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关键词：多层民用住宅 轻钢结构
1. 轻钢住宅在我国的发展
我国轻型钢结构经过20多年的发展历史，虽然起步并不晚，主要由于经济与技术的原因使得多层轻钢住宅的发展受到制约。国内最早出现的轻钢结构住宅是94年11月建于上海浦东北蔡的8层钢结构住宅，采用冷弯成型的矩形钢管混凝土柱和U型冷弯型钢组合梁组成框架。其特点是采用稻草板作外墙和楼板的组件，单位面积用钢量34kg/m2。
天津经济开发区太平村是我国住宅产业化的探索基地之一，来自中国，日本，美国，加拿大等15个国家和地区的95名参展商展示了各自的产品，其中钢结构住宅均采用框架结构。楼板及墙体、屋顶均采用复合结构，工厂预制，现场安装，缩短了施工工期。
长沙远大集团建造的8层钢结构公寓，称之为集成化建筑。该建筑装有中央空调一体化机组，整体浴室，“五表”远传系统等现代化设备。室内设计考究，体现了钢结构住宅的风格和质量，表明了钢结构住宅的良好发展前景。表1为若干轻钢住宅经济技术指标。
当前，国家将住宅产业作为国民经济新的经济增长点。为居民提供高质量的符合市场需求的商品化住宅成为必然趋势。国家鼓励发展
表1 轻钢住宅经济技术指标
工程名称 马钢住宅试验楼 北京西三旗水电工程宿舍 涿州中铁紫荆关钢结构公司试验楼保定太行集团轻钢住宅示范楼
结构体系 12层框架－支撑体系 6层框剪体系 6层钢框架－砼核心筒体系 空间框架结构
结构型式 热轧H型钢 H型钢，压型钢板组合楼板焊接工型梁柱 H形柱，工形梁
用钢量(kN/m2) 52 63 46 52
单位造价（元） 1100 1100 1200 900
“新型建筑体系”，已将其列入优先发展的高新技术领域中。国务院1999年颁发的72号文件
提出要发展钢结构住宅产业，在沿海大城市限期停止使用粘土砖。建设部标准定额研究司正在编制与修改与多层钢结构房屋密切相关的技术规程。建设部科技司在今年上半年分别召开了“钢结构住宅产业化技术导则编制研讨会”和“钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题立项评审会”。通过了18个包括钢结构住宅建筑体系及其关键和试点工程的立项。国家政策为钢结构住宅开发创造了条件，钢结构产业化住宅有望在最近取得突破性进展。
2. 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)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。
(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。
(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。
(4)干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。
(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。
3.多层轻钢住宅的体系与结构特点
3.1抗侧力结构体系
主要应用于多层轻钢住宅的体系可分为：纯钢框架体系，框架－支撑体系，钢框架－混凝土剪力墙体系，周围抗侧力体系等。
(1)纯框架体系常用于4～8层住宅。它主要由宽翼缘的H型或箱形柱和工字型梁组成，亦可采用热轧H型钢。这种体系具有较为灵活的空间布局，但侧向刚度较弱。相对于框架－支撑体系，用钢量较大。纯框架体系多采用双向刚接，这样可以加大结构自身的侧移刚度，减少抗侧移构件内力，加强耗能机制，提高建筑物的延性。但节点形式较为复杂。由于建筑美观的要求，端板连接不宜于多层轻钢住宅。
(2)框架－支撑体系主要由焊接工字型梁柱组成。多数情况下，这种体系为横向承重。梁柱节点在横向上，为刚接；纵向为铰接。因此，结构在纵向相当于排架，抗侧移刚度很低，需设置侧向支撑抵抗水平荷载，限制结构的水平变形。支撑可用槽钢，角钢或圆钢杆，具体形式可结合建筑立面或门窗洞口需要采用单斜杆、X型、K型或偏心支撑。单斜杆简单明快，但必须设置两组不同倾斜支撑，以保证结构在两个方向具有同样抗侧力能力。X型支撑具有很好的侧向刚度，但是交叉点处的细部构造比较复杂。偏心支撑具有非常好的抗震耗能效果。它的工作原理是：在中、小地震作用下，支撑提供主要的抗侧力刚度，与中心支撑相似；在大地震作用下，保证支撑不发生受压屈曲，而让耗能梁段屈服消耗能量。它是专为抗震设计提供的支撑形式。
(3)框架－钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。用钢筋混凝土剪力墙部分或全部代替钢支撑，就形成了框架－钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。它适用于小高层住宅。一般将楼梯或电梯间设计成钢筋混凝土墙（筒）。这样即有效的加强了建筑物的侧向刚度，又解决了楼梯间的防火问题。如果结构刚心偏移过大，出现扭转的问题，可在适当部位设置钢支撑。
(4)周围抗侧力体系。这种体系在欧美国家的商业和民用建筑中十分流行。它的特点是刚架柱强轴与其相交的建筑轴线垂直，形成外筒，抵抗水平荷载，将之传递到基础。它适用于建筑外型接近于正方型的结构。可以将这种思路应用到框架－支撑体系中。把纵向的支撑去掉，将原有位置的刚架柱扭转90度，梁柱由铰接变为刚接。这样，刚架柱同时起到抗风柱与竖向支撑的作用。
对于多层轻钢民用住宅体系的选择，不必拘泥于某一种特定的体系。可以根据建筑平面设计的要求，灵活处理，综合使用不同的抗侧力体系。
3.2 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。
3.3 墙体结构
各种轻质墙体材料以其良好的保温、隔热、隔声性能受到开发商的青睐。目前，墙体主要分为自承重式和非自承重式。自承重墙体主要包括用于护结构的加气混凝土块、太空板、轻钢龙骨加强板等，以及用于内墙的轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外挂的非自承重式墙体材料主要有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等。采用非自承重式墙体材料，需设置墙梁用以悬挂护结构。门窗洞口上下要布置。墙梁多采用C或Z型冷弯薄壁型钢，尺寸取决于跨度（刚架间距）和墙距（板跨）。
3.4 多层轻钢住宅的防火
钢材属于不耐火材料，温度为400 °C时，钢材的屈服强度将降为常温的一半，温度达到600 °C时，钢材基本丧失全部强度和刚度。所以，钢结构不仅要进行结构的抗火设计，还要采用防火措施保护。目前常用的防火措施有以下四种方法(1)防火涂料法。将具有一定厚度的防火涂料直接喷在钢结构构件上。防火涂料主要两类：涂层8～50mm，粒状表面，密度较小，耐火极限1～3h的为厚涂型防火隔热材料；涂层3～7mm，遇火膨胀增厚，耐火极限0.15～2h的为薄涂型防火隔热材料。喷涂法造价较低，操作简便，施工速度快，但是构件表面不平整，影响美观。（2）隔离法。将防火材料或防火砖沿构件的，将构件包裹，与外界隔离。这种方法美观，无污染，但施工速度较慢，适用于外露的构件。（3）实心包裹法。将钢构件浇注到混凝土中。（4）膨胀漆覆盖法。将具有一定厚度的膨胀漆喷涂、抹、刷在经过处理的构件表面。抗火极限最高达2h。覆盖法施工容易，但不适用于潮湿的环境，仅适用于干燥的室内。
4. 工程实例
4.1 工程背景介绍
某示范楼建筑面积4665m2，5层纯钢框架结构，长67m，宽13.5m，层高3m。焊接工字形梁，纵横双向刚接H形柱。楼面活荷载为2.0kN/m2，屋面活荷载0.3kN/m2，轻型屋面恒荷载0.3kN/m2；基本风压0.25 kN/m2；设计地震烈度为7度，Ⅱ类场地。屋面为冷弯薄壁C型檩条铺双层镀锌压型钢板夹100mm厚保温棉屋面系统，外墙采用200mm厚陶粒混凝土空心砌体墙，分户墙为180mm厚菱镁土板，户内隔墙为90mm厚菱镁土板。条型基础，柱与基础为刚接。
示范楼共有四个居住单元，两种建筑平面布置形式，建筑面积分别为143 M2，102 M2。一单元为大两室两厅，二、三、四单元为小两室两厅。一单元的大客厅使用了组合扁梁，从而实现了梁与楼盖的一体化，减少了结构层高。对于正常极限状态下的组合扁梁，将钢和混凝土两种材料组成的组合梁截面换算成同一种材料的截面，再按照弹性理论计算。为了楼板的放置，扁梁的下翼缘一般较宽，需验算施工时产生的偏心荷载。为了减少设计工作量，通常把扭矩简化为已对大小相等、方向相反的力分别作用于扁梁的上下翼缘。详细分析方法见文献。
4.2 计算方法与基本要求
对于多层轻钢住宅，尽管采用单向板，但由于纵横向均有墙体荷载分布，宜采用三维空间计算模型。本工程采用的是普通楼板，不考虑楼盖对钢架梁刚度增大的作用，忽略楼板的空间联系作用，空间模型为纯框架结构。计算分析是采用有限元分析软件ANSYS完成。在结构计算中采用三维梁单元，质量单元计算结构自振周期以及静力分析。
相对于工业建筑而言，多层民用建筑的荷载工况简单明了。主要考虑以下三种工况：
工况一：1.2×恒载标准值＋1.4×活荷载标准值
工况二： 1.2×恒载标准值＋0.85×1.4×（风荷载＋活荷载）标准值
工况三：1.2×重力代表值＋1.3×水平地震作用标准值
对于多层轻钢住宅地震荷载计算，由于楼层较低，结构布置对称，采用底部剪力法就可满足要求。
多层轻钢住宅侧向位移具体要求如下:
(1)在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比不宜大于1/500。
(2)层间相对位移与层高之比不宜大于1/400。
(3)在常遇地震作用下，层间侧移不超过楼层高度1/250。
对于多层轻钢住宅，还要满足刚架柱构件稳定性与钢框架的整体稳定性要求。
表2 两种方案（空间模型）比较
柱截面（mm） 柱用钢量(t) 单位用量（kg/m2）纵向主自振周期(s) 地震作用下纵向最大层间位移 横向主自振周期（s） 地震作用下横向最大层间位移(mm)
方案一 300x300x12x8 92.91 51.96 1.657 1/426 1.232 1/633
方案二 300x300x10x10 114.55 57.46 1.140 1/700 1.231 1/632
方案比较 节省19％ 节省9.6％ 基本相同
4.3 计算分析
由于活荷载与基本风压较小，所以工况三为控制工况。计算设计时将两种方案进行了比较，不改变刚架梁的截面形式，只对刚架柱进行改动。方案一，刚架柱为工字形；方案二，刚架柱为箱形。表2给出两种方案空间模型的主要计算结果，可得到以下结论：
(1)两种方案的刚架柱在强轴方向惯性矩相同，即在横向结构的刚度相同，因此横向主自振周期以及地震作用下横向最大层间位移基本一致。
(2)本工程长宽比5，纵横双向刚接，因此对于方案一，当横向侧向刚度满足要求时，纵向刚度也能达到要求。
(3)在满足规范要求的前提下，方案一节约钢材用量，单位面积用钢量减少约10％，经济性好。因此，在设计中选择了工字形刚架柱。表3示范楼主要构件尺寸及其用钢量。但是由于轻钢体系刚架柱的腹板很薄，为了防止局部失稳引起的结构失效，刚架柱宜在纵向梁柱刚接处做成局部箱形柱。
表3 示范楼主要构件尺寸及其用钢量
截面尺寸（mm） 用钢量(t) 比例（％）
刚架柱（GJZ） I300x300x12x8 92.91 38.3
刚架梁（GJL） I400x180x8x6 78.52 38.4
扁梁（BL） I280x140x16x10x210 10.86 4.48
次梁1（CL1） I300x180x8x6 9.14 3.77
屋面梁 I300x160x8x6 10.56 4.36
其它 4.040 16.7
Abstract: Combining the author's years of work practice, the paper makes the comparison and analysis of the choice principle and types of high-rise steel structure floor slab for people's reference.
关键词：钢结构住宅；楼板类型；综合比较
Key words: steel structure housing; slab types; comprehensive comparison
中图分类号：TU39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0068-01
0引言
钢结构住宅作为一种新型的住宅形式，是在最近20年间才开始投入实际工程中使用的。虽然钢结构在保护环境、资源合理利用、推进住宅产业化发展等方面具有绝对优势，但还存在很多限制其发展的因素，例如钢结构建筑材料价格高，加上缺乏行之有效的行业法规，几方面原因导致钢结构在普通民用建筑中难于推广应用。鉴于此，本文特以多高层钢结构住宅设计为例，选取其楼板设计为分析对象，从选择原则、类型及综合对比等方面进行了深入地比较与分析，望对钢结构应用于普通民用住宅中起到推进作用。
1多高层钢结构住宅楼板的选择原则
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（导致板厚加大，自重增加），也不要太小（不经济）。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。⑦充分考虑钢构件的防火性能以及因此而产生的费用。
2多高层钢结构住宅楼板的类型
2.1 全现浇楼板这种楼板与混凝土结构建筑完全相同，楼板建造需支模，大量湿作业，施工现场工作量大，混凝土养护时间较长。而且因混凝土收缩、地基沉降、温度等原因，楼板易开裂，影响使用功能。但是成本低、防火性能较好、施工单位较熟悉，目前在钢结构住宅中仍有不少应用。
2.2 半预制半现浇楼板①压型钢板-现浇钢筋混凝土楼板。通过栓钉将压型钢板固定在钢梁上，作为永久性模板，同时考虑压型钢板参与部分楼板受力。现浇混凝土层整体性好，方便水、电等设备管线的敷设。由于压型钢板底部不平整，而且压型钢板外露防火性能较差，因而楼板下部需要做防火处理并加设吊顶，既增加造价又降低室内空间净高，国外一些生产企业对压型钢板进行技术改造，生产推广闭口型压型钢板作为钢结构楼层模板。该种钢承板将板波口部缩小，板面与混凝土现浇层接触面较多，而暴露在外的面积较小，因而可以不做板底防火处理，即能达到楼板防火要求。同时由于板底平整，无须吊顶，只要板底喷涂即可，保证室内有效净空。现浇混凝土若采用轻骨料混凝土，可以大大降低结构楼板自重。②预制预应力叠合现浇楼板。将工业化预制的预应力混凝土薄板与钢梁连接，上浇混凝土现浇层组成叠合板。这种叠合板同样无须模板，施工方便，且省去了压型钢板，可降低造价。楼板厚度根据跨度大小经计算确定。通常，预应力混凝土薄板厚度为0~100mm，宽度国内普遍采用900mm、1200mm两种类型，长度可达到6m。现浇混凝土板厚度为50~80mm，现浇层加强楼板整体刚度，防止预制板开裂，并可以增加楼板的隔声性能。③双向轻钢密肋组合楼盖。由钢筋或小型钢焊接的单品析架正交成的平板网架，并在网格内嵌入五面体无机玻璃钢模壳而形成双向轻钢密肋组合楼盖。施工时利用平板网架自身的强度、刚度，并配1~2点临时支撑即可完成无模板浇注混凝土作业。钢框架梁和轻钢析架被现浇混凝土包裹形成双向组合楼盖，增加了楼板的刚度。无机玻璃钢模壳高度约250mm，500~600mm见方，混凝土现浇层厚度为50~70mm，楼板总厚度较大（密肋模壳可供设备管线穿过），需要架设吊顶。④密排小桁架-现浇混凝土楼板。楼面次梁采用密排小析架替代，与现浇混凝土楼板组合作用，各类管线可从析架空腹穿过，同密肋模壳楼板一样，也需要设置吊顶。
2.3 全预制楼板①压型钢板干式组合楼板。以冷弯薄壁型钢制成的大波纹压型钢板作为结构楼板骨架，结构钢梁预制为下翼缘加强加宽型，压型钢板置于结构钢梁的下翼缘上，跨度可达6m，上部钉高密度水泥刨花板，下部加一层保温隔声材料，底部防火石膏板吊顶。楼板各部件工厂预制，现场施工组装，构件采用螺栓连接，施工全过程无水化。压型钢板厚度与钢梁相同，楼板总厚度在200~400mm。总重量约为混凝土楼板的1/6。在欧洲各国使用较多，国内只有引进的小住宅采用。②预制加气混凝土楼板。预制加气混凝土楼板是以硅砂、水泥、石灰等为主要原料，内配经过防锈处理的加强钢筋，经过高温、高压、蒸气养护而成的多气孔混凝土板材。计算密度650kg/m3，是混凝土的1/4。具有质轻耐火等特点。板材由工厂预制加工，可根据设计要求定制，也可批量定型化生产。板材容许最大荷载5.0kN/m2，最大长度可达4m。现在国内已有生产厂家引进日本等国家技术设备，大量生产制作并投入使用。
3多高层钢结构住宅不同类型楼板的综合比较
从大范围可分为复合式和单板式。其中预制加气混凝土楼板为单板式，压型钢板一现浇钢筋混凝土楼板由于压型钥板在很大程度上作为模板使用，因此也可归为单板类，其余均为复合式。从工厂装配化程度、施工组织、隔声防火效果、设备管线敷设、空间利用率（净高）、造价几方面列表分析中可以看出，不同类型各有优缺点。
关键字：高烈度区，多层住宅，小墙肢
随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，使人们对住宅的要求越来越高。人们对房屋的使用功能、房间组合、采光以及立面造型等提出了很高的要求，而一些传统的砖混结构根本满足不了人们对住宅的要求。目前，都是在高烈度区，进行小墙肢剪力墙多层住宅结构的设计。以下对小墙肢和连粱结构的设计作进一步地分析和探讨。
一、小墙肢剪力墙住宅的发展
本文以大理市为例，对小墙肢剪力墙住宅的发展进行分析。《建筑抗震设计规范》明确规定砌体结构房屋总高度和层数。而对于9度区，总层数不能超过4层，多层粘土砖房总高度不超过12m。而大理市原来以9度来作为抗震设防烈度，现在根据新的抗震规范，以8度来作为抗震设防烈度，其设计地震分组为第一组。随着20世纪90年代的进入，大理市的人口以及规模不断地扩大，使住宅建设迅猛地发展起来了；这样就导致城市住宅用地趋于紧张性，而传统的砖混结构住宅根本无法适应城市发展的需要。根据统计调查，砖混结构住宅在大理市的住宅建筑中占据了一定的比例(这是按照面积计算的)。而超过抗震规范对砖混结构房屋的相应规定是小墙肢剪力墙多层住宅的层数与建筑高宽比。用部分墙段改为现浇钢筋泥凝土承重墙来作为它的结构形式，剩下的部分用砖改以及用其它的轻质来填充墙。小墙肢剪力墙不会受多层砖房总层数以及高度的抗震规范的限制，从而使框架结构住宅中方形框架柱突出墙面对室内布置的影响得到了避免。因此，在大理市住宅建设中，小墙肢剪力墙结构受到了高度地重视，并能够广泛地应用到住宅建设中。
二、小墙肢剪力墙用钢筋混凝土对住宅结构的设计
一些平面小开 、小进深、层高较低等是小墙肢剪力墙结构多层住宅的最大特点，钢筋混凝土小墙肢用窗间墙和部分纵横墙进行布置，并使楼屋面刚性板能够相连，这是由连粱和现浇钢筋混凝土来进行的，使小墙肢梁承重体系得以形成。通过一些工程设计来说明，小墙肢和连粱的设计能够合理地解决，并使建筑抗震设计规范的要求得以满足。
1、对墙肢结构进行设计。布置小墙肢剪力墙，要根据抗震设计的要求，把窗间
墙、楼梯间以及房间四角等布置成一字形以及十字形墙段，使各个结构平面主轴方向均匀、对称的布置好；这样使各墙肢肢长不用相差太大，从而使结构扭转得以减少。要接近各墙肢刚度，必须在水平地震保证作用的情况下进行，这样使墙肢受力均匀，也使个别长墙肢由于内力太大而导致设计超筋在竖向，从而使竖向刚度从下到上逐渐地减小，这都是由于混凝土强度以及墙厚的变化而造成的。因此，各墙肢之间的连系粱以及承担填充墙与楼面板荷载的主次梁的跨度不要超过
5m，这是墙肛布置所要做到的。如果对墙肢设置中间进行调整要超过5m才可以这样做。对于墙肢厚度来说，要与当地气候条件以及填充墙材料规格相结合。填充墙在连粱和主次梁上。而各墙肢刚度以及墙肢总量对小墙肢剪力墙结构抗侧移刚度起决定作用。造成结构刚度小、位移偏大，这都是由于墙肢太短以及墙壁率太小而引起的，这就给承载力、稳定性以及正常使用造成一定地影响。如果刚度偏大，地震反应大，会造成浪费。而对于9度区5到7层的住宅，要确定好墙肢长度并按以下原则进行。第一，要有足够的抗侧力刚度井，使各个独立墙肢得以保证，并与异形柱区别开来。第二，在水平地震作用的情况下，要让墙肢得以保证，并使它具有足够的延性，从而使墙肢高宽比得以避免。框剪结构与小墙肢剪力墙结构水平位移特征相类似，虽然它底部最小，中间较大，但是其顶部次之。在一些实际工程设计中，都与抗震规范的框架相符合。
2、对连梁进行结构设计。由连系梁连接在同一轴线上的各墙肢，使联肢墙得以形成，并导致墙肢的约束条件得以增加，从而使墙肢和结构的抗震性能以及连粱刚度的变化能够进一步地提高。这样使结构的总体抗侧移刚度受到直接地影响。对连粱截面和配置钢筋选择要合理，使结构的抗震能力能够进一步地提高。对于
连粱设计来说，要遵循以下原则:（1)对连梁剪切破坏要避免，即使破坏也要从弯曲进行破坏，使强剪弱弯要求的设计得以满足。（2)根据“强柱弱粱”延性的设计原则，从而使小墙肢剪力墙结构设计为“强墙肢弱连梁”的延性结构。这样能够使连粱有较好的延性以及适宜的刚度得以保证。对小墙肢剪力墙进行综合的考虑，从墙肢布置原则以及连梁跨度角度出发，而连粱截面的高度为300～500，这是结合实际进行取数的。按照住宅的工程为例，其底层层高3600，在这相同的条件下，使各墙肢间连粱截面高度得以改变。随着连梁刚度的增大而增大，从而使连梁和墙肢内力也随之增大起来。如果构件的配筋量增加了，会造成一定地浪费。因此，窗下墙的连粱不适合在多层住宅中使用，这样使刚度很大的剪切块产生，就不利于抗震的设计。在工程实际设计中，住宅建筑在9度区5～7层中，要选择即合理又经济的连梁截面的高度。如果刚度较小的连梁截面，就称作为弱连粱。
3、对连梁在地震中设计的建议。一般来说，连梁在小震作用下，使结构弹性强度和位移角能够符合规范要求，并得以满足。因此，在小震作用下，假如连梁的强度没有得到更好地保证，那么，对于大震下的连梁来说，其性能能够满足它的目标。目前，根据软件的弹塑性变形验算方法来计算，只体现构件抗弯的塑性铰部分，并没有使大震下构件的抗剪强度以及弹塑性工作要求得到反映，就单单地以大震下的层间位移角来满足要求，并使大震下的工作性能误认为具有保证性。这样通过截面验算的方法来使连梁在中震和大震下的抗剪工作性能得以保证。
4、墙肢与连梁截面设计以及构造的建议。对于其建议从原则上来说，要遵循抗震规范的要求，要与墙肢短的特点相结合，并调整墙肢端暗柱配筋以及改进水平抗剪配筋，从而使安全经济能够达成又是施工的最终目的所在。经过对结构抗震等级的确定，使地震作用效廊得以调整，也使墙肢腹板水平分布钢筋能够计算出来。但在设计中，用设端暗柱，并根据设计配筋率使腹板竖向分布能够均匀的设置好，并降低施工难度以及节约钢筋；这样使混凝土墙肢的延性能够进一步地提高。当施工遇到困难时，就要调整交汇点的配筋。对交汇点的配筋调整后，要使墙肢1和墙肢2的受力钢筋配置要求得以满足。
三、结论
随着社会主义经济的发展，住宅建筑结构设计要求也随之高起来了。小墙肢剪力墙结构结合墙肢短以及交汇点多等特点更适合建造多层住宅，并在高烈度区更值得应用和推广，也便于住宅结构的设计及施工。
参考文献：
[1]、赵建华.高烈度区小墙肢剪力墙多层住宅结构设计[J].建筑结构，2002，04，（04）.
砖混结构是目前广泛采用的一种结构型式，设计人员往往认为其结构型式简单，重视不够，计算不认真，以致引起一系列问题，甚至酿成严重质量事故。首先，不少项目在缺少必要的地质勘察资料下凭经验或盲目进行基础设计，其后果是建筑物沉降过大或不均匀沉降，甚至开裂、倾斜，或过于保守，导致浪费严重。其次，对变形缝设置不按规定，亦无相应技术措施，对墙体稳定和强度不作必要的验算，或仅按建筑设计作粗略估算，造成结构隐患。其三，在钢筋混凝土梁、板设计计算方面，忽视刚度要求，挠跨比偏小；承载力计算一般只注意正截面的要求，忽视了斜截面承载力和构造要求。对房屋抗震要求，如圈梁、构造柱的布置等，普遍不够重视。以上通病，在国家颁发的相关规程、规范中均有明确规定，是属于有法不依、有章不循的问题，设计人员对此必须引起重视，认真学习规范，严格执行规范要求。但也有一些问题，规范尚未涉及，而按常规方法设计计算在某些情况下，会降低建筑的安全度，在此笔者提出与同行作一探讨。
2 工程简介和基础设计
某5层坡屋面砖混结构住宅楼，层高均为3m，另架空层层高2.2m，基础埋深H＝1.5m，地基承载力Rk＝150kN/m2。
(1)基础宽度设计问题：砖混结构条形基础宽度在设计中一般是根据各墙段在基础顶面的竖向荷载和已知的地基承载力沿基础长度方向取1m长来计算确定的。这种常规设计方法虽简单方便，但由于基础纵横交叉处底面积重叠，用上述方法确定的基础宽度所构成的基底面积将小于实际所需的基底面积。当地基承载力较低，基础宽度较大时，问题更加突出，应该对基底宽度进行合理的调整。
(2)按常规方法分析计算基底宽度：将纵横基础交叉点定义为节点，每个节点的范围为开间方向相邻墙体中心线间的距离及进深方向相邻墙体中心线间的距离。假定条形基础的中心线与各墙体的中心线重合，并把节点分类为角节点1、边节点2、中节点3，则按常规方法求得各墙段的基础宽度分别为B1＝1.39m，B2＝1.88m，B3＝0.31m，B4＝0.88m和B5＝1.48m。
对于边节点2：由B2、B4构成的节点基底面积A1＝B2(2.25＋B4／2）＋B4（1.8－B2／2）×2＝1.88×(2.25＋0.88/2) ＋0.88×(1.8－1.88/2)×2＝6.57m2；边节点范围内基础顶面荷载合力P＝1.8×106×2＋2.25×226＝890.1kN；P作用下边节点范围内实际所需的基底面积A＝P/f0＝890.1/120＝7.42m2。因此，按常规设计方法所得的基底面积与实际所需基底面积相比缺少ΔA＝A－A1＝7.42－6.57＝0.85m2，即有ΔA／A＝0.85/7.42＝12%。
根据类似计算方法，对于中节点3，可得其A1＝8.59m2，P＝1227kN，A＝10.23m2， 因而ΔA＝1.64m2，ΔA／A＝16%；对于角节点1，可得其A1＝4.71m2，P＝566kN，A＝4.71m2，因而ΔA＝0。由此可见，角节点的基底自然增补面积与重叠面积相等，所以按常规设计方法所得的角节点的基底面积与实际所需基底面积相等。在考虑基础宽度调整时，只需调整边节点和中节点即可。
(3)基础宽度调整方法：由于条形基础纵横交叉处面积重叠，按常规方法计算的基底宽度所构成的基底面积比实际所需的基底面积减少了ΔA，应对基底宽度进行调整。 一般情况下，砖混结构条形基础按地基反力均匀分布进行设计，且在设计中假定“基底总面 积的形心与基底总荷载合力的重心相重合”，因此，不必考虑荷载偏心的影响，只需考虑力的竖向平衡。所以在A1中补足ΔA时，可根据竖向静力平衡的原理按节点各墙段的竖向荷载的合力与节点荷载总合力的比值将ΔA分配到各个墙段相应的基底面积中去。
设边节点各墙段应补足的基底面积分别为ΔA2、ΔA4：ΔA2＝(2.25×226)×ΔA／P＝(2.25×226)×0.85/890.1＝0.486m2，ΔA4＝(1.8×106)×ΔA／P＝(1.8×106）×0.85/890.1＝0.182m2；设上述补足的面积ΔA2、ΔA4转化为各墙段原有基础增加的宽度相应为ΔB2、ΔB4， 则ΔB2(2.25－B4／2）＝ΔA2，得ΔB2＝0.27m，故ΔB2／B2＝0.27/1.88＝14%；(ΔB4／2）×(1.8＋1.8－B2/2 ) ＝ΔA4，得ΔB4＝0.14m，故ΔB4／B4＝0.14/0.88＝16%。在用上述方法计算时，小黑块面积被重复计算，由于值很小，对工程设计影响不大，可忽略不计。调整后，边节点基底宽度分别为：B2′＝B2＋ΔB2＝1.88＋0.279＝2.15m，B4′＝B4＋ΔB4＝0.88＋0.14＝1.02m。
边节点计算结果表明：缺少面积ΔA占实际所需面积的12%，B2增加幅度为14% ，B4增加幅度为16%。调整后边节点的基底面积A′＝2.15×(2.25＋1.02/2)＋1.02×（1.8－2.15/2)＝7.413m2≈A＝7.42m2，即调整后基底面积与实际所需的基底面积很接近。
用同样方法可分别求得中节点各墙段应补足的基底面积ΔA2＝0.68m2，ΔA5＝0.43 m2，ΔA3＝0.10m2。将补足的面积转化为各墙段相应的增加宽度：ΔB2＝0.45m，ΔB2／B2＝0.45/1.88＝24%；ΔB3＝0.08m，ΔB3／B3＝0.08/0.31＝26%；ΔB5＝0.34m，ΔB5／B5＝0.34/1.48＝23%。
3 结论
(1)由于角节点处按常规方法求得的基底宽度所构成的基底面积与实际所需的基底面积 相等，因而不需调整，只需调整边节点和中节点即可。
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；设计优化
中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：
0引言
高层住宅结构优化是指对建筑物结构进行合理分析，提出结构设计优化方案，目的是在设计满足国家相关建设法规的前提下，提高建筑物的技术质量，降低总成本，是投资利益最大化，并且能保证建筑物抗震性能和安全性。结构设计优化是对设计再次分析，再次加工的过程。让住宅结构刚度适中、均衡整体结构布局、减小构件在外力影响下的变形或者破坏，达到既美观又坚固抗震的效果，这是高层住宅结构优化的目标。
在高层住宅结构优化设计中，每一道工序都要精心设计，做到计算合理准确，方案合理可行，本文对设计优化存在问题进行分析并提出几点可行建议。
1高层住宅结构设计现状
1.1 住宅结构设计现状
低层建筑和高层建筑横向和竖向的结构体系设计基本原理是相同的，但是建筑高度越高，竖向结构设计越难，这也是建筑界正在努力解决的问题之一。住宅结构越高，就要求有较大的柱子或者墙来承受垂直压力负荷，这对建筑材料的要求比较高。另外，住宅越高，侧向力所产生的剪切变形和倾覆力矩就要大得多，而且侧向荷载产生的响应并不是线性的，而是随着高度增加而迅速增大，在现代高层住宅建筑物中，重要的问题是整体抗弯和抗变形，抗震等，高层建筑与低层建筑结构有着很大差异，需要考虑的因素也很多，例如共振，扭转，水平侧向位移等。所以，高层住宅结构设计比较困难，考虑因素复杂多变，影响因素很多所以在设计的时候，要从整体上进行把握，设计出实用性强的好方案。
1.2 高层住宅结构设计影响因素
住宅越高，安全性就越来越要重视，抗震性能也要增强，所以设计中要考虑的因素也就增多，主要影响因素有水平荷载，轴向变形，侧移等。
(1) 水平荷载.。水平荷载是需要考虑的决定因素，一般来说，竖直方向上载荷在构建中受力只与楼房高度有关，但是水平受力却比较复杂，且易受外界条件影响，数值变化不定，所以其是影响住宅结构设计因素。
(2) 轴向变形。在高层住宅建筑中，楼层越高，竖向负荷就越大，能够在轴向引起较大的变形，影响建筑结构的连续梁弯矩，将会引起连续梁之间支座点的负弯矩值降低，造成端支座负弯矩值以及跨中正弯矩值增大，从而引起预测材料长度不准确，对下料长度产生影响。
(3) 控制指标侧移。结构侧移量是高层建筑结构设计要重点考虑的因素，这一点与低层楼房不同，楼房高度越高，侧移量在水平荷载影响下变形越明显，所以在设计的时候，要注意在水平荷载作用下的侧移要控制在要求范围之内。
2高层住宅结构设计优化
2.1 选择设计结构方案
进行高层住宅结构设计优化时，首先要进行结构方案的选择。结构方案的好坏决定了结构设计的好坏，对于同一个建筑设计要求，其结构方案往往是不唯一的，但是不同的设计方案会影响工程质量和工程造价，在设计时，一定要选择合理的结构设计方案。可以遵循以下原则。
首先，根据相关建筑规则的规定来完成结构设计方案总体要求，处理好结构与结构的相互关系，充分发挥结构的最佳受力状态，是结构尽可能简单明确，直接易懂，具有足够的承载力，良好的延性和刚度。
其次，要保持结构的安全可靠。应该仔细考虑每一个构件，使各个构件能够相互协调，发挥最大功能，保证设计目标水准，使结构既经济又安全。
最后，要积极与建筑专业进行互动交流。结构设计者往往对建筑的材料不是很了解，在设计结构方案时，要与建筑师进行交流，听取他们提出的建议，结构设计师要充分理解结构概念，真实客观地进行设计，通过反复优化，修改，最后设计出造价最低并且质量最好的结构方案。
2.2 设计优化
在进行高层住宅结构设计优化时，首先是要对建筑工程进行基础设计，主要有结构承重体系设计，抗震缝的处理设计等，基础设计完成后，就可以开始进行优化设计了，在优化设计时，要注意以下几个方面：
(1)正确认识结构设计优化的重要性。现在房地产已经是一个大产业，人们对住宅要求也越来越高，而作为投资方，追求的是利益的最大化，进行住宅结构优化的设计，不但可以有效降低总成本，还可以使建筑结构更美观安全，能经济合理的节能降材，从而降低工程造价。高层住宅结构设计优化，首先要仔细阅读建筑结构图纸，综合考虑各种因素的影响，经过反复优选等过程，达到设计优化目标，对原结构方案设计进行改进，合理进行构件布置，适当选择构件尺寸等，做到精益求精，最后提出优化建议。
(2)设计方案优化。这部分是设计优化的重点，不仅要进行抗侧力单元优化设计，还要进行框架结构优化设计。使设计符合抗震要求，在各项参数都符合规范要求的前提下，不断进行优化设计，尽量减少剪力墙的数量和厚度，使结构两个方向刚度接近两个方向水平位移，达到最佳受力状态。
在设计时，首先要进行结构分析，主要由竖向抗侧力构件构成，包括剪力墙，筒体，框架等。主要分析他们的受力状态，使构件充分利用起来。在进行计算分析时，不能盲目地依赖计算机，还要结合工程师的实际经验，选择合适的计算参数，经过多次计算比较，找到最佳参数值。要注意实际结构与计算模型的偏差，因为计算机在计算的过程中，需要对模型进行假定，而实际结构错综复杂，所以计算值与实际结构会有差异，在通过计算值来选择结构时，要充分结合实际情况来分析。
其次进行框架结构优化主要是根据住宅结构平面，分析竖向荷载和水平载荷，核实实际情况，合理布置构件，选用合适材料，结合实际材料构造进行结构分析和内力分析，根据分析结果适当调整结构设计。
3)地基处理的优化。高层住宅建筑更要注重地基的处理，否则将前功尽弃，在选择地基时，要选择地质条件不复杂，容易施工的地质，因为地质条件越复杂，地基处理造价越高，而选择相对简单的地质条件，不仅可以降低地基处理的成本，地基安全度也会增加，从而降低工程造价，提高工程性价比。
3结论
高层住宅结构设计优化能够有效降低工程造价，带来可观的经济效益，不仅能让建筑物安全实用，又能使其经济美观，舒适。所以进行结构优化设计至关重要，实际设计中，要结合实际情况和具体条件来灵活运用设计优化方法，实现住宅建筑设计既安全又经济。
4 参考文献
建筑设计对于建造具有决定性作用，一般来讲，只要建筑能够按照科学标准的设计来进行操作，都能够建造出合格的住宅。然而，在我国当前的条件下，建筑建设还处于比较分散的阶段，具有非常强的自发性和盲目性。在实际操作过程中，建筑建设和设计之间严重脱节，使得建设出来的产品与设计之间存在很大的差异，使得住宅建筑质量受到了非常大的负面影响。
2民用住宅建筑设计的发展趋势分析
2.1民用住宅设计理念的发展
2.1.1民用住宅建筑的舒适性将不断提高
建筑住宅的设计建造是为了满足人们的生活需要而进行的，因此，住宅建筑设计要能够在满足住宅的自身构造以及特点的基础上，重视舒适性的设计，要能够将人们的居住舒适性放在首位。在实际的设计过程中，设计人员首先要能够保障住宅内部的环境，要能够使得住宅具有较好的通风和采光能力，与此同时，要能够注重住宅私密性的划分和构造。此外，为了提高住宅的舒适性，设计师在住宅设计的时候要能够关注住宅外部空间的设计，注重走廊、广场以及绿化带的设计，使得住宅外观的设计要能够跟周围的环境形成一个统一的整体，从而形成一个完美统一的结构空间，使得居民能够在住宅中获得舒适安逸的生活。因此，加强对住宅舒适性的设计就应该成为设计者们应该重点关注和研究的问题。
2.1.2民用住宅建筑的使用寿命将延长
住宅的使用寿命一直是人们关注的焦点，就当前而言，我国住宅的使用寿命一般都在50年左右。在房子到期之后，为了保证居住的安全，一般都需要拆除后进行重建，然而，这样一来就会影响到人们的正常生活，因此，提高住宅的使用寿命，将住宅的使用寿命尽可能延长，对于提高居民的居住状况具有积极的影响。随着建筑业的不断发展，各种高强度耐久的材料被研制和生产出来，这在根本上保证了住宅建筑的使用寿命，也在很大程度上提高了建筑的经济效益和社会效益，这对于提高社会的稳定和安定团结也具有积极的意义。
2.1.3坚持可持续发展的设计原则
可持续发展是我国当前经济发展的基本要求，因此，在住宅建筑设计的时候也需要遵循可持续发展的原则，只有这样才能够满足建筑设计的时代要求。在实际的设计过程中，设计人员要能够对建筑所在地的自然环境和人文环境进行调查和研究，在此基础上制定出符合当地经济、文化的设计原则，然后再进行科学的设计。值得注意的是，在建筑设计的时候要能够注意尽量选择环保型的材料，要能够不断增强设计人员的环保意识，坚决抵制使用含有有害元素的建筑材料，而是要能够尽量选择具有可再生性的建筑材料。
2.1.4民用住宅建筑功能将会提高
对于不同的人来说，其对于住宅的实际使用需求是不一样的，这主要取决于居住着的价值取向以及文化程度等。此外，在一个居住者生活的不同时期，其对于建筑的需求也是存在很大差异的。因此，设计人员在住宅建筑设计的时候要能够注意空间结构的灵活性，要能够满足建筑结构的空间改造，使得建筑功能能够充分体现出来。一般来讲，对于厨房以及卫生间等，设计者应该根据用户的不同需要进行针对性的设计。在厨房设计的时候，最重要的就是处理好各个部分的形状以及面积，厨房的台面一般都设计为L型或者是H型，这样就能够保证各种家用电器能够得到充分的摆放。厨房台面材料也很重要，要根据实际的需要选择。（本文来自于《中华民居》杂志。《中华民居》杂志简介详见。）
2.2民用住宅建筑设计具体要求
2.2.1钢结构设计
随着建筑行业的不断发展，我国未来的建筑设计建造将会向着节约型的方向发展，其中，钢结构在其中扮演着非常重要的角色。通过使用钢结构，建筑建造能够在更大范围上利用空间。值得注意的是，建造相同的空间结构，使用钢结构比使用钢筋混凝土要节约三分之一左右的造价；钢结构具有非常好的保温性能、隔热性能以及防震效果灯；此外，钢结构建筑施工的速度比钢筋混凝土建筑要快三分之一左右，能够极大地提高建筑效率。在钢结构住宅的设计建筑以及推广过程中，工业化的装饰和装修起到了非常重要的作用，其给钢结构建筑的建造提供了强大的技术支持。在住宅建造过程中，如果是普通的建造方法，则建筑主体与手工装修很难实现配合协调，而在钢结构建筑中，能够通过使用塞木屑、电锤打眼等实现装饰工程的顺利进行，从而延长了装饰工程的使用寿命。
2.2.2超高层、地下多层设计
随着城市的发展，城市在不断地向着郊区以及城市周边发展，同时城市也在向高空、地下空间延伸，在有限的空间内，居住更多的人，必然出现高层建筑、超高层建筑、地下多层建筑，以适应城市发展的人口日益增长需要。因此，民用住宅建筑会逐渐增加对超高层以及地下多层的设计。首先高层或超高层住宅建筑的造价相对较低，同时超高层住宅的户型结构设计比较成熟，设计空间也比较大而且非常合理，有较高的居住舒适度。最关键的在于这个结构易被广大民众所接受；其次在住宅建设投资方面，高层建筑不仅可以提高土地的利用率，而且又可以减少重复投资以获得较好的收益；第三高层结构通常采用框架结构，施工难度较小，工期较短，从而造价也会降低；最后高层建筑增加了单位面积的容居率，使得单位面积的人口数量大大增加。
2.2.3节能环保住宅建筑设计
节能环保建筑设计应该是可持续发展的建筑设计理念，对于可持续发展建筑设计来讲，应用于城市中是必然的趋势，城市中消耗的社会能源太多，必须在建筑设计时进行考虑，城市的可持续发展必然会面临环境问题、建筑能耗问题，在城市的建筑中或多或少都已经考虑了节能环保的因素。无论是在设计建筑时，在选择建材时都在进行着绿色环保节能的考虑。但是，随着社会的不断进步，财富的不断积累，广大农村也应该提倡节能环保建筑设计，不仅仅要提倡节能环保设计，而且更应该是将节能绿色环保设计在农村住宅建筑设计中落到实处。广大农村人口在我国是占有相当比例的，如果在农村真正的落实绿色节能环保建筑设计，那么真正的节能环保住宅建筑设计才能够得到推广。
3结束语
论文关键词：内廊式高层住宅,平层,户型,户型,复式住宅
0引言
随着城市建设的不断发展，商住楼的设计方式无疑是解决城市用地紧张的有效方法，然而受到商业条件制约的高层住宅设计，点式与板式、梯间与廊式的选择方向对商业开发的影响较大。此外，从住宅发展上来看，小面积户型在我国预示着一个方向，预示着在未来的一段时间内长期存在，这是客观条件所决定的。从国内外的设计经验来看，内廊式住宅设计就以其更高的土地使用率普遍应用于中、小户型的设计。本文在于满足空间利用最大化的基础上，提出以内廊式住宅设计为主要方向，并尝试通过不同的户型设计思路，探讨提高居住舒适性的几种设计方法。
1内廊式高层住宅建筑的特点
高层住宅的设计受到下层商业的制约较大，考虑的因素也比较复杂。主要表现在入户的流线设计、商业对住宅结构的限制、居住对象的选择与定位，以及整体建筑的经济利益等几个方面。
1）设计条件：对商住楼设计而言，应具有住宅入口少，商业面积利用率高，商业与住宅建筑面积大，住户数量多的设计方向。如图1所示，假设下层商业不变的前提下，对住宅楼栋进行几种布局形式的分析。通过以上三个主要因素的分析，住宅采用内廊式设计无疑是一种有效的解决途径。2）结构分析：对于商业大空间（柱网结构）与居住小空间（砌体结构）的矛盾，国内多采用转换层设计来解决结构问题。但由于转换层结构性相对较差，若按抗震8度设防的规范，建筑造价较高，在西安地区较少采用。通常的设计原则是上层住宅随下层商业采用柱网结构。3）户型选择：对于户型设计而言，争取更多的朝向与采光是户型设计的关键。而内廊式柱网结构的住宅，外墙大多方整，朝向与采光受到限制，户型设计宜中、小型为主。4）适居人群：由于此类商住楼的开发地段以城区内较好地段为主，从居住群体来看，中、小户型的适居人群定位于追求快节奏城市生活的中青年住户和要求便利、热闹的老年人住户为主，住户家庭生活模式以交际和家庭职业型为主，家庭结构
单身家庭、夫妻家庭和核心家庭为主，每户人口以1-4人为宜。
由以上几点分析结合商业开发的盈利性目的可以得出，高层商住楼的住宅平面以内廊式柱网结构，中、小户型的设计方向最具普遍性。
2内廊式高层住宅户型设计的实践性分析
从内廊式高层住宅的建筑特点可以看出，此类户型设计考虑的关键因素主要有：①单面朝向为主；②柱网结构且柱距较大；③户型面积以中、小型为主。因此解决问题的思路应从人为增加朝向面，保证足够采光，各房间布局规整，控制户型面积的思路入手，同时结合水平和竖向两个方面的空间角度来考虑。如图2所示，笔者提出“平层”普通户型、“平层”SOHO模式户型和复式（loft）户型的三种设计方向来解决以上三点问题。并通过实践性设计，分析在交通空间设计不变的条件下，柱网保持在8.1m到8.4m之间，分别采用三种户型设计思路的利与弊。（如图3所示）
2.1“平层”普通中、小户型设计---满足一般家庭住户需求
“平层”普通中、小户型设计是通过设计一定宽度的外墙面凹槽来解决重要房间采光问题，有效组织房间分布，力求达到一定的舒适性。户型面积以90m为主，穿插120m的中等户型。此类设计的优点是户型模式符合主流家庭的居住需求，公摊小、套型使用率高，具有一定的采光通风效果。缺点是户型通进深受到限制，通风效果较差，各个房间布局较局促，凹槽处视线受阻，且凹槽开口面积受到制约等。综合考虑此类户型基本满足一般家庭的居住需求。
2.2“平层”SOHO模式下的户型设计---满足家庭职业型住户需求
SOHO一词源于SmallOfficeHomeOffice，意为小型化办公和家庭办公模式。鉴于普通户型模式在朝向面和采光均不足的设计条件下，考虑将户型整合成大空间，适当增加户型层高，加大采光口，提高居住的舒适性。住户可根据个体情况灵活划分功能，或是会客与卧室空间，或是工作与生活空间，提高了户型的适应性。然而，整体空间的户型设计也带来动静分区不明，各功能空间采光不足等问题。然而，“平层”SOHO模式下的户型设计以其丰富的立面造型处理手法，室内空间的开敞灵活而受到自由职业者、创业者等年轻住户的欢迎。
2.3复式（loft）住宅设计---满足交际型中青年住户需求
复式住宅是在“平层”SOHO型户型模式的基础上，为解决主要房间空间相互干扰的问题，考虑利用夹层将各功能区域进一步划分。同时增加层高扩大采光面，使室内空间更加开敞明亮。此户型的特点是紧凑型和舒适型自由调节，可按使用功能调节层高，下层是活动区，集中了备餐、用餐、会客、娱乐等功能，上层是安静私密的卧室区域，来访客人一般不会进入上层，是户主完全独立自由的天地。若考虑商业住户需求，也可调节成Loft户型模式。因此在有限的柱网单元中，loft户型设计能够体现强烈的空间感，充分的采光，性价比高等方面的特点。对于追求个性、时尚的交际型中青年住户来说是一种理想的居住方式。
对比以上三种设计思路，如表1所示，“平层”普通户型的优势在于总建筑面积最高，总户数最大。复式“loft”户型的舒适型最好，而总建筑面积较低；“平层”SOHO户型则是前两户型的过渡，各项指标居中。尽管“平层”普通户型是居住的主流模式，在商业开发的经济利益上也具有较大优势。但就当前西安城市住宅户型空间模式的发展来看，西安城市住宅户型空间模式在满足市场多样化需求的同时,对个性化的彰显表达不足,有的人表示对自己所购买的住宅户型空间模式不尽满意。“平层”SOHO户型与复式“loft”户型以其个性化、灵活性的特点受到更多关注，此类户型模式结合住户人群的居住行为规律，尤其适合城区主要地段的建筑开发。因此在具体的项目实践中，三种户型选择还需进一步的分析综合各种因素来确定，如项目区域分析、住户范围调查、市场需求调查、销售与开发价值等方面。
3结语
总之，内廊式高层商住户型的设计思路应首先从建筑特点所决定的设计条件出发，通过多种方式来解决朝向面单一，采光通风受限的问题。对于住宅的舒适性与开发的经济效益，一味的从哪个角度来考虑户型设计都不能达到“双赢”的效果，应结合每种户型的特点综合性的分析相关因素决策利弊，同时针对具体项目的各项客观因素，选择最佳方案。
参考文献
1 开彦. 集合住宅,日本中小套型住宅的典范[J]. 城市开发. 2006.9: 32-33
关键词：高层住宅 建筑设计
前言，随着国民经济的不断发展，我国的建筑行业也得到了快速发展，取得了巨大的成就，同时居民对生活质量的要求日益提高，居民人均住宅面积也在不断扩大，在人口相对密集的大中城市，地少人多，高层住宅可以容纳更多数量的人口，相继建设了一批框架结构、剪力墙结构、框剪结构的住宅，其中前两种形式多为高层住宅，在一定程度上缓解了城市住房的压力。
一、高层住宅小区的总体规划
1、高层住宅形式的选择
在高层住宅中，塔式高层住宅比例较高。这主要是因为它占地比较少，布置灵活，造型多样。但塔式高层住宅的日照问题是长期困扰建筑师和规划师的一个问题，对高层住宅形式要有所选择，尽量采用平面功能合理、日照缺陷小、各户日照条件较为平均的形式。
2、景观资源的利用
高层住宅的景观优势是不言而喻的。古人云：“欲穷千里目，更上一层楼。”在高层住宅设计时，一方面，要在有限范围内处理好高层住宅小区内广场、集中绿地的关糸，使之获得较好的基础环境；另一方面，可利用借景的设计手法，就允分考虑周边的城市景观资源，将优美的城市景观纳入视野。
3、合理的规划开发居住区的土地
高层住宅对城市空间的影响可正可负。一些居住区“梅花桩”似的高层住宅布局是不可取的。从以人为本的思想出发，尽量避免100m以上的超高层住宅的建设。在规划居住区时，应把高层住宅与多层住宅、低层住宅有机的进行组合，使之高低错落，疏密有致，从而丰富居住区的空间层次。
4、经济合理地利用高层住宅地下空间
随着居民的生活水平提高，居民的私家车购买的放开，私家车拥有量不断增加，居住区的停车问题日益严峻。高层住宅的地下空间可提供地下停车场地。留给小区比较大的活动空间，既达到了人、车分流的目的，又美化了小区生活环境。
5、走向生态型的高层住宅
从能耗角度看，高层住宅可以向一种积极的可持续的住宅方向发展。居住区绿化景观设计的重要级成部分，伴随着城市居住区设计理论的不断创新而发展。城市居民的生活需求随着社会的进步和时代的变迁，己逐步从基本的物质、能量和空间需求到更丰富的精神、信息、文化需求，从追求多样性的人工环境到追求与大自然的贴近和交流。
二、高层住宅的建筑设计
高层住宅既节约了土地，又创造优美、舒适的居住环境，是我国建筑发展的一项基本国策。在居住区开发中，中高层住宅既可达到一定的建筑容积率，同时又比多层住宅极大地减少了建筑占地面积。
相比较而言，中高层住宅更受欢迎，它具备了多层住宅朝向优，通风好的优点，在相同面积土地上出房率更高。电梯的设置，提高了居住质量，更适合老年人居住，同时较高层住宅而言，造价降低，工程周期缩短，加快了建设速度。其结构形式一般多为框轻异形柱，轻质隔墙，分隔更灵活，容易拆卸，更符合住宅不断变化、转型发展的需要，正是为适应这种发展变化，开拓思路，
1、住宅选型
有了建筑标准的定位，有效供求关系的确定，才能产生经济效益。本户型设计是以工薪阶层为主要消费对象，适当考虑其他阶层。通过对消费对象的调查，价格是影响购买力的第一要素，而单方造价是受土地征用费、拆迁费各种契税及利润等的影响的，建筑师是无法控制的。但有些商品房平米价格尽管合理，由于过于追求超大毫华，而面积是与价格成正比的，造成房屋的总价居高不下，同时物业管理费用更是一项长久的消费支出，这一切都令消费者望而却步。所以在满足各种功能的前提下，提高设计水平，尽可能压缩建筑面积，做到舒适适用。
现代人的家庭结构基本为夫妇两人或带一子女，三代同堂乃至四代同堂的意识己逐渐淡化，因此套型设计以两室户为主，三室为辅及少量一室户型，而三室与不同于原来的3间卧室的概念，其中2间设计为卧室，而另一间做为备用房供有特殊需要爱好的家庭自行装修设计为书房、家庭影院、琴房、临时客房等等。每一种套型设计都具备多样性、适应性、并可转型隔墙拆卸方便，为用户留出更多的装修空间。
2、住宅平面设计
设计处处体现以人为本的指导思想，首层入口在踏步旁增设了坡道，楼内装设电梯，避免了爬高的苦处，直达各层，无高差设计，的残疾人服务的无障碍设计，作为高层住宅设计中“以人为本”宗旨的重要内容，正越来越受到社会各界的关注。高层住宅由于采用了电梯组织竖向交通，为行动不便的人们创造了一个方便、舒适的生活动空间。平面布局紧凑，每种单元类型平面都有各自其自己的特点。
3、住宅平面转型设计
住宅属于耐久性消费品，考虑到其发展的可持续性，房屋结构采用轻异型柱结构，内墙为轻质隔墙，随时尚的变化，住户可重新装修设计。
结束语：
在当前社会发展中，高层建筑作为城市化发展的标志备受人们的关注。对于一个建筑物的最初方案设计，建筑师要给当前的实际情况进行分析与总结，而不是详细地确定它的具体结构，而是尽量扬长避短，发挥其特点及长处，使之成为更完善、更与人新近的居住环境、现代住宅作为商品己完全进入市场，但对开发商来说，并不能做到统筹兼顾，有时为了获得高额回报，过于追求高标准，超豪华，而于于大量急需的经济适用性住宅缺乏热情、目前前中国的城市化水平己达到36%，而城市化水平还需要提高，城市化进程还要加大，因此在大中城市，人口的剧增，居民房住要求的提高，使高层住宅在相当长的时间内仍然发挥作用。看来，只有提高科技含量，运用超前设计，在政策的宏观控制下大力推进康居工程，才能满足下世纪的需求。
参考文献：
《高层民用建筑设计防火 规范》GB50045_95
【关键词】小高层结构；概念；选型；抗震
1 小高层住宅建筑的概念
一般而言，小高层住宅主要指7层至12层高的集合住宅。从高度上说具有多层住宅的氛围，但又是较低的高层住宅，故称为小高层。小高层较之多层住宅有它自己的特点：建筑容积率高于多层住宅，节约土地，投资成本较多层住宅有所降低；小高层住宅的结构大多采用钢筋混凝土结构，从建筑的平面布置来看，则大多采用板式结构，在户型设计方面有较大灵活性；小高层住宅由于配备了电梯，增加了居住的舒适感。本文对小高层建筑结构设计的重点进行论述。
2 二、小高层住宅建筑结构选型
小高层住宅建筑一般可采用以下几种结构类型:
2.1 框架结构
框架是由横梁和柱通过节点而组成。框架的横梁或柱，既承受垂直荷载、也承受水平荷载。在小高层房屋中，随着房屋层数的增多和总高度的增加，水平力对结构构件的截面尺寸和配筋量的控制作用就愈大，在框架结构中更加突出。框架横梁的内力，主要是剪力和弯矩，柱的内力，主要是轴力和弯矩。框架结构建筑平面布置灵活、可形成较大的空间（见下图）且在立面处理上，也易于表现建筑艺术的要求，是框架结构优点。
框架结构信宅户型平面图
2.2 剪力墙结构
剪力墙结构房屋是将房屋的内、外墙都采用实体的钢筋混凝土结构，它既承担垂直荷载、也抵抗水平力。因剪力墙是一整片高大的墙体、侧面又有刚性楼盖的支撑，故在其平面内有很大的侧向刚度，属于刚性结构，能承受较大的水平荷载。在水平荷载作角下.剪力墙是一个底部固定、顶端自由的竖向悬臂梁，主要是因墙肢的拉、压而产生“弯曲型”变形。剪力墙结构房屋因被实体的剪力墙分割成各个单独的空间，建筑布置和使用都受到一定的限制，（见下图）故仅用于抗震高烈度地区的住宅建筑。
剪力墙结构住宅户型平面图
2.3 框架―剪力墙结构
框架-剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的框架柱，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的剪力墙，有相当大的刚度。在小高层建筑中，采用框架―剪力墙体系，既可以使建筑平面布置比较灵活（见下图），又能满足结构在强度上和抗侧移刚度方面的要求。
框架剪力墙结构住宅户型平面图
一般情况下,小高层民用建筑的主要结构形式为框架结构。但是在抗震设防地区,如果仍然采用框架结构,将导致柱截面过大,影响建筑的使用功能或外观效果,并且使建筑结构不够经济。如果采用框架-剪力墙结构,可以减小柱截面,满足建筑的要求,有效减少结构侧移,从而降低结构造价框架―剪力墙体系在小高层建筑中以广泛应用。
3 小高层住宅建筑抗震结构设计
3.1 抗震结构设计中的概念设计
在强烈地震作用下,建筑物的破坏机理和过程十分复杂,因此重视建筑的抗震概念设计可以从整体上把握整个建筑结构的合理性,避免在地震时建筑物发生严重破坏乃至倒塌。进而在对单根构件的细部设计中做到既安全又经济,最大程度地满足建筑的美观和使用功能。建筑物的体形设计对抗震设计至关重要,尤其在高烈度地震区。建筑体形不规则,平面上的凹进凸出,立面上的错落,容易形成结构某些部位刚度和强度上的突变,引起应力集中和变形集中,形成薄弱部位,往往造成比较严重的震害;同时建筑物体形的规则与否,将直接影响抗侧力构件布置时的合理有效,从而影响建筑造价。因此应尽量避免采用不规则的设计方案。但是实际工程中,为了满足使用功能、建筑效果等要求,复杂的体形难以避免时,可按实际需要在适当部位设置防震缝,形成多个较规则的结构单元。
3.2 抗震材料的选择
结构材料的选用应符合《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》3.9.2条的要求。特别是抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区的混凝土强度等级不应低于C30;抗震等级为一、二级的框架结构,其纵向受力钢筋采用普通钢筋时,钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25;且钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。除了满足结构的强度要求,还要保证结构的延性要求,选用轻质材料将更有利于抗震。
3.3 施工图构造要求
在进行施工图阶段结构配筋时,应注意在高抗震等级时,规范对结构构造提出的非常详尽的规定:如对错层框架柱形成的短柱,一级及二级框架的角柱,其箍筋加密区范围取全高等。另外在高抗震等级时,框架节点核芯区的箍筋面积往往大大高于柱箍筋加密区的箍筋面积,此时需对框架节点核芯区进行单独配箍。这些措施是保证结构安全的最后一道防线,设计人员应十分的重视。
参考文献
[1]GB50011-2001,《建筑抗震设计规范》
关键词：钢管混凝土；住宅；结构；问题；体系；设计；优化研究
中图分类号：TU3 U44 文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）04-0140-01
我们这里探讨的钢管混凝土住宅结构，实际上是指在该结构体系中承受压力的柱采用钢管混凝土构件。下面就该结构的优缺点等进行阐述：
一、钢结构住宅存在的几个问题
1.一些钢结构住宅的设计不是以建筑本身为主，因此，开发的住宅不太好用。目前，有些钢结构住宅的开发中，把钢结构的问题视为最重要的，因此，以结构专业为主，这是一种误区。无论是何种结构建筑，买主关心不是用什么结构，而是房子是否好用，布置是否合理，住在里面是否舒适，是否实用，功能是否齐全。住宅关注的是人，设计要以人为本。钢结构住宅是住宅，而不是住宅钢结构。
2.钢结构住宅的配套设施和围护结构的材料不完善。钢结构住宅体系是一个综合的、复杂的技术体系，它涉及墙体材料、屋面材料、厨卫系统、管线系统等一系列配套体系。这方面最突出的问题是外墙结构体系。现有墙体材料性能和安装方法很难满足钢结构住宅在防热、保温、通气、防渗以及耐久性等方面的要求。连接的配件及方法，也不很完善，使用不方便。
3.钢结构住宅要求应用大量的新技术，我国专门研究钢结构住宅的人员较少，大多数设计和施工单位在传统结构体系方面有专长，而在钢结构住宅方面缺乏相关的人才。由于我国钢结构住宅尚处于开发阶段，施工技术人员更是奇缺。培训技术人员是发展钢结构住宅的重要环节。
4.全国没有统一、系统的推广钢结构住宅的方式方法，各单位的研究工作均是从头开始，经验不能很好地借鉴、传承，经验推广工作做得不够理想。对于钢结构住宅的总的发展规范还不够。有关部门，在总结以前的经验，指出未来的发展方向上做得还不够。
5.宣传力度不够，与地产商的联系还不够，许多地产商认为钢结构住宅要贵得多，因此不敢做。其实，这是一个误解。钢结构住宅和其他住宅比较起来，一般情况下造价并不高，与混凝土结构基本持平，但是它的使用面积会增加不少，一般达到5%，综合造价还是比较低的。
二、钢结构住宅的优点
1.钢结构具有许多优点：首先，重量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的1/2左右；可满足住宅大开间的需要，使用面积比钢筋混凝土 住宅提高4％左右。
2.抗震性能好，其延性比钢筋混凝土好。从国内外震后调查结果看，钢结构住宅建筑倒塌数量最少的。
3.钢结构构件在工厂制作，减少现场工作量，缩短施工工期，符合产业化要求。
4.钢结构工厂制作质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关部品配合。
5.钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。
三、钢结构住宅结构设计体系
1.结构体系选型
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层住宅或别墅等改造工程，使用了该体系，效果较好。
（2）框架
目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。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，一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主，弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证，因此设计 施工时须慎重处理。
（3）框架支撑体系
在风载或地震作用较大区域，为提高体系的抗侧刚度，增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。这种体系为 多重抗侧体系，而且梁柱节点，柱脚节点可设计成铰接、半刚接，施工构造简单，基础主要承受轴力，体形较小，因此成为人们青睐的对象。
（4）框架剪力墙体系
在低多层住宅中，可以应用传统的剪力墙体系，如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。目前正在研究的空 腔结构板是一种理想的抗侧结构。空腔结构板是一种新型的轻质板材，采用黄纸制成具有众多等边空腔结构的板状基架，然后经浸渍而成。该板材与钢框架可靠连接，便可形成新型剪力墙。 另外美国，澳大利亚等国还开发了交错桁架体系，比较新颖。
2. 主要构件设计
（1）柱
前已述及，钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3～10，势必造成材料浪费。因此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结 构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的但总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。
（2）楼盖
在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是 保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板－现浇混凝土组合楼板，现浇钢筋混凝土板以及钢－混凝土叠合板， 而以第一种最为常用。目前，在多层轻钢房屋整体分析时，还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用，即使设置抗剪键，也偏保守地假设钢结构承受全部荷载，这样不仅增加材料用量和结构自重，反而会造成强 梁弱柱的不利情况。
【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】
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