有重要意义，抗震设计和研究过程中应该注意和避免一些问题，这对提高我国高层建筑领域的技能和水平，都有着重要的意义和作用。总之，高层住宅楼发展前景广阔，对其高宽比超限结构的抗震设计要求也将更加严格。
参考文献：
[1]牛发民. 超限高层建筑结构抗震设计[J]. 中华建设，2012，（10）.
[2]方娇.某超限高层基于性能的抗震设计研究[D].合肥工业大学，2012.
[3]姜文辉，李智.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].广东土木与建筑，2008（01）.
[4]罗建秀.高宽比超限高层建筑结构设计[J].甘肃科技，2008（16）.
关键词：高层建筑；钢筋混凝土；框架结构设计
Abstract：The high-rise building reinforced concrete structure can use framework, shear wall, a frame shear wall, barrel and plate column a shear wall structure system. The structure of the high-rise building vertical arrangement should have reasonable stiffness distribution, and at the same time in horizontal decorate on also should have a reasonable, the status of the cutting force distribution, can avoid the local position and the formation of mutations weak positions. Combining with the project examples of reinforced concrete frame structure design make discussed.
Keywords: high building; Reinforced concrete; Frame structure design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1、 高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点
1.1 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。
1.2 轴向变形不容忽视 对于采用框架体系或框架一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。
1.3 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。
2、钢筋混凝土结构设计对功能的要求
所有建筑结构在设计时必须符合技术先进、经济合理、
安全适用的要求。建筑结构的功能要求主要有安全性、适
用性和耐久性。结构的安全性是指结构在规定的使用期限
内，能承受在正常施工和正常使用过程中可能出现的各种
作用；结构的适用性是指结构在正常使用时，能满足预定
的使用要求；结构的耐久性是指结构在正常维护下，材料
性能虽然随时间变化，但结构仍能满足设计的预定的功能
要求。
钢筋混凝土结构在预定时间内，在正常设计、施工和
使用的条件下，能达到安全、适用和耐久三方面的功能要
求，就应认为该结构是可靠的。
3、工程概况及特点
某住宅楼为9层，主体高度为32．4米，属高层建筑。在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的戈键问题。本建筑采用的是钢筋混凝土框架结构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构口丁通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；Ⅻ以采用预制构件，也易于采用定型楼扳而做成现浇结构。由于该工程为住宅楼，要求有灵活的空间布置和较高的抗震性能，故采用钢筋混凝土框架结构。
4.基础部分设计
4.1对于柱下扩展基础宽度较宽(大于4米)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素，适当加宽基础。
4.2建筑地段较好，基础埋深大于3米时，应建议甲方做地下室。
4.3地下室外墙为混凝土时，相应的楼层处梁和基础梁可取消。
4.4抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设，连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。
4.5新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。
4.6独立基础偏心不能过大，必要时可与相近的基础做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大，必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底版的形心宜重合，基础底板可做成梯形或台阶形，或调整挑梁两端的出挑长度。
4.7独立基础的拉梁宜通长配筋，其下应垫焦碴。拉梁顶标高宜较高，否则底层墙体过高。
4.8底层内隔墙一般不用做基础，可将地面的混凝土垫层局部加厚。
4.9考虑到一般建筑沉降为锅底形，结构的整体弯曲和上部结构与基础的协同作用，顶、底板钢筋应拉通(多层的负筋可截断l，2或I／3)，且纵向基础梁的底筋也应拉通。
4.10基础底板混凝土不宜大于C30，一是没用，二是容易出现裂缝。
4.11基础底面积不应因地震附加力而过分加大，否则地震下安全了而常规情况下反而沉降差异较大，本末倒置。
5.粱部分设计
5.1当外部梁跨度相差不大时。梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高做至窗顶。梁也可偏出柱边一较小尺寸。粱与柱的偏心可大于1／4柱宽并宜小于1／3柱宽。
5.2.粱上有次梁时，应避免次梁搭接在主梁的支库附近：否则应考虑由次粱引起的主粱抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。当采用现浇板时，抗扭问题并不严重。
5.3原则上梁纵筋宜小直径、小间距，有利于抗裂；但应注意钢筋间距要满足要求，并与粱的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距町不等。小断面的连续梁或框架梁，上、下纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。
5.4端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁。梁端支座可按简支考虑．但梁端箍筋应加密。
5.5挑梁宜作成等截面(大挑粱外露者除外)。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，难以施工。
变截面粱的挠度也要大于等截面梁。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑粱，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。
5.6梁上开洞时，不但要计算洞口加筋。更应验算粱洞口下偏拉部分的裂缝宽度。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。
5.7挑梁出挑长度小于梁高时。应按牛腿计算或按深梁构造配筋。
5.8梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，粱宽对刚度影响不大。相对来讲，增大钢筋更经济。同时粱的上筋应大部分通长布置。以减小混凝土徐变对挠度的增大。
6、现浇板部分设计
6.1扳的钢筋宜采用大直径、大间距，但间距不大于200，间距尽量用200(一般跨度小于6．6m的板的裂缝均可满足要求)。板上下钢筋问距宜相等，直径町不同，但钢筋直径类型也不宜过多。
6.2相连几个房间的同型号、同间距板底钢筋宜连通。
6.3配筋计算时．可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0．8～0．9的折减系数。将板F筋乘以1．1～1．2的放大系数。
6.4当厚板与薄板相接时．薄板支库按固定端考虑是适当的；但厚板就不合适．宜减小厚板支座配筋。增大跨中配筋。
7、横向框架粱截面设计
粱的斜截面强度计算
实验和理论分析证明，翼缘对提高T型截面粱的受剪承载力并不很显著，因此，《混凝土结构设计规范》规定，在计算形截面粱的承载力时，仍取腹扳宽度b并按矩形截面计算。
为了防止粱在弯曲屈服前先发生剪切破坏，截面设计时对剪力设计值进行调整。若调整后的剪力值大于组合表中的静力组台的剪力值，则按调整后的剪力进行斜截面计算。
7.1柱截面设计
在框架设计中，应体现“强柱弱粱”，即一、二级框架的粱柱节点处，除项
层和轴压比小于0．15者外（因顶层和轴压比小于0．15的柱可以认为具有与
粱相近的变形能力)。
7.2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。
7.3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。
7.4 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。
8、 钢筋混凝土在高层结构设计问题
基于高层及多层建筑的特点：涉及工序多，结构复杂，工程量大，建筑施工的具有一般的建筑所不具备的难度。
8.1在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，必须对结构的该项
控制因素严格注意，一旦结构为B 级高度建筑甚或超过了B 级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。
7.2嵌固端的设置问题。嵌固端高层建筑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，这为结构设计工程师带来许多注意的方面，如嵌固端位置与结构抗震缝设置的协调等等，忽略其中任何一个方面都有可能埋下安全隐患。
8.3地基与基础设计问题。由于高层对地基来说，要求更高的承载力，钢筋混凝
土的地基基础也是整个工程造价的决定性因素，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。钢筋混凝土高层结构设计是一个复杂的过程，任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。
结语
钢筋混凝土框架结构是由粱、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种结构体系适用于多层建筑及不太高的高层建筑。正确理解框絮结构的结{智原理，遵循结构设计规范，按照。强柱弱粱”、“强节点弱构件”的设计原则，是钢筋混凝土结构设计的关键所在。
参考文献：
[1]张吉人.建筑结构设计施工质量控制[M].中国建筑工业出版社,2006.
[2]陈敢超.浅议高层建筑结构设计的若干问题[J].四川建材,2007(6).
随着人们生活水平的提高，对住宅提出了更高要求，已由安全、适用逐步走向舒适、健康。健康住宅、生态住宅、高品质住宅等高要求住宅将成为住宅发展的趋势。健康住宅的健康性主要包括居住环境和社会环境的健康性，其中住宅声环境满足要求是健康住宅的重要因素。在住宅设计、施工等环节，有关住宅隔声与减振处理方面的技术研究，实践应用方面尚存在技术难题和技术瓶颈。本文结合健康住宅的声环境要求，提出健康住宅隔声施工的技术措施并通过工程试点应用，提出隔声施工的方案和措施。 1高要求住宅的声环境设计依据 设计依据参照:①《声环境质量标准》GB/3096—2008;②《建筑隔声评价标准》GB/T50121—2005;③《社会生活环境噪声排放标准》GB22337—2008;④《住宅性能评定技术标准》GB/T50362—2005;⑤《住宅建筑规范》GB50368—2005;⑥《绿色建筑评价标准》GB50378—2006;⑦《健康住宅建设技术规程》CECS179:2009;⑧《民用建筑隔声设计规范》GB50118—2010;⑨健康住宅建设技术要点;⑩绿色生态住宅小区建设要点与技术导则。 2高要求住宅的声环境要求 结合高要求住宅的声环境设计依据，分别提出了住宅室内外声环境要求，以及住宅中主要构件的隔声性能要求，包括墙体、楼板及门窗的隔声要求等。住宅所在区域的声环境标准，对于0类住宅声环境功能区允许噪声推荐值:昼间≤50dB(A)，夜间≤40dB(A);对于1类住宅声环境功能区允许噪声一般值:昼间≤55dB(A);夜间≤45dB(A);对于2类住宅声环境功能区允许噪声低限值:昼间≤60dB(A);夜间≤50dB(A)。高要求住宅宜建设在0类和1类声环境功能区。普通住宅室内允许噪声级分别为:卧室昼间≤45dB(A)，夜间≤37dB(A);起居室昼间≤45dB(A)，夜间≤45dB(A)。而高要求住宅室内允许噪声级分别为:卧室昼间≤40dB(A)，夜间≤30dB(A);起居室昼间≤40dB(A)，夜间≤40dB(A)。对比可以发现，高要求住宅的卧室、起居室(厅)内的允许噪声级要求较高。住宅墙体的隔声要求要结合住宅中墙体的部位和功能，有分户墙、户内隔墙、邻卫生间墙、含窗外墙等，应分类选用，墙体及楼板的隔声要求如表1所示。 3高要求住宅隔声方案与技术措施 3．1楼板隔声方案和措施 为满足高要求住宅中楼板的隔声要求，可采用浮筑楼板、铺设弹性面层、采用组合楼板减振做法等来改善住宅结构传声对邻室的干扰。浮筑楼板做法是将20mm厚挤塑聚苯乙烯板(FM250)用专用聚合物砂浆或黏结剂粘贴在楼板找平层上，然后根据不同面层厚度施工40～65mm厚陶粒混凝土垫层，再铺地砖或复合木地板面层。据检测报告，其计权标准化撞击声压级达到62dB，若不采取隔声技术措施，撞击声压级将＞80dB。在浮筑楼板结构施工中，因为固体声的振动易沿墙、梁、柱、基础及楼板系统侧向传透到其他各层房间，尤其是由于楼板与四周墙体的刚性连接，将振动能量沿结构传播，导致其他结构也辐射声能，因此隔绝撞击声的矛盾显得更为突出。尽量避免楼板与周边墙体、洞口等的任何刚性连接是很重要的，即防止“声桥”的不利作用，否则将使楼板的隔声性能大为降低。“声桥”往往由楼面施工时漏浆和垫层中设备管线敷设不当等原因引起，如由于踢脚板处理不当，楼面与墙面产生刚性连接。对于铺筑龙骨的地板，常见的弊病是将龙骨直接搁在基层上，或是用钉贯穿弹性垫层而将地板和基层楼板钉牢，这样甚至可使浮筑木地板的隔声效果几乎完全丧失。为防止出现“声桥”，应注意楼板在面层和墙的交接处采用隔离措施，以免引起墙体振动，在地面与墙之间设置垂直的弹性垫，并注意踢脚板细部的隔声处理。 3．2墙体隔声方案和技术措施 对于墙体的隔声性能，应结合墙体的类型分类选用墙体的隔声方案和措施。采用湿作业砌筑的墙体，墙体砌筑质量、墙体留置开关盒或开设管槽等会削弱墙体有效截面形成薄弱环节，墙体抹灰质量、墙体洞口或缝隙是影响墙体隔声的主要因素。施工中避免墙体开关盒背靠背设置，开关盒采用隔声毡包裹和密封处理，保证砌筑砂浆饱满度、抹灰厚度和质量，减少墙体通缝和孔洞，避免形成声学通道，是提高砌筑墙体隔声的有效措施。而穿墙管道四周处理是影响整个墙体隔声的一个关键工序，所有穿墙管道必须设置套管，可采用钢或塑料套筒，套筒与管道之间用岩棉嵌填严密，然后用弹性胶条封闭。套筒与墙体之间用岩棉、玻璃棉等材料仔细嵌填严密，最后用水泥砂浆密封封口。在主体结构设计允许的情况下，宜尽量利用承重墙作为分户墙。如果分户墙属于填充墙，可选用陶粒混凝土或密度大的增强石膏砌块等。同时，应注意墙中的管路与嵌槽，不得出现贯通现象。如240mm多孔砖、200mm厚混凝土、180HL钢丝网水泥轻质墙板和200mm厚模卡砌块构造的墙体，隔声量可以达到要求。分户墙中所有电气插座、配电箱或嵌入墙内对墙体构造造成损伤的配套构件，在背靠背设置时应相互错开位置，并应对所开的洞(槽)有相应的隔声封堵措施。对分户墙上施工洞口或剪力墙抗震设计所开洞口的封堵，应采用满足分户墙隔声设计要求的材料和构造。为防止楼板和墙体上孔洞、缝隙的漏声，对楼板和墙体上的各种孔、槽、洞均要求采取可靠的密封隔声措施。分户墙中设置电气配套构件，在背对背安装时相互错开的距离宜≥600mm。用于封堵分户墙上施工洞口或剪力墙抗震设计所开洞口的材料和构造的隔声性能，要达到原设计分户墙的相应标准要求，以保证原设计墙体的隔声性能。墙体的隔声方案和隔声技术措施如表2所示。 3．3门窗隔声方案和措施 影响建筑外窗的隔声性能因素包括窗户开启形式、窗户材质、玻璃配置、密封措施和五金配件耐久性等。当外窗玻璃表面质量相同时，隔声性能从劣到优的顺序为:中空玻璃＜单层玻璃＜夹层玻璃＜单夹层中空玻璃＜双夹层中空玻璃，对于通过改变规格参数来提高玻璃的隔声等级STC，建议应按如下顺序进行调整:增加声阻尼(采用夹层玻璃和增加PVB厚度)→增加空气层厚度→增加玻璃厚度。密封措施和五金配件耐久性较好的建筑外窗隔声性能下降得小，宜选择适宜的密封措施和五金配件。结合使用和功能要求，优先选择开启灵活，安全性高，隔声性能好的窗户。门窗是住宅中隔声的薄弱环节，提高门窗的隔声性能对改善围护结构的隔声性能意义重大。门窗的隔声方案和技术措施如表3所示。#p#分页标题#e# 4结语 声环境满足要求是健康住宅、生态住宅和高品质住宅的重要内容，是体现住宅舒适和健康的重要条目。通过研究健康住宅的声环境要求，推动从健康角度研究住宅，解决健康住宅的关键技术措施，特别是促进住宅隔声施工技术的形成，满足居住者对住宅的环境需求。住宅隔声是个系统工程，开展建筑、结构、施工、装饰、节能、公共卫生与社会学等的跨学科研究，从规划设计、施工、物业管理、监理监测等环节入手，形成住宅隔声施工的成套技术，为高要求住宅隔声的建设施工服务。
关键词：建筑设计；多层结构；结构设计
1 引言
结构设计是整个建筑设计过程中的一个重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。结构设计需要务实，任何一个项目设计都必须要协调好结构的设计。多层钢结构住宅是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。传统大住宅多采用砖混或混凝土结构，钢材强度高，房屋自重轻，因此较容易实现大，灵活分隔的建筑设计理念，实现居住空间在空间和时间上的可变性。不过，在国内对多层钢结构大住宅的研究力度还不够。
2 多层钢结构住宅体系的结构设计要点
2.1多层钢结构住宅的结构布置
多层住宅钢结构体系一般采用纯框架体系，与钢筋混凝土框架体系类似，纵、横方向均为刚接框架，但将梁、柱改为钢梁和钢柱，且大多采用H型截面，其承载能力及空间刚度均由刚接框架提供，适用于无法设置支撑的建筑物。由于结构采用型钢，故其成为施工速度最快的一种结构形式，采用该种结构体系的钢结构住宅，柱网分布有大跨度和小开间密柱式两类。
(l)应用于住宅的大跨度结构，合理利用钢结构的受力特点，充分发挥钢材作用，建筑空间开敞，平面布置灵活，空间可变性较强，但结构构件尺寸随柱网增大而增大。受梁柱体系高跨比的限制，随跨度的增大，结构钢梁的高度也随之增大，通常结构钢梁高跨比为1: (15~20)。从结构受力分析的合理性和经济性两方面考虑，用于住宅的大跨度钢结构柱网以6.0~7.2m为宜。此时结构梁高约300~500mm，按层高2.8m考虑，立面开窗高度能达1.4m以上，基本满足住宅规范要求。虽然也有采用更大跨度结构柱网(类似于排架结构)的情况，但通常进深方向为长跨距，从经济方面考虑，开间方向即使在层高增大的情况下也不宜过大。
(2)当建筑设计方案为每一开间均设有柱时，可采用小开间密柱式布置，一般柱距为3~5m，此结构类型因跨度小，梁、柱断面都相对减小，在立面开窗、开门上有较大自由度，由于跨度小，结构梁柱断面和相应的楼板厚度均减小，可减小结构自重，是较为经济的方法。但住宅空间布局受限制较大，难以形成开敞的大空间，建筑空间的可变性仍较弱。
工程抗震经验表明，不规则建筑结构体型对结构抗震不利，甚至会造成建筑物的严重破坏或倒塌，它一般分为两类:①建筑平面不规则;②建筑结构立面和竖向剖面不规则。由于后者的危害性史大，因此多层住宅钢结构体型宜力求规则和对称。
2.2 连接节点设计
钢结构节点连接是保证钢结构安全的重要部位，对结构受力有着重要影响，是整个设计工作的关键环节。地震灾害记录表明，许多钢结构都是由于节点首先破坏而导致建筑物整体破坏的，因此节点必须具有良好的抗震性能，能满足各种不同高度的钢结构体系相应的强度、刚度和延性要求，以确保安全可靠。节点设计一般要求遵循以下原则：(l)节点受力要力求传力直接简单和明确，使计算分析与节点的实际受力情况相一致;(2)保证节点连接有足够的强度和良好的延性;(3)构件的拼接按等强度原则设计，即拼接件应能传递断面的最大承载力;(4)尽量简化节点构造，以便于加工和安装时容易就位调整。
多层住宅钢结构节点主要包括梁与梁的拼接节点、柱与柱的拼接节点、梁与柱的连接节点、支撑与梁柱的连接构造、柱脚的连接节点等。连接节点可分为3种形式，即铰接、刚接和半刚接，其中半刚接因其受力难以控制，目前采用不多，故以其余两种形式为主。 连接方法可分为焊接连接和高强度螺栓连接，焊接连接节点的焊缝尺寸及形式等可按现行规范的规定执行，焊条的选用应与被连接金属材质适应。焊接设计中不得任意加大焊缝，焊缝重心应尽量与被连接构件重心接近。高强螺栓连接常用8.8s和10.9s两个强度等级，根据受力特点分为承压型和摩擦型，高强度螺栓最小规格为M12，常用的为M 16- M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。连接板一般采用与母材强度等级相同的钢材，在同一节点中，采用同一直径和同一性能等级的高强度螺栓，并进行节点连接的承载力验算。
3 多层钢结构住宅结构体系选型
钢结构体系的型式有多种，但应用于住宅的主要可分为钢框架体系，钢支撑框架体系，钢框架――混凝土剪力墙体系――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，开间大及跨度大，比较适于作为多层钢结构住宅的结构体系，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
4 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丰要有三种形式：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
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。
5 多层钢结构住宅结构分析与设计
5.1 工程概况
本工程为6层住宅楼，首层层高3.8m,2~6层层高2.9m，分别采用钢筋混凝上结构形式和钢结构形式，采用90mm厚现浇钢筋混凝上楼板。在一个住宅单元中，进深尺寸较大，除楼梯问、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。结构计算主要采用符合国内规范和规程要求的TBSA和PKPM系列软件进行计算分析。设计方案应满足各种结构类型设计规范和规程的要求，包括结构方案、构件选型、材料选择、施工方案等，同时还考虑安全适用性和经济合理性等。
(l)材料、型号和级别
对于钢筋混凝上结构，柱采用C25混凝上，梁和板采用C20混凝上;柱和梁的纵筋采用II级钢，其它为I级钢;墙体采用灰砂砖砌筑。对于钢结构，柱和梁均采用热轧H型钢，其余与钢筋混凝上结构相同(称为钢结构①);或柱采用热轧 H型钢，梁采用高频焊接薄壁H型钢，墙体采用ALC板，其余与钢筋混凝上结构相同(称为钢结构②)。
(2)荷载取值
风荷载取值为:基本风压0.45kN/m2，地面粗糙度为B;地震烈度为7度，场地类型为二类。对于墙体采用ALC板的钢结构，其墙体和拦河荷载标准值为:墙重分别为2.0kN/m2(150mm厚ALC板满载)，1.6kN/m2 (150mm厚A LC板，扣除门窗荷载;或是100mm厚ALC板满载);拦河为1.0kN/m2。其它荷载按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)取值。
(3)结构布置
采用钢结构的标准层结构平面布置如图1所示。
标准层钢结构平面布置图
5.2 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间抗侧力体系，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。
结构布置：住宅的开间和进深较大，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梁组合作用(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。
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HW200×200×8×12：纵向框架梁为HM294×200×8×12;直腹杆为等边角钢组合L100×l0；斜腹杆为等边角钢组合L125×8;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；梁采用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。
表3结构分析结果
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。此种分析不但误差很小,，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。
5.2 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95．55t(不包括楼板及基础)，单位面积用钢量为31．8kg／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
6 结束语
关键词：建筑；设计；安全；问题
中图分类号：S611文献标识码： A
1.建筑的设计风格和理念
建筑设计是综合性考虑并具建筑特性的一种设计。它是指建筑设计在满足一定的设计要求，安全、耐用以及经济适用等方面的时候，按照建设结构的设计规范进行相应的结构布置，并利用经济与技术分析的方法进行相应的调控，寻求最优的建筑设计的过程。在整体的控制上，建筑设计的调控不仅仅是针对主体工程的设计还应考虑到建筑的楼层的安全问题的调控，从整体上把握建筑结构设计。
2具体细节内容的设计
2.1外墙面砖易脱落的问题
多层住宅和小高层、高层住宅项目外墙饰面大量采用面砖是普遍现象。不是外墙面砖不好，只是现行常规外墙外保温贴面砖做法尚未得到时间的考验。有许多建筑的外保温外墙局部有面砖脱落现象，极易造成人员、财产的伤害，有时甚至是致命的危险。尤其是已建成并投入使用的建筑，在经过夏季、冬季冷热变化的考验后，外墙面砖不够牢固的部位容易脱落，并且在夏季经过太阳暴晒后突然下起雷阵雨，也容易使面砖在遇到骤冷后开裂脱落，危及安全。就目前而言，对现有整体外墙进行改造是不大现实的。因此，建议在建筑四周做挑檐或雨罩，对脱落的面砖在下落过程中起缓冲、阻挡作用，可减少对人员、物品的危害。在《住宅设计规范》GB50096-1999（2003 年版）中第 4.2.3 条明确规定，“住宅的公共出入口位于阳台、外廊及开敞楼梯平台的下部时，应采取设置雨罩等防止物体坠落伤人的安全措施”。此规
定同样适用于人员易靠近楼体的其他建筑。具体做法是，在建筑物一层顶板或二层顶板处结合立面做水平外挑檐，挑檐凸出外墙尺寸可根据建筑物楼层总高度确定。例如：多层住宅挑檐凸出外墙尺寸不少于 1 米，小高层、高层住宅挑檐凸出外墙尺寸不少于 1.5 米。此挑檐可做现浇板出挑，也可做出挑钢架上固定不锈钢板或加强型阳光板、夹胶玻璃等。若建筑场地延伸到建筑物底部周边，在不影响使用的情况下，可结合景观在地面沿建筑物外墙做距离外墙不少于 1.5 米的围栏或灌木隔离带，围栏做法可参照阳台栏杆设计（如高度 1.05 米，栏杆间净距不大于 0.11 米）。在楼体首层地面周边人员容易到达或驻足的地方，此种做法尤为重要。
2.2住宅楼梯间的安全设计问题
住宅按层数可划分为低层住宅（1~3 层） 、多层住宅（4~6 层） 、中高层住宅（7~9 层） 、高层住宅（10 层及以上） 。目前我们经常见到的住宅类型（按层数划分）主要有：6 层多层住宅、11 层小高层住宅、18层高层住宅以及34层（这里指100m以下）高层住宅。
对于6层多层住宅， 《建筑设计防火规范》对疏散楼梯的数量及设计要求作了详细规定：其可设计一部疏散楼梯的条件是居住建筑单元任一楼层的建筑面积≤650m2，且任一住户的户门至安全出口的距离≤15m；而当任一楼层建筑面积≤500 m2时，可将楼梯间设计成开敞楼梯间，但其应能天然采光、自然通风；同时我们还要注意到，楼梯间要通至屋顶，而且通向平屋面的门或窗应向外开启。 根据《高层民用建筑设计防火规范》 ，11层小高层住宅及18层高层住宅均为二类建筑，其可设计一部疏散楼梯的条件为：若为塔式住宅，每层的居住户数应≤8户、每层的建筑面积应≤650平方米，而且应设有一座防烟楼梯间和消防电梯；若为单元式住宅，疏散楼梯应通向屋顶，单元间的楼梯通过屋顶连通，单元与单元间墙应为防火墙，各户门的防火等级应为甲级，窗间墙（不燃烧体墙）宽度及宽槛墙（不燃烧体墙）高度应＞1.2 m。对楼梯间设计要求如下：塔式住宅楼梯间无论是11层还是18层，均应为防烟楼梯间；单元式住宅可区分如下：11层小高层住宅可设成开敞式楼梯间，但开向楼梯间的户门的防火等级应为乙级，同时楼梯间要靠外墙，且应直接天然采光、自然通风；18层高层住宅的楼梯间应设计成封闭楼梯间。 根据《高层民用建筑设计防火规范》 ，34层（100m以下）高层住宅为一类建筑，当是塔式住宅时，楼梯间应设两座（确有困难时可设计成剪刀梯） ，且均应为防烟楼梯间。单元式住宅可设计一座楼梯间（应为防烟楼梯间）的条件是：每单元均应有一部疏散楼梯通向屋顶，18层以上部分相邻单元楼梯每层都应通过阳台或凹廊连通（此时屋顶可以不连通） ，18 层及以下部分单元与单元间的墙为防火墙，各户门的防火等级为甲级，窗间墙（不燃烧体墙）宽度及宽槛墙（不燃烧体墙）高度均应＞1.2 m。根据《住宅设计规范》及《住宅建筑规范》 ，住宅楼梯梯段净宽应≥1.10m(6层及6层以下住宅，如果一边设有栏杆，可将要求适当放宽，梯段净宽可减至 1.00m)；楼梯踏步宽度应≥0.26m，踏步高度应≤0.175m；楼梯栏杆扶手高度应≥0.90m，但是当楼梯水平段栏杆较长，长度超过 0.50m 时，其对扶手高度的要求就适当提高，应≥1.05m；考虑到儿童的安全问题，对楼梯栏杆的垂直杆件做了规定，净距应≤0.11m，同时对楼梯井的宽度也提出了要求≤0.11m，当大于规定值时，必须采取防止儿童攀滑的措施。
2.3 住宅阳台栏杆的安全设计问题
根据《住宅设计规范》及《住宅建筑规范》的要求，住宅层数≤6层时，阳台栏杆高度应≥1.05m；住宅层数＞6层时，阳台栏杆高度应≥1.10m；封闭阳台栏杆也要满足此要求。规范中提到“中高层、高层住宅及寒冷、严寒地区住宅的阳台宜采用实心栏板” ，但在实际工程中，为了照顾立面设计，阳台栏板并非全是实心栏板， 这种情况下我们计算栏板高度就应从可踏面 （指宽度≥0.22m， 且高度＜0.45m的可踏部位）算起。除高度外，我们还应注意到栏杆的设计应防止儿童攀登，若为垂直杆件，杆件间净距应≤0.11m，这些是出于对儿童安全的考虑。
2.4 住宅外窗的安全设计问题
对外窗最基本的要求是窗台距楼面、地面的净高应≥0.90m，若低于此高度应采取防护措施（如：采用护栏或在窗下部设置相当于护栏高度的防护固定窗， 且在防护高度设横挡窗框） 。 根据窗的形式分以下几种情况：普通外窗窗台高度≤0.45m 时，护栏或固定窗高度从窗台算起；普通外窗窗台高度＞0.45m且＜0.90m时，护栏或固定窗高度从楼面或地面算起；凸窗等宽窗台，可供人站立时，护栏（应贴窗设置）或防护窗高度应从窗台面算起。
2.5消防车道的规划设计安全问题
随着社会、经济的健康快速发展，小高层、高层住宅越来越多。进行高层住宅详细规划时，应特别注意小高层、高层住宅间消防道的规划设计。在《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-952005 年版）中，第 4.1.7 条规定，“高层建筑的底边至少有一个边或周边长度的 1/4 且不小于一个长边长度，不应布置高度大于0 米、进深大于 4.0 米的裙房，且在此范围内必须设有直通室外楼梯或直通楼梯间的出口。”在实际项目规划设计时，应严格控制消防车道的布置。小高层、层住宅的体量、楼长越来越大，仅在楼体的一个长边设置消防车
是不妥的。在发生火灾险情时，无法对没有消防车道的另一长边行有效、迅速救援。因此，在进行小高层、高层住宅或其他高层筑详细规划时，必须在其两个长边都布置消防车道，确保在火灾情出现时能迅速、有效地进行救援。这样可能会使楼间庭院的绿化面积略有减少，但相比安全问题，这是很值得的做法。在楼体某一个合适的长边可做带状绿化与硬质铺装结合的消防车道。在日常使用时，此消防车道就是庭院绿化的一部分，硬质铺装则是庭院步
道的一部分，仅在火灾险情出现时方用作消防车通道，视觉效果和使用效果均较好。这种做法完全可行。
2.6地下车库的几个安全设计问题
随着私家车的迅猛发展，住宅小区停车难的问题越显突出。规划建设地下车库目前是解决小区停车难的最有效的办法。在进行地下车库设计时，经过多个设计项目的分析比较后，觉得有些考虑和做法还是值得推广的。地下车库在其行车道上方经常设置玻璃采光井。考虑到玻璃易碎而伤人、伤物的安全情况，建议除采用（夹胶）安全玻璃外，在采光井上口与玻璃顶之间加设水平安全网格一道。具体做法为，在玻璃顶根部的钢构型材内圈做安全网格的边框，采用双向间距约40mm的细钢丝（或不锈钢钢丝）网格与其边框锚固。为方便施工，较大的采光井可分为几块网格及其边框，将大化小，也便于维护。同时不影响通风采光效果。
Wang Renjun
(Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China)
摘要： 钢结构住宅是一种新型的结构体系，其无论在主体承重方面、墙体方面和楼板方面与传统住宅结构体系相比，都有着巨大的变化；同时，钢结构住宅在施工方面、设计使用方面、经济效益方面、产业化和可持续发展方面、住宅的可变性等方面与传统住宅相比，也有着巨大的发展优势；因此，钢结构住宅势必成为住宅业发展的主流方向。
Abstract: Steel structure residence is a new type of structural system. Compared to traditional residence， steel structure residence has great changes in load-bearing，wall body and floor slab. At the same time，compared to traditional residence，steel structure residence has great advantages for development in construction, design and use, economic benefits, industrialization, and sustainable development. So steel structure residence must become a mainstream of residential development.
关键词： 钢结构住宅 传统住宅 结构体系 分析 优势
Key words: steel structure residence；traditional residence；structural system；analysis；advantages
中图分类号：TU241.99 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）15-0070-02
0引言
住宅是人们为了满足家庭生活的需要所构筑的空间环境，是人们适应自然、改造自然的产物，并且随着人类社会的发展而不断演变。从最早的洞穴、巢居、直至后来用土石草木等天然材料建造的简易房屋和当今时代的砖混建筑、钢筋混凝土建筑、钢结构建筑等，住宅的结构形式也在随着社会的发展而发展。钢结构住宅作为轻质高强、绿色环保的新型结构体系从十五开始已被国家列为重点推广项目，与其它传统的住宅结构相比，钢结构住宅无论在功能设计、施工以及综合经济效益等方面都有着巨大的优势，因而成为住宅发展模式的必然趋势。
1钢结构住宅结构体系分析
传统的住宅结构体系通常为砖混结构，竖向承重构件为砖砌体的墙或柱，水平承重构件为钢筋混凝土的梁板。这种结构体系缺点承重墙多，功能分区布置不灵活；砖砌体强度低、自重大，房屋层数有限；手工砌筑，劳动强度大，工作效率慢；房屋整体性差，抗震能力差；材料的利用不具备可持续发展的要求，不能循环利用等。钢结构住宅的结构体系与传统的住宅结构体系主要不同在于承重的主体为钢结构，内外墙体体系主要是起分隔围护作用，水平体系的楼板也不再是单一的钢筋混凝土材料。
1.1 承重体系钢结构住宅的承重体系主要有如下几种：一是钢框架结构体系，其特点结构受力明确，使用灵活，空间较大，制作安装简单，施工速度较快，但对6层以下的多层住宅效益好。二是钢支撑框架体系，其特点是沿着框架竖向设置由框架梁、柱和斜支撑共同构成的支撑桁架，并通过楼板的变形协调与刚接框架协调工作，形成双重抗侧力结构体系，以提高结构的抗侧刚度和抗震性能，适合多高层住宅。三是错层桁架结构体系，其特点是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置在一榀桁架，且中间无柱子，利于住宅功能分区的灵活布置。四是钢框架-剪力墙结构体系，其特点是将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点有机地结合起来，适合高层住宅。
1.2 墙体体系钢结构住宅的墙体体系主要分为护墙体和内分隔墙体两种。护结构一般采用轻质复合墙板，如轻混凝土墙板、太空板、水泥刨花板、各类夹芯板等，与梁柱的连接通常以外挂式为主。内墙材料一般加气混凝土砌块、石膏板、木丝板、稻草板、纤维增强水泥板等。对墙体体系来说，构件大多采用预制板材，属于非承重构件，施工速度快，效率高，而且内部墙体可以任意拆装、更改，有利于住宅功能的可变性发展。
1.3 楼板结构体系钢结构住宅的楼板结构体形式主要有：压型钢板与现浇混凝土组合楼板、预制轻混凝土楼板和现浇钢筋混凝土楼板等，但通常采用周期短，施工速度快，重量轻的组合楼板或预制楼板为主。
2钢结构住宅的优势分析
2.1 施工方面的优势钢结构住宅的大部分构件梁、板、柱都是在工厂制造，在施工现场通过焊缝连接或螺栓连接进行整体组装，生产效率高，且可全天候作业。施工现场作业量小，可以减少施工的临时用地，与传统建筑材料相比，对环境污染小，建筑垃圾少，再加上钢结构本身还可以承担施工荷载，施工时可以节省支模、拆模的材料，加快施工速度，缩短工期，为降低造价、提高效益创造了条件。
2.2 结构空间功能布置的规划优势传统的砖混住宅由于是砖墙承重，墙体多，限制了空间布置的灵活性，且家庭在二次装修时若改变墙体布置，既增加了经济负担，又破坏承重墙而增加了危险隐患。钢结构住宅由于材料强度高、重量轻的特点，可以采用大开间的柱网布置，使住宅空间的功能布置划分灵活，可以满足不同家庭的设计需要。同时，钢结构住宅在垂直方向比传统结构能更好地应用错层、跃层结构形式；还有钢结构住宅的构件截面尺寸小，还可以增加使用面积，提高建筑的使用率。
2.3 结构的承载力和抗震优势钢结构住宅的材料强度高，与砖石、混凝土相比，在同样的受力条件下，钢结构的构件截面尺寸最小，自重轻，便于安装和运输，且承载能力也最高，适合建造多高层住宅。同时，钢结构住宅的材料还具有良好的塑性、韧性，抗冲击和抗震动能力强，其抗震性能也优越于传统住宅的结构形式。
2.4 综合经济效益的优势钢结构住宅的发展，受到材料造价和工程技术水平的综合制约。研究表明。低层钢结构住宅比传统的砖混住宅造价高150元/m2左右（建筑面积），单位面积造价提高约为10%。但钢结构住宅构件的截面尺寸小，能提高建筑使用面积5%~10%，可以有效获得更大的建筑使用空间。高层钢结构住宅要比一般钢筋混凝结构住宅具有更大优势，因为钢结构自重轻，建筑有效使用面积大，基础造价低，施工周期短，投资回收快，有利降低造价；同时，钢结构体系及材料的生产安装制作技术的相关配套体系日趋完善之后，钢结构住宅的综合经济效益和社会效益会更凸显。
2.5 住宅产业化和可持续发展的优势钢结构住宅的构配件适宜工厂批量生产，工业化、商品化程度高，还能将保温、隔热、防水、节能等技术措施与门窗构件的成品集合在一起，实现综合成套应用，使设计、生产、施工安装一体化，提高住宅的产业化水平。随着城市建设的发展，大量废旧的钢结构住宅也要比传统结构住宅的拆除更容易,且钢材的回收利用率高、拆除成本低、污染小,材料具有绿色环保可持续发展的特点。
2.6 住宅可变性的优势住宅的可变性可以满足不同家庭对居住空间环境的不同需求，真正体现“以人为本”的哲学思想。钢结构住宅的结构体系，可以不受到原有传统结构的限制，具有较强的空间可变性和可改造性。住户可以根据自己的生活需要，结合实际，设计出自己满意的户型要求，日后对户型的改造和空间转化也很容易，这是传统住宅结构体系所不能做到的。
3结束语
随着社会的发展，住宅的产业化已经成为我国住宅业发展的必由之路，钢结构住宅的结构体系有利于住宅的产业化发展，已得到业界的公认。发展钢结构住宅，是大势所趋，更有利于满足人们不断发展的生活需求。
参考文献：
[1]雷宏刚.钢结构设计基本原理[M].科学出版社，2006.
[2]宋群.钢结构[M].煤炭工业出版社，2004.
关键词： 钢结构 住宅体系
美国多层轻钢结构主要用于多层公寓、酒店，最早一幢多层轻钢住宅于1990年开始设计。至目前多层轻钢结构总面积发展到约30万平方米。从发展形势看，美国已成功开展了多层轻钢结构住宅体系的研发与工程应用，并有许多成熟的技术可以作为我国发展多层轻钢住宅体系的参考。
美国的多层轻钢结构住宅技术是一项综合的技术，集轻钢结构、建筑节能保温、建筑防火、建筑隔声、新型建材、设计施工于一体的集成化技术，社会化分工明确，各种产品的生产商、施工方、设计方紧密合作，在北美金属结构协会的促进下，依靠新编的轻钢结构设计标准与广泛的宣传发展很快。可以预计，对于美国多层公寓与多层酒店的建造来说，轻钢结构的建设将是一个主要的结构发展方向。
发展多层轻钢结构住宅技术，最关键的问题是其结构本身的性能，楼盖结构要具有适当的跨度并尽可能轻，并希望有较好的楼盖平面内刚度，墙体结构在承担竖向荷载（自重与楼面活荷载）的同时还要承担横向荷载（风荷载与水平地震作用）。美国多层轻钢结构住宅的特点为：
1.轻质楼盖系统其楼盖由C型的轻钢搁栅与铺于搁栅上的薄板组成。搁栅一般跨度为3.6米～4.8米，搁栅高为254毫米（搁栅的最大跨度可达11米），搁栅间距为 600毫米。由美国迪垂驰公司研发的搁栅专利产品在腹板上开有大孔，这样对于管线的穿越与布置极为方便。楼面有三种做法，分别为：高密度木纤维水泥板；满铺压型钢板再浇筑20毫米的陶粒轻骨料混凝土；满铺定向木纤维板或高密度层压胶合板。在这些轻质楼盖上每平方米可承受316～365公斤的荷载。
该楼盖结构体系重量仅为国内传统的混凝土楼板体系的四分之一到六分之一，但其楼盖的结构高度将比普通混凝土板高100～120毫米。
2.竖向墙体结构一般将内横墙作为结构的承重墙，墙柱为C形轻钢构件，其壁厚根据所受的荷载而定，通常为0.84～2毫米，墙柱间距一般为400～600毫米，墙柱的下端为U形开口朝上的底槽梁，墙柱上端为U形开口向下的顶槽梁，搁栅固定于上槽梁侧边。为提高墙柱的稳定性，一般墙柱高度范围内设三道轻钢拉条。这种墙体结构布置方式，可有效承受并可靠传递竖向荷载，且布置方便，但该墙体结构不能承受水平荷载。
为抵抗水平风荷载与地震作用，美国多层轻钢结构住宅体系中有二种方式，分别为采用轻钢剪力墙或采用带十字交叉支撑的普钢框架结构。轻钢剪力墙一般布置在分户墙，采用0.5毫米镀锌薄钢板蒙于石膏板上，再固定于轻钢墙柱上，形成类似于应力蒙皮结构的剪力墙，每层之间有一个特殊的构件对上下楼层剪力墙进行连接，以有效传递水平剪力与由于水平力作用在墙柱上而产生的拉力。在地震区，为保证结构安全，采用带十字交叉支撑的普钢框架作为抗侧力结构，形成以轻钢承受竖向荷载，以普钢承受水平荷载的混合结构体系。
3.建筑保温节能技术美方轻钢住宅体系中，对保温节能技术十分重视，对于墙来说为确保达到保温效果，一般除了在墙的墙柱间填充玻璃纤维外，在墙外侧再贴一层保温材料，有效隔断了通过墙柱至外墙板的热桥；楼层之间搁栅内填充玻璃纤维，减少通过楼层的热传递；所有内墙墙体的墙柱之间均填充玻璃纤维，减少户墙之间的热传递。
4.建筑防火技术
【关键词】地质；地基承载力；建筑设计
现今，随着城市建筑物的日益增多，尤其是高层建筑不断增多。对于高层建筑，最引人注目的是居住型高层建筑。家庭住宅高层建筑是建立特定范畴基础上的居住型高层建筑，是为了满足家庭生活需要，利用技术手段创造的建筑物。高层住宅在传统大城市里受到青睐，显示高层住宅具有较大的市场需求和发展潜力。高层住宅楼设计是一项复杂的、综合的系统工程，住宅建造设计工作十分重要。高层住宅建筑设计必须根据使用要求，通过调查研究拟订出高层住宅建筑的建造方案。另外，高层住宅建筑与周围的环境是一个统一的整体，而且高层住宅建筑环境有其人文背景，所以在高层住宅建筑设计中，需要统筹考虑。影响高层住宅建筑设计的环境因素比较多，其中地质条件是影响住宅建筑设计最重要的因素。本文主要从地基承载力、地质建材、地磁场效应、地震灾害等方面讨论地质条件对高层住宅建筑设计的影响。并对将来高层住宅楼设计发展中的前瞻性问题提出设计建议，最后对高层居住外部环境的发展趋势做出展望。
1 高层住宅楼的特点
过去由于构成建筑物的物质手段与技术措施，住宅楼大多局限于土木石砖等比较原始材料，大都陷于底层空间的不大建筑。随着经济高速发展及城市人口的普遍增长，建筑理念的更新以及城市社会功能的多样化发展，现代建筑的形式发生了巨大变化。当今世界各地修建的各类高层住宅楼技术先进，同时具有很强的艺术性。目前，许多高层住宅楼高度越来越高，组成纵横交错的复杂空间，已经相当于过去多种功能组合起来的复杂建筑群。此外，充分接近自然等更具人性化的高层住宅楼正被许多设计师所采用。但是由于高层住宅楼的地质勘察研究滞后，造成高层住宅楼建造难以实施；一旦发生地质灾害，极易造成较大的损失及伤亡事故。所以高层住宅楼对建筑的工程地质勘探设计提出了更高的要求。
2 地基承载力与高层住宅楼的基础设计
住宅建筑与土层直接接触的部分是基础，因此，基础的作用就是承上传下地传递荷载。房屋的屋顶、楼板层、墙壁等组成部分的荷载，最后都通过墙壁传给了基础。所以，所选用的材料必须要有足够的强度。而基础又把建筑物的全部荷载传到承受荷载的地基上，以承受荷载和地基的反作用力。并且地基不能经受地下水等的侵蚀，或者产生不均匀沉降。如果地基受到破坏，房屋就会产生裂缝、倾斜，甚至倒塌。所以与地基承载力有关的基础设计是否合理相当重要。基础所选择的形状应尽量使建筑物的荷载能够均匀地传到地基上。因此，基础的设计直接关系到住宅建筑的安全使用和造价投入。
由于地基的承载能力一般都要比砖、石、混凝土等基础材料的抗压能力差得多。在同样的地基承载能力条件下，基础通常做成逐步加宽的形式，以扩大基础底面与地基直接接触的面积，使基础传给地基的单位面积上的压力减小，而能与地基的承载能力相适应。对于工程地质条件比较复杂的场地，地质较差的地方布置绿地，地质较好的地方布置高层建筑，在交界的地方布置高层建筑应注意，让一幢高层建筑跨越两种性质的土层是不合理的。如果建筑上部荷载较大，基础的底面积也应相应的增大，可以通过加固、打桩等办法来改善地基的承载能力。同理，即使上部荷载相同，在承载力较高的岩土层埋深较浅的地段要充分发挥其承载力，基础也应当以不同大小的底面积去适应地基的不同的承载能力。
3 地质建材与高层住宅楼的结构设计
高层住宅楼的建材都直接或间接与区域地质状况有关，被统称地质建材。地质建材比较笨重，搬运不便。地质环境提供了石、土、砖、瓦等建材，所以当地大兴土木时，除了加工制作产品，大部分属于未经制作的原始材料，建筑高层住宅楼是就地取材。在施工时一般只需在建筑现场加工便可使用。这对于形成高层住宅建筑结构特色十分有意义。
我国高层民居建筑普遍采用梁柱式构架结构，这种结构对太阳能的应用不是十分有利。国外认为被动式太阳能采暖与制冷技术将是下世纪建筑设计的方向。目前，国外正在试验太阳能集热式墙体，由两层保护性玻璃和中间透明塑料体复合而成，其原理是利用透明绝热材料吸收太阳能用于高层建筑中的理论。为了很好的降低能耗，在设计中运用被动式低能耗技术与场地气候和气象数据相结合。同时，使停车场的地面混凝土具有良好的透水性能，使雨水存留于地下，增加环境中的水分，与停车场内的树林形成一种供水循环系统，提高小区的绿化效果，提高生活质量。分隔房间的墙壁上留有通风口，并配置有通风设备，其具体方法是通过建筑外形的塑造、材料的选择等。总之，一个地方的住宅结构设计必须要充分考虑该地的地质建材条件。
4 地震灾害与高层住宅楼的防震设计
住宅建筑灾害有地震、洪水、雷击等自然灾害，必须采取设沉降缝和桩基等措施，减少不均匀沉降引起的对高层建筑物的危害。人为灾害地质环境直接影响地震等大灾害防范，是住宅建筑设计中必须考虑的一个问题。高层住宅建筑的群体设计在震区布设住宅群时。应根据地质调查，从抗震的角度考虑，除了在建筑场地的地质条件选择上、住宅的平面和高度设计上予以特别重视外。布置建筑要避开危险和不利地段。在住宅群中必须留有适当的疏散场地作为震害发生时的避难场所。除了公共绿地外。由于房屋的自振周期短，须在居住小区中专门划出一些临时疏散场地；在房屋的可能倒塌范围之间留出一定宽度的通道备用。震区房屋倒塌情况的调查资料表明，若房屋的自振周期与地基的末震周期接近，可根据这一指标设计通道宽度，以备震害发生时救灾人员和车辆通行之用。如果在小区范围内地基有硬有软，则应该在软土区布置刚性较大的建筑，这样对建筑整体抗震有好处。为了抗震需要，住宅周围的道路也要合理布设，一般情况为了使用上的方便，把宅前道路布设在临近住宅出入口的一侧，但在震区就必须把住宅群的道路布设在两幢住宅之间，道路易于清理和使用。
5 磁场与住宅建筑的设计
地表磁场与生物体相互作用的效应有热效应，所以地表磁场强度分布的地域差异是影响住宅布局的一个地质物理因素。如果地表磁场能量变化不是很强时，人类经过长期演化已适应了这一地质环境。但地表磁场强度的分布具有地域差异性，在生物体内部产生的能量和温升并不明显的情况下，一旦局地磁场强度发生较大变化，会使组织的传热机能产生混乱，对居住者的生理状况产生不良影响。当地磁强度过大时，受地磁场影响的组织内吸收的能量远大于生物体的新陈代谢能力时，球形红细胞形成速度达到最高值，当超过组织的调节能力，红细胞溶血速度明显增大。科学家们还发现，很多疾病的发病率及造成的死亡率，都是因为局部体温上升，最后导致组织的破坏和死亡。随住宅建筑周围的地磁强度月均值的增强而升高，会对居民造成一定的影响。可见，在高层住宅建筑布局设计时，必须要注意选择地磁强度适中的地方进行建造。
6 结语
总之，在高层住宅楼工程地质勘察过程中，要充分的研究地基承载力与住宅楼的基础设计、地质建材与住宅楼的结构设计、地震灾害与住宅楼的防震设计。采用现代化的科技作为高层建筑物基础，满足设计及工程建设的要求，并在全国进行推广应用。并对将来高层住宅楼设计发展中的前瞻性问题提出设计建议，最后对高层居住外部环境的发展趋势做出展望。
参考文献：
关键字：结构体系、概念设计、原因、荷载、局部、使用性能、原则、阐述、系统、突变、地震作用、安全系数、刚重比、特征、共同作用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
在进行小高层住宅结构设计时，需根据住宅建造地点、平立面体型、层数因素，在满足结构安全性、耐久性、舒适性要求的前提下选用合理的结构体系来进行设计。为保证小高层住宅结构安全性、降低建造成本，应该严格按照规范要求进行设计。首先介绍下小高层住宅结构概念设计的过程：设计人员在结构选型、结构布置、分析计算、截面设计过程中，会遇到细部处理的种种问题，此时设计人员会分析各个类型的原因并结合建筑工程结构设计的一般规律，以获得正确、方便、可靠的处理方法。概念设计与传统设计有很多不同之处，即使建筑物布置方案与所受荷载作用相同，也会有不同的分析方法。由于不同的设计人员会有不同的设计思想，在局部处理方面，也会有不同的处理方式。强调概念设计的重要性，意在要求建筑和结构工程师在建筑以及结构设计过程中重视规范、规程有关结构概念设计的各项规定。工程设计不能沉陷于单纯计算的误区，对于结构不规则、整体性较差的工程，只凭借现行一般的设计思想和水平，很难保证小高层住宅结构的安全性以。
小高层住宅结构的概念设计可分为两大类，一是构造性概念设计，二是整体性概念设计。构造性概念设计应该秉承结构设计的“四强四弱”原则，为把结构建设成为一个优良的抗震、抗风系统，需要在施工图阶段进一步加强结构的构造措施。整体性概念设计是把整体结构空间系统简化为杆件连接系统，结合荷载以及系统的几何体系，分析并计算每一部位的受力状态。举一个例子加以阐述，比如说将整个系统视作一个刚体，那么可以求出底层以及基础的承载力。把系统分割成许多子系统，计算杆件受力的受力情况，这样就可以求出楼层梁板的内力。
小高层住宅结构的规则性以及均匀性
小高层住宅结构的平面布置应该是简单、规则、对称的布置方式，只有这样，结构在不确定因素作用下，才会有直接和明确的传力路径。小高层住宅结构的规则性主要包括平面、立面是否规则。均匀性主要是指平面、立面结构构件的布置以及刚度分布是否均匀，是否合理。结构的薄弱部分容易产生过多、过于集中荷载超限等问题，会影响结构的使用安全。所以小高层住宅结构的布置，应避免刚度、传力路径、承载能力的突变。平面规则、结构布置均匀的小高层住宅能够使各子结构重新分布内力，有利于防止薄弱的结构过度变形，造成安全隐患。
小高层住宅结构设计的控制目标
在外部力量作用下，地震作用对小高层住宅结构影响最大。下面通过地震作用对小高层住宅结构的影响，介绍结构设计的控制目标。水平地震的作用是双向的，结构布置应使结构能够抵抗任意方向的地震作用。在一般情况下，应使结构沿平面两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。风荷载以及地震作用下水平位移的极限值是判断结构抗震是否达标的主要标准。在结构的震动变形、自振周期、地震作用、风荷载、雪荷载影响下，建筑物底部所受剪力以及总弯矩是否在可控范围之内，是建筑物是否安全的判别标准。有些设计人员为增加结构安全性，会过大增加构件截面尺寸，超量配筋，加大安全系数，这种做法不能在根本上提高结构安全性，有可能会造成脆性破坏，也会大量浪费材料，造成工程成本大幅度提高。小高层住宅结构的刚度选择既要减少地震作用的影响，也要避免结构变形超过限值。结构应具有足够的抗扭刚度以及抵抗扭转振动的能力。现有的抗震设计中没有考虑地震在地面运动的扭转分量，所以在概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度以及抵抗扭转振动的能力。若是考虑的结构刚度过低，在荷载超负荷作用下，结构变形过大，轻者影响使用功能，重者结构破坏，殃及人民的生命、财产安全。建议对小高层住宅刚度取值μ/H=1/2500～1/3500,刚重比控制在10至15之间，周期约为层数的0.06～0.08倍之间。在结构扭转的控制方面，考虑到偶然偏心影响，楼层竖向构件的最大水平位移、层间平均位移比值应小于该住宅层高度的1.2倍，也应小于住宅层高度平均值的1.5倍，对于住宅的顶层可以不用考虑。
3、小高层住宅结构的整体性
小高层住宅结构的楼盖可以视作水平隔板，他不仅可以将惯性力聚集并传递给各个竖向抗侧力子结构，还可以使这些子结构能够共同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀、布置复杂或者抗侧力子结构水平变形特征不相同时，整个结构需要依靠楼盖来使抗侧力的子结构共同工作，所以小高层住宅结构的楼盖具有非常重要的作用。
4、小高层住宅结构剪力墙设计
小高层住宅的剪力墙结构具有侧向刚度大，结构整体性优越、抗侧力性能佳，另外空间内没有过多的梁柱等影响空间布置的构件，所以空间布置比较容易、比较方便。剪力墙的受力、变形特征，类似框剪结构，但相对于框剪结构，剪力墙在房间内部布置、刚度分配方面更加合理，所以在小高层住宅设计中比较常见。下面介绍剪力墙的布置：剪力墙的布置应该均匀合理，整个建筑物的质心与刚心应该趋向于重合，且两向的刚重比数值相差不大。剪力墙特点是平面内刚度以及承载力都很大，但平面外相反。当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩产生，所以当楼面主梁搁置在剪力墙时，应在剪力墙相应位置增设暗柱。
构造措施中的概念设计
通过以往震害情况以及其他工程质量事故的分析，发现在结构设计中计算分析只能保证建筑物在地震、静力荷载作用下整体安全性，但是很难避免不确定外力对结构局部造成的破坏。建筑物附属部分以及墙体倒塌等现象，都表明简单的计算不能满足工程的安全需求，基于此种原因，在小高层住宅结构设计中，应多考虑一些必要的构造措施。
根据小高层住宅的建造地点、平立面体形、层数等因素，在满足结构安全性、使用性、耐久性与舒适性等要求的前提下采用合理的结构体系。设计人员要严格按照设计规范要求，在满足结构安全前提下，尽量优化设计方案，节省工程成本。
黄晓亮 小高层住宅剪力墙设计的注意事项【J】中国新技术新产品，2010,NO.07
关键词：高层住宅；结构设计；七大比值
Abstract: combining with the project examples, the m high-rise residential structure design of the seven big ratio are discussed, puts forward optimum design processing method and measures to science reasonable economy design requirements.
Keywords: high-rise residential; Structure design; Seven big ratio
中图分类号：TU241.8文献标识码：A 文章编号：
引言
随着城市建设的发展和科学技术的进步, 高层建筑(10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高层民用建筑)的应用日益广泛。笔者认为,对于高层结构设计来说，轴压比、位移比、周期比、刚度比、剪重比、刚重比、刚度比、层间受剪承载力比是保证结构规则、科学、合理、安全、经济的七个极其重要的参数。本文结合正在设计中的桂林某百米高层住宅，根据国家最新规范条文的要求，结合我国目前较为权威且应用最为广泛的PKPM软件的电算结果，谈一谈如何对电算结果进行分析与判断。
一、工程概况
桂林某住宅小区，位于桂林市临桂新区，总建筑面积483300m2，由17栋高层住宅组成。高层住宅主体结构为地上三十四层，层高2.8m，总高度102m，地下室一层。
二、高层住宅结构设计七大比值与对应的PKPM计算书
对于高层住宅结构设计来说，轴压比、位移比、周期比、刚度比、剪重比、刚重比、刚度比、层间受剪承载力比是保证结构规则、安全、经济的七个极其重要的参数。我国目前较为权威且应用最为广泛的PKPM软件对这“七个比”有详细的电算结果输出，便于设计人员进行分析与调整。七大比值与对应的PKPM计算书见下表1。
四、高层住宅结构设计七大比值的具体数值分析与判断
（一）轴压比
轴压比包括柱轴压比和剪力墙轴压比。
轴压比是影响剪力墙和柱抗震性能的主要因素之一。为了使剪力墙和柱具有很好的延性和耗能能力，我国最新规范采取的措施之一就是限制轴压比。
根据PKPM计算结果中的柱轴压比图形文件和剪力墙轴压比图形文件，本百米高层住宅的柱轴压比均小于且接近柱轴压比限值0.9，剪力墙墙肢轴压比均小于且接近剪力墙墙肢轴压比限值0.6，完全满足规范要求。
（二）位移比
位移比是指楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第5.5.1条表5．5．1，框架-剪力墙结构的弹性层间位移角限值为1/800。根据PKPM计算结果中的位移输出文件Wdisp.out，本百米高层住宅的弹性层间位移角均小于1/800，完全满足规范要求。
（三）周期比
周期比即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）Tt与平动为主的第一自振周期（也称第一侧振周期）T1的比值。
本百米高层住宅为A级高度高层建筑，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.4.5条，周期比不应大于0.9。根据PKPM计算结果中的周期、地震力与振型输出文件Wzq.out，结构扭转为主的第一自振周期Tt=2.2043，结构平动为主的第一自振周期Tl=4.0101，周期比=2.2043/4.0101=0.55＜0.9，完全满足规范要求。
（四）剪重比
剪重比即楼层最小水平地震剪力系数λ。主要是控制各楼层最小地震剪力，尤其是对于基本周期大于3.5S的结构,以及存在薄弱层的结构,出于对结构安全的考虑,规范增加了对剪重比的要求。
根据PKPM计算结果中的周期、地震力与振型输出文件Wzq.out，本百米高层住宅的基本周期为4.0，3.5＜4.0＜5.0。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第4.3.12条表4.3.12和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第5.2.5条表5.2.5，楼层最小水平地震剪力系数λ=0.007。根据PKPM计算结果中的周期、地震力与振型输出文件Wzq.out，X向楼层最小剪重比=0.0074＞0.007，Y向楼层最小剪重比=0.0073＞0.007，完全满足规范要求。
（五）刚重比
刚重比是指结构的侧向刚度与重力荷载设计值之比。它是影响重力二阶效应的主要参数,且重力二阶效应随着结构刚重比的降低呈双曲线关系增加。高层建筑在风荷载或水平地震作用下,若重力二阶效应过大则会引起结构的失稳倒塌，故控制好结构的刚重比，则可以控制结构不失去稳定。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第5.4.4条，要求本百米高层住宅的刚重比＞1.4。根据PKPM计算结果中的建筑结构总信息文件Wmass.out，X向刚重比=1.98＞1.4, Y向刚重比=1.88＞1.4,均通过了《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第5.4.4条的整体稳定验算。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第5.4.1条、第5.4.2条，X向刚重比=1.98＜2.7, Y向刚重比=1.88＜2.7, 结构弹性计算时应考虑重力二阶效应对水平力作用下结构内力和位移的不利影响。
（六）刚度比
刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值（也称层刚度比）。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.5.2条，本百米高层住宅的刚度比不宜小于0.9。根据PKPM计算结果中的建筑结构总信息文件Wmass.out，X方向最小刚度比=1.0＞0.9，Y方向最小刚度比=1.0＞0.9，完全满足规范要求。
（七）层间受剪承载力比
楼层抗侧力结构的层间受剪承载力是指在所考虑的水平地震作用方向上，该层全部柱、剪力墙、斜撑的受剪承载力之和。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.5.3条，A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80％，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65％；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75％。本百米高层住宅为A级高度高层建筑。根据PKPM计算结果中的建筑结构总信息文件Wmass.out，X方向最小楼层抗剪承载力之比=0.99＞80％，Y方向最小楼层抗剪承载力之比=0.96＞80％，完全满足规范要求。
结束语
以上仅从国家最新规范条文及PKPM软件运用的角度对高层结构设计中非常重要的“七个比”进行对照理解，然而规范条文终究有其局限性，只能针对一些普通、典型的情况提出要求，软件的模拟计算与实际情况也有一定的差距，因此，对于千变万化的实际工程，需要结构工程师运用概念设计的原理，做出具体的分析，采取具体的措施。
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）北京 中国建筑工业出版社2010。
[2]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）北京 中国建筑工业出版社 2010。
1．1管网的架设设计
高层住宅小区，由于绝对高度比较高，因此其排水以及供电的管网设计方面存在着比较大的难度，管网设计规划不科学，往往会导致高层住宅小区的排水不顺畅，影响住户的正常生活秩序。首先，在高层住宅小区的管网设计与架设的过程当中，厨房与卫生间这些需要经常用水的地方的管道设计，应该采用竖向管道，并设置集中的管道井，同时在竖向管道的操作后台设置宽度为1m的管线区。此外，由于高层住宅小区的的层数一般都比较多，如果当管道出现堵塞或是漏水问题的时候，往往需求到下一层里面去进行维修，这在很大程度上，对下一层住户造成了不便与影响，因此，在高层住宅小区的建筑设计过程当中，尽量将所有的管道都集中安装在同一层楼里，合理部署，一旦出现问题，可以在本层内进行维修，提高了维修的效率，也降低了对其余住户的影响。
1．2人性化设计，注重居住质量
据调查，愿意居住在较高层数的人们占参与调查人数的73%，在大多数人的心目当中，楼层的层数越高，意味着居住质量也就越高，居住环境也就越舒适。事实上，楼层的高低与居住的质量没有必然的联系。但是，高层住宅小区由于层数比较高，因此在进行建筑设计的过程当中，必须要注意秉持“以人为本”的设计原则，首先要注意住宅的采光问题，根据现场的现实情况，合理安排窗口以及门口的朝向，保证日常的采光能够满足住户的要求;最后，要注意高层住宅小区的隔热问题，楼层数高，尤其是在阳光猛烈的天气里，楼层会直接受到阳光的照射，导致室内温度急剧升高，影响住户的居住质量，在实际的设计过程当中，应考虑比如安装隔热板等方法，落实高层住宅小区的隔热问题。
1．3公共使用部位的建筑设计
高层住宅小区的公共部位主要指的是电梯的部位，由于楼层较高，住户步行上下楼非常不实际，因此电梯部位的建筑设计显得尤为重要。通常情况下，高层住宅小区的每一层，都应该设置有一定面积的大堂空间，以方便住户。在电梯的建筑设计方面，电梯的门口，以直面大堂的入口为最佳，方便住户搭乘电梯，同时在电梯的位置选择方面，尽量保证在大堂的任何一个角度都能看到电梯的的具置。此外，高层住宅小区的公共使用部位还包括公共走道，部分开发商，为了最大限度地提高经济效益，往往会将公共走到设置得过窄，不仅对住户的日常出行造成不便，还留下了安全隐患，因此，走道宽度与位置都要进行科学的规划，合理地设计，消除安全隐患，方便住户的日常出入。
2高层住宅小区的安全结构设计
2．1抗震性能的设计
高层住宅小区的楼层数比较高，具有非常明显的特殊性，一旦发生安全问题，对于整栋住宅小区以及其中的住户的安全，所造成的影响都是毁灭性的。基于此，必须要提高高层住宅小区的安全性能，其中抗震问题是最为关键的。首先，在建筑材料的选用方面，必须要确保所用的所有都符合国家安全标准，满足工程住宅小区的实际需求;其次，在高层住宅小区的整体结构方面要确保其科学性，在剪力墙的建筑与设计过程中，通过计算机技术模拟抗震效果，合理设置剪力墙的合理抗震参数;最后，在高层住宅小区的设计过程当中，要注意预留避震区，避震区的建筑要求更高，通常情况下，避震区的整体架构不采用混凝土进行建筑，改为钢铁架构，从而提高避震区的抗震性能，保证住户的生命财产安全。
2．2避雷性能的设计
从科学的角度上来看，绝对高度越高的物体就越容易遭受雷击，高层住宅小区的楼层较高，因此其避雷问题必须要在建筑与设计的过程中加以落实，一般常见的避雷方法是安装避雷针，将避雷导线一直连接到地面。然而因为高层住宅小区本身具备着很大的特殊性，因此要从内部与外部两个方面进行避雷性能的设计。外部避雷设计与常规的避雷方法基本一致，都是在最高点安装避雷针，引拉避雷导线;而内部的避雷设计比较复杂，通常情况下，高层住宅小区的内部避雷措施，都是采用法拉第笼方式，法拉第笼的基本避雷原理是将高层住宅小区结构内的竖向钢筋与横向钢筋进行虚拟的连接，从而形成一个巨大的笼式避雷网，当雷电击中高层住宅小区的时候，笼式避雷网可以将雷电快速地进行分流与疏导，将雷电对高层住宅小区的影响降到最低。
2．3抗风性能的设计
研究数据表明，当高层建筑遭遇大风的时候，10层以上的楼层会，发生5—8cm的摆动，对于高层住宅小区的安全造成重大的影响，通常情况下，加强高层住宅小区抗风性能的具体方法有三种:(1)流体形式。在对工、高层住宅小区进行建筑实际的过程当中，将建筑物的立面，按照流体的形式进行设计，这样可以降低建筑物对风的阻力，加快风的流速，从而减小对高层住宅小区的影响;(2)增强高层住宅小区自身基脚稳固性，在打桩的过程中，将桩的深度适当加深，提高整体的稳固性;(3)在剪力墙的设计过程中，要适当增加其侧拉力，所使用的钢筋的直径，以及混凝土的强度都要满足高层住宅小区的实际需求，保证侧拉力足以应对相应的风级。
3结语
Abstract： Commercial and residential building needs to have a larger space on the first floor to meet the operating requirement. The flexible column grid arrangement in frame structure is easy to meet the requirement， so frame structure is more and more widely used in the design of commercial and residential building. But frame structure has its disadvantages， such as small lateral rigidity， weak seismic capacity and the weak shock-resistance of special-shaped frame and short column and so on. Therefore， countermeasures to improve the shock resistance are put forward.
关键词： 商住楼；框架结构；侧向刚度；抗震能力
Key words： commercial and residential building；frame structure；lateral rigidity；shock resistance
中图分类号：TU398 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0141-02
0 引言
框架结构体系因其可灵活配置的柱网结构和易于施工的特点，逐渐成为现代住宅设计的“新宠”。但是这种结构侧向刚度小，抗震效果稍差，如果设计师在设计时未留意这一细节，所建造的住宅成品很可能因抗震能力弱而使其使用价值大打折扣。如果这样的住宅建在地震高发区，很可能因抗震设计缺陷而倒塌，必然造成生命财产的损失。鉴于此，在住宅设计方面，良好的抗震性能是每一位设计师必须考虑的重要节点。笔者现就框架结构住宅楼抗震性能方面的问题展开分析，并提出应对策略。
1 底层大空间的住宅抗震问题
1.1 成因及危害 当前，私家车在我国各个城镇迅速发展，其数量逐年增加，交通拥堵、车位紧俏等问题也随之而来。近些年来，市场经济机制的完善为商品快速流通创设了有利环境，临街住宅楼底层或地下空间具有极高的商用价值。这部分住宅楼底层通常是框架结构，常用作门帘或停车场。框架结构中的填充墙系非结构构件，对框架结构侧向变形有一定的约束作用，并且在抗震方面可承担大部分地震剪力，使得整套框架体系拥有了较强的侧向刚度。而底层停车场的框架设计，柱体不具备这种约束作用，底层框架柱侧向刚度小于其他各层，易发生竖向刚度突变，使得地层框架体系变形，造成底层框架柱产生较严重的应力集中及塑性变形集中，进而影响整栋住宅的抗震性能。
1.2 解决方法及应对策略 首先提高底层柱抗侧刚度及结构延性。具体来讲，底层柱断面尺寸应适当加大，提高砼标号，对底层框架柱轴压比进行有效控制。与此同时，须沿底层柱全高箍筋加密，以确保底层框架柱具有良好的抗侧刚度，并且可提高其延性系数。或者用轻质材料隔断代替填充墙，目的是控制填充墙对框架结构的约束作用及耗能作用，确保住宅楼的竖向刚度均匀些，每层屈服系数基本相当，从而实现整套结构的整体屈服机制，保证结构体系满足抗震要求。
2 异形柱框架结构的抗震问题
2.1 产生问题的原因 异形柱是指L形、T形，以及十形柱。在住宅设计中，结合住宅平面组合特点适当采用异形柱结构。施作异形柱结构时，切忌柱提突出房间内墙，房间的使用面积可适当增加，这种设计可以巧妙规避矩形柱对于家装带来的麻烦，进一步完善住宅的使用功能，进而受到用户的普遍认可。近年来，根据市场需求情况，异形柱框架住宅楼得以大量出现。现阶段，业界尚缺少一种较为专业的计算方法和构造模式来设计适合地震区使用的异形柱框架结构。设计者进行结构设计时，通常按照等面积和等惯性矩的设计方法，将预先假定的异形柱断面尺寸换算为矩形断面展开计算，然后所得的数据换算为异形柱配筋。相较于同等截面积的矩形柱而言，异形柱刚偏大，而且截面是开展的，采用上述换算方法进行结构设计，所得的数据与柱体实际受力情况必然存在差距，由此所做出的异形柱框架受力变形情况的分析也是不准确的。另一方面，异形柱的弯曲中心不与形心重合，结构在承受地震力时会有一定程度的扭转，使得截面应力情况变得更为复杂，剪应力增大，法向应力不均匀分布。另外，对于异形柱来说，由于短边尺寸较小，砼的早期压碎现象难以避免，容易发生纵向钢筋压曲的脆性破坏现象，进一步缩短地震发生时的逃生时间。
2.2 解决方法及应对策略 框架异形柱延性较差，受力情况复杂。鉴于此，设计师进行这种框架结构住宅楼的设计时，为了使结构达到抗震标准，须考虑构造措施。比如，将异形柱框架结构应用范围限制在七度区抗震设防的八层以下，在相对规整的平面布置中重点强化横向框架结构和纵向框架结构的拉通联结，确保纵向结构的刚度均匀，控制框架异形柱的轴压比（轴压比≤0.4），以强化结构延性。另一方面，应使用细石砼浇捣框架柱施工，以解决框架异形柱短边尺寸小、节点处钢筋分布密集而影响砼浇捣密实度的问题。
3 短柱的抗震问题
3.1 产生问题的原因及危害 在施工过程中，通常情况下将住宅楼底层设计成储藏间，进而在一定程度上解决了储藏空间问题。对于储藏间来说，由于层高比较低，进一步使得底层框架柱形成短柱。在同一框架中，楼梯间平台梁与楼层框架梁之间在框架柱两节点间形成短柱。在设计方面，通常将窗设计为满开间长窗，进一步满足起居室的功能要求，此时，框架柱受到窗台下墙体的约束，使得窗框那部分柱子形成相应的短柱。
对于短柱来说，由于刚度比较大，在受到地震的危害时，通常情况下能够承担大量的地震剪力，进而在一定程度上使得砼首先遭到破坏，然后迫使钢筋遭受破坏，也就是所谓的脆性破坏，进而形成结构抗震薄弱部位，同时使得整幢建筑物的整体抗震能力降低。
3.2 解决问题的方法和措施 在设计过程中，避免框架柱形成短柱，在无法避免的情况下，需要采取相应的措施确保短柱的抗剪强度及变形能力，防止框架柱过早发生剪切破坏。
其具体措施主要表现为：
沿短柱全高加密箍筋，通过箍筋约束砼的变形，强化箍筋本身的抗剪作用，进一步巩固和强化柱本身的抗剪破坏能力，或者在柱身内配置相应的斜向钢筋，如图1所示，通过上述处理，可以提高短柱的抗剪能力，规避短柱延性低所有因素。
4 结束语
在设计住宅的过程中，在地震作用下，通过对住宅结构的变形特点进行充分考虑和分析，同时采取相应的措施，进而在一定程度上提高结局的抗震能力，减少或规避地震灾害造成的损失。
参考文献：
[1]GB50011-2001，建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社，1999.
[2]GB50010-2002，混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社，1999.
