高层住宅楼结构设计精选(九篇)

第1篇：高层住宅楼结构设计范文

关键词:小高层住宅楼；结构特点；优化设计；探讨

Abstract: the engineering for a high-rise residential houses, of which the ground and layer, the standard 1 layer structure unit (see figure 1, 3 m tall; 9 layer has a jump layer for 10 layer, local outstanding roofing part is the elevator computer room. The paper, in combination with the characteristics of residential building structure, the optimization design for structure, for peer designers.

Keywords: small high-rise residential houses; Structure characteristics; Optimization design; explore

中图分类号：TU241.8文献标识码：A文章编号：

1 工程概况

该工程建筑总面积为4337.18m2 ,建筑总高27.600m，工程建筑结构的安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为8 度,设计基本地震加速度为0.2g ,设计地震分组为第一组,地面粗糙度为C 类,基本风压值取值0.35kN/ m2 ,场地土类别为Ⅱ类。

图1 标准1层结构单元图

2 结构方案布置

原结构方案采用一般的剪力墙结构,这种结构形式对于房屋高度不太大的小高层建筑来说,这种结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。所以,为了有效提高经济指标,经多方案论证,决定采用短肢剪力墙结构体系。在本住宅结构平面布置中,尽量使结构平面形状和刚度均匀对称。短肢剪力墙双向布置,尽量拉通、对直。竖向布置中,力求规划均匀,避免有过大的外挑、内收,以及楼层刚度沿竖向突变,使整个房屋的抗侧刚度中心靠近水平荷载合力的作用线,以免房屋发生扭转。根据建筑的平面布置,在房间、楼梯间、电梯间的四角,采用Z 形、L 形、T 形或异形的墙肢。在设计过程中还应注意同周期的关系,使结构的第一自振周期避开场地土的卓越周期,以免地基与结构形成共振或类共振,既保证结构在风和地震荷载作用下的变形控制在规范允许的范围内,又要保证建筑物有相对合理的自振周期,做到结构设计经济、合理且实用。

本方案根据上述建议经过多次调试,得到了几种结构方案,结构平面布置见图2。剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度均为100mm。剪力墙、梁混凝土强度等级为C30。板的混凝土强度等级均为C25。主要连梁的尺寸大都为200mm×400mm。标准层楼板厚度为120mm ,顶层楼板厚度为150mm。有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱,短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要a-方案1；b-方案2；c-方案3；d-方案4

图2 结构平面布置

求控制在5～8范围内,一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。值得注意的是,对肢长肢厚比为4～5范围内的墙肢,目前规范尚无明确条文规定其构件类型,故设计时建议不要采用。由于原方案的剪力墙过多,使底部剪力过大,使结构很不经济,同时布置了少量钢筋混凝土柱子,使结构不是很合理。故方案1在原方案的基础上去掉了构造柱并减少了少量的剪力墙(见图2a)。在方案1 基础上适当的减少一些剪力墙,从而使方案更经济,在调试过程中由于F 轴剪力墙较少,从而使电梯间X 方向的剪力墙承受过大的剪力造成超筋, 故把电梯间X 方向的剪力墙开洞口, 使结构X 向的刚度减少。(见图2b)方案3是在方案2的基础上改善了Y方向的刚度,使两个方向的刚度相接近,使结构更合理且均匀对称(见图2c)。

在方案3的基础上把Y方向的一些T型剪力墙变成一字型,虽然在多高层住宅设计中剪力墙结构应尽量避免一字型,但由于该结构的实际情况,所以采用了部分一字型(见图2d) 。

3 上部结构抗震计算结果分析

3.1 计算结果分析

从构件力学特性上来说,短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0,更接近于剪力墙,故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此,结构整体计算采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度,可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态,计算结果较精确;同时,对楼板SATWE 可以考虑其弹性变形。虽然主楼结构平面较规则,立面也无刚度突变现象,但由于刚度较大的电梯井处筒体有点偏置,会产生扭转的影响,为了计算准确,地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和5 %偶然偏心的影响,取了27 个振型计算。

1) 自振周期的控制

考虑扭转耦联时的自振周期(计算时自振周期折减系数取0.8) 如表1(只列了前6个) 所示。从表1 可得,方案4 结构扭转为主的第一自振周期T3=0.9959s,平动为主的第一自振周期T1 =1.1656s,T3/T1=0.854

2) 结构位移的控制

最大层间位移角(应≤1/ 1 000) 、最大水平位移与层平均位移的比值( 不宜大于1.2 , 不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2 ,不应大于1.5)见表2 。从中可以看出,结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。

3) 剪重比控制

剪重比是反映结构承受地震作用大小的指标之一,地震力计算不能偏大,但也不能太小。因为短肢剪力墙本身抵抗地震的能力较差,如果短肢剪力墙分配的地震力太大,则很有可能不满足要求。本工程X方向的最小剪重比为4.50% , Y方向的最小剪重比为4.62 % ,根据“抗震规范”(5.2.5)条要求的X、Y向楼层最小剪重比均为3.20%,所以各层均满足要求。

4) 轴压比是体现墙肢抵抗重力荷载代表值作用下的能力“规范”对短肢剪力墙(尤其一字墙肢)要求更高一些。上述工程出现的短肢剪力墙轴压比在0.20～0.45之间,轴压比小于规范规定值。

表1结构自振周期

表2结构位移

表3结构轴压比

3.2 结构经济分析

为了与工程实际情况相符,假设混凝土的成本与混凝土的体积成正比,钢筋的成本与钢筋的体积成正比。在总造价上,暂不考虑模板及楼板等工程的造价影响。暂定单位材料综合价：混凝土单价为460元/m3 ,钢筋5500 元/T，由表4 可知, 方案4 比原方案在造价上要节约19 %，节约了成本，使材料得到了充分的发挥。

4结束语

第2篇：高层住宅楼结构设计范文

【关键词】结构布置;剪力墙设计;成本控制;构造措施

中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：

剪力墙结构因其抗侧移刚度大，承载力较高，抗震性能好和良好的经济性能，在高层建筑中的应用越来越广泛。在确保实现建筑功能和结构安全的前提下，将资源进行合理配置，从而做到技术先进，经济合理，是结构设计追求的目标。本文通过实例分析，探讨关于高层剪力墙结构设计要点。

一、工程概况及结构布置

(一)工程概况。该工程为剪力墙结构，地下2层，地上29层，带三层裙房，建筑总高度为87.3m。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0．2g，地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.35s，抗震等级为一级，基本风压为0．40KN/m2(100年一遇)，地面粗糙度类别为B类，其它使用荷载按规范取值。

(二)结构布置。

结构标准层剪力墙平面布置图见图1。

图1 标准层剪力墙平面布置图

1.剪力墙布置。剪力墙布置的原则是加强建筑周边刚度，减小建筑中心刚度;同时控制短肢剪力墙数量，减少边缘构件，从而降低结构用钢量。

2.梁、板布置。高层住宅中，梁板跨度一般不大，楼层梁的布置应有明确的传力路径，尽量避免多重的传力情况。

(三)结构规则性判断。规则的结构体系受力明确，能很好的实现结构工程师对概念设计的理念，是结构设计优先选择的方案。

1.平面规则性判断。结构平面应力求简单、规则，避免刚度、质量和承载力分布不均匀。由图1看出结构中部由于电梯间、楼梯间开洞及建筑造型要求形成薄弱部位，这部分采取以下措施：增加楼、电梯间四周板厚(取120mm，HRB400级8@150双层双向拉通配筋)，在中

部建筑凹槽处增加结构楼板（120mm厚板）以控制中部楼板开洞率不大于50%，且将凹槽两边板适当加厚(取120mm)。通过以上措施减少开洞对结构的不利影响。

2.竖向规则性判断。结构竖向不规则指刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变。《高规》中规定剪力墙结构中，楼层与其相邻上层的侧向刚度的比值不宜小于0.9，当本层层高大于相邻上层层高的1．5倍时，该比值不宜小于1．1。本工程二层建筑层高（4.5m）是三层建筑层高(2.9m)的1.55倍，计算结果中第二层与第三层X向侧向刚度比值为0.9757

二、计算分析

采用PKPM中的SATWE分析软件，-1～3层定义为底部加强部位，考虑5%偶然偏心，风荷载体型系数取1．3，连梁刚度折减系数0.6，周期折减系数0.95，计算结果分析如下:

(一)嵌固端判定。嵌固部位关系到结构计算模型与实际受力状态之间的符合程度，涉及到构件内力和位移计算。本工程地下二层，选取负一层顶（0.000）作为该楼的嵌固端。计算结果中X向地上一层与地下一层侧移刚度比值为0．3873，Y向地上一层与地下一层侧移刚度比值为0.4868，满足《建筑抗震设计规范》（简称《抗规》）作为上部结构的嵌固端的要求。

(二)最大层间位移角。在正常使用条件下，结构应具有足够的刚度，来满足结构的承载力、稳定和使用要求，这就要对结构的位移进行控制。实际的计算结果如下:X方向最大层间位移角为1/1004， Y方向最大层间位移角为1/1038，结构满足弹性状态下的正常使用要求。

(三)结构抗扭刚度。地震作用下，扭转效应会导致结构严重破坏，对高层建筑的抗震极为不利。《高规》中把位移比和周期比作为控制高程建筑结构平面不规则扭转效应的重要指标。计算结果中，考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X，Y方向的平动系数、扭转系数见表1。

表1 平动系数、扭转系数

由表1中数据可得以扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期比值为0．766＜0．9，结构具有一定的抗扭刚度。

(四)结构整体稳定验算。在水平风荷载或水平地震荷载作用下，影响高层建筑结构整体稳定的因素主要是结构的刚重比。当结构的刚重比小于结构的最低要求时，结构重力的P－效应会急剧增加，可能会导致结构的整体失稳。在水平力作用下，高层剪力墙结构的变形形态为弯剪型，当结构的刚重比小于1．4时，会导致P－效应快速增加，甚至导致结构失稳，这是刚重比的下限要求；当结构的刚重比大于2．7时，重力P－导致内力和位移增量在5%左右，即使结构的实际刚度折减50%的情况下，重力P－效应仍可控制在20%以内，重力二阶影响很小，可以忽略不计。计算结果中:X向刚重比EJd/GH2=5.61;Y向刚重比EJd/GH2=6.04，两个方向的刚重比均大于2．7，可以不考虑重力二阶效应。程序自动计算.

(五)水平地震剪力系数。对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大的影响，目前规范所采用的阵型分解反应谱法尚无法对此作出评估，出于对结构安全的考虑，提出了对结构中水平地震剪力及各楼层水平地震剪力最小值的要求，《抗规》5．2．5以强制性条文对水平剪力系数作了规定。在水平地震作用下本工程水平地震剪力系数最小值为0．032，计算结果中首层水平地震剪力系数为0．0306

三、结语

通过上面实例分析可以看出，剪力墙结构设计首先要确定合理可行的结构方案，把握好结构体型、刚度分布、构件传力路径及延性等几个主要方面，利用计算软件实现概念设计的目的，再加以必要的抗震构造措施，使结构具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。其次通过计算结果中各参数判断设计的合理和经济性。另外，在设计中应考虑成本控制，比如剪力墙结构中下部承载力最大，可采用较高强度的混凝土来满足轴压比的要求，用较低强度混凝土过度代换，受力主筋采用HRB400高强钢筋，能发挥钢筋的抗拉性能，节省钢筋用量，从而达到节省建筑成本的目的。

【参考文献】：

【1】.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3－2010)【M】.北京:中国建筑工业出版社

【2】.建筑抗震设计规范(GB50011－2010)【M】.北京:中国建筑工业出版社

【3】.混凝土结构设计规范(GB50010－2010)【M】.北京:中国建筑工业出版社

【4】.高层建筑结构设计原理【M】.成都:西南交通大学出版社

【5】.冯中伟．高层剪力墙住宅结构优化设计【J】.建筑结构，

第3篇：高层住宅楼结构设计范文

关键词:抗震性能;钢结构;住宅;建筑

中图分类号:TU391

文献标识码:B

文章编号:1005-569X(2010)06-0156-02

1 引言

近几年,我国的住宅建筑产业化发展速度十分迅猛,发展方向突破传统的户型、材料和结构体系呈多元化趋势,关于住宅建筑行业发展的讨论也是百家争鸣、各具特色。作为住宅建筑领域的新兴力量,钢结构住宅的发展和讨论也越来越被业界和学界所重视[1]。而我国属于一个地震多发的国家,建筑灾害成为地震灾害中最具破坏和杀伤力的灾害,这更加强了全国从事钢结构设计和研究的同仁们对于普通住宅建筑抗震的思考。本文针对住宅建筑的钢结构,探讨其抗震性能。

2 住宅建筑钢结构的抗震结构

住宅抗震性能研究以居民钢结构住宅楼为研究工程案例,该住宅楼轴线长482m,宽137m,共6层,主体结构高201m,总高246m,局部凹进48m,建筑高宽比176小于九度抗震限制55,建筑总面积479759m2。

2.1 墙体材料的选择

由于居民钢结构住宅楼钢结构体系的框架重的特性,故考虑选用轻质块材墙体比较适合,通常包括蒸压加气混凝土砌块墙体、混土小型空心砌块墙体(普通型和轻集料)、粉煤灰砌块墙体等。蒸压加气混凝土砌块是以水泥、石灰、矿渣、砂、粉煤灰、铝粉等为原料经细、计量配料、搅拌浇注、发气膨胀、静停切割、蒸压养护、成品加工、包装工序制造而成的多孔混凝土。它具有质轻、保温、防火、可锯、可加工等特点,选用尺寸规格为(600mm×100mm)-(300mm×20mm~300mm)。加气混凝土表面强度低、空隙率大、吸水性高,用于外墙勒脚处应砌筑200mm高混凝土,以防止潮气渗入。

2.2 纯钢框架结构的布置

受梁柱体系高跨比的限制,随着跨度的增加,结构钢梁的高度也随之增加,通常结构钢梁高跨比1∶15~20[2]。从结构受力分析的合理性和经济性两方面考虑,居民钢结构住宅楼大跨度钢结构柱网以6~7.2m为宜。此时结构梁高约300mm~500mm,按建筑层高2.8m考虑,立面开窗高度能达1.4m以上。

此外在实际住宅建筑过程中,居民钢结构住宅楼将梁柱连接中在梁翼缘部位采取有可靠连接且刚度较大的连接形式,当作刚接,否则,当作铰接。当梁柱连接按刚接或铰接进行框架计算与设计时,其构造应尽量符合刚接或铰接的假定,以使结构内力分析准确,设计安全。

3 住宅建筑钢结构的抗震性能设计

3.1 抗震设计思想

针对该居民钢结构住宅楼,采用以概率理论为基础的多水准设计方法,并参考国外抗震设计思想来研究其抗震设计,具体设计思想如下描述。

(l)当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求居民钢结构住宅楼结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求居民钢结构住宅楼的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。

(2)当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,居民钢结构住宅楼可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求居民钢结构住宅楼结构具有相当的延性能力(变形能力),不发生不可修复的脆性破坏。

(3)当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,居民钢结构住宅楼结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求居民钢结构住宅楼具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

3.2 抗震反应谱分析

按照《建筑规范抗震设计的要求》,多遇地震下地震影响系数取0.16,结构阻尼比取0.035,场地特征周期取0.455[3]。居民钢结构住宅楼地震反应谱计算结果如表1所示:

表1 普通住宅建筑地震反应谱计算结果

结构形式KJKJ-ZCKJ-JLQ

顶点位移102.226838

出现位置第二层第二层顶层

柱端底部剪力1609956200

柱端底部剪力占底部总剪力百分比100%55.4%7.4%

剪重比4%4.7%6.7%

从计算结果可以看出,在8度地震作用下,柱底剪力明显减小,支撑和剪墙对于分担柱底剪力的效果非常明显,纯框架结构在该烈度下抵抗侧移的能力显不足,在X和Y方向均没能控制柱层间位移角超限。由于支撑的分散布置,度增加对于周围柱子的承载力没有带来太大的压力,剪重比数值都很下,说明罕遇地震非线性的分析中考虑重力二阶效应是十分必要的,而且很有可能成为控制因素。而且柱子采用箱型柱也免去了强弱轴差异带来的结构,使某个单一方向的刚度不足,随着抗侧力刚度的增加,最大层间位移角有向上发展的趋势。

在居民钢结构住宅楼中,钢框架结构和钢框架支撑结构柱子的作用有很大程度的浪费,为了降低用钢量,可采用变截面设计,随着楼层的增加对柱子截面进行折减。框架剪力墙结构的层间位移图形比较平滑,楼层间的侧移变化不是很大,且最大层间位移有向顶层发展的趋势,在设计的过程中不但不能采用变截面折减,相反需要考虑顶层位移的控制。

4 结语

住宅建筑纯钢框架结构在8度区的抗震表现虽然不是很理想,在侧移方面不能达到规范的要求,但是由于调整的幅度不是很大,可以尝试增大构件截面的方式来控制位移超限,需要指出的是,由于在居民钢结构住宅楼钢结构中使用了箱型截面的框架柱,其在控制两个方向侧移、和承载力方面的效果比较显著,在实际的设计中是一个重点可以考虑的柱形方案。

参考文献:

[1] 张 涛,王元清,石永久,等.钢筋混凝土框架顶部钢结构加层的抗震性能反应谱分析[J].工程抗震与加固改造, 2006(3):95~100.

[2] 张 保, 聂子云. 钢结构的抗震性能分析与设计[J]. 硅谷,2009(17):19.

第4篇：高层住宅楼结构设计范文

关键词：结构规则性判别；抗震设计文件审查；高层住宅

中图分类号：TU973 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0189-04

1 研究背景及意义

近年来，为发展经济，进一步推进建设项目特别是重大工程建设项目的建设工作，本市各级政府及部门相继出台优化前期审批手续的实施细则，要求加快工程建设项目前期审批工作，提高审批效能，减少审批时限，这就要求我们将行政审批标准化的管理工作进一步推进。

工作中发现，建设单位为了降低建设成本、避免设计出现抗震超限高层建筑，对提交的设计资料进行反复的修改和补充，这是影响抗震设计文件审查时间的主要因素之一。出现这种现象的主要原因是对相关文件分析得不到位和对规范相关条文理解得不透彻。

现对闵行区近年来建设项目进行研究，就高层住宅类项目的结构规则性判别形成研究课题。通过对已完成抗震设计文件审查的项目进行分析，整理出高层住宅建筑常见的结构不规则类型，总结出避免不规则设计的技术措施和要点，将这些技术措施和要点具体化，避免不规则设计或减少建筑结构不规则设计程度。

2 高层住宅类建筑不规则结构的常见类型

根据近年来闵行区抗震设计文件审查情况，高层住宅建筑（房屋高度不超过规定）常见的结构不规则类型及所占比例情况如图1所示。由图可见，最常见的类型为扭转不规则和平面凹凸不规则，下面就以工程实例来分类阐述。

2.1 平面凹凸不规则

工程实例A、B。

工程实例A：图2为一栋14层住宅楼的标准层结构平面图，如图所示，凹进一侧尺寸为4100mm（从抗侧力构件截面中心算起），相应总尺寸为10300mm， 凹进一侧尺寸大于相应总尺寸的30%，为相应总尺寸的40%。

工程实例B：图3为一栋11层住宅楼的标准层结构平面图，如图所示，凹进一侧尺寸为5600mm（从抗侧力构件截面中心算起），相应总尺寸为11300mm， 凹进一侧尺寸大于相应总尺寸的30%，为相应总尺寸的49.6%。

2.2 扭转不规则

工程实例C：

一地上17层、地下1层住宅楼，采用钢筋混凝土剪力墙结构，结构高度为50.3米，与多栋建筑共建于同一座地下室之上，地下室顶板作为嵌固端。在具有偶然偏心的规定水平力作用下，楼层两端抗侧力构件弹性水平位移（或层间位移）的最大值与平均值的比值大于1.2，验算结果如下（表1）：

2.3 楼板局部不连续

工程实例D：

关于楼板局部不连续，高层住宅常见的不规则类型主要为有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%。

工程实例如下：

图4为一高层住宅楼二层结构布置图，建筑功能要求一层大堂局部挑空，因此形成二层楼面局部大开洞。图示有效楼板宽度为3750mm，小于该层楼板典型宽度的40%。

2.4 侧向刚度不规则

工程实例E、F：

工程实例E：一栋地上25层、地下1层住宅楼，采用钢筋混凝土剪力墙结构，结构高度为79.5米，地上除1层层高为3.600米外，其余层层高均为3.15米，与多栋建筑共建于同一座地下室之上，地下室顶板作为嵌固端。一层与上一层等效剪切刚度（或上三层等效剪切刚度平均值）之比最小值在X方向上小于0.7，验算结果如表2（最小值）：

工程实例F：侧向刚度不规则的另一个类型主要表现在建筑立面尺寸的收进以及悬挑上，具体工程立面简如图5、图6所示：

图5所示建筑立面在裙房以上处收进，收进处高度大于主楼高度的20%，并且4层及以上收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%，为3层的30%。图6所示建筑，为了10层部分房型有较大的露台，建筑立面在10层结构平面局部收进，且收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%，为9层的43%。

2.5 楼层承载力突变

工程实例G：

有一地上9层、地下2层住宅楼，采用部分预制构件钢筋混凝土剪力墙结构，结构高度为26米，层高均为2.8米，与多栋建筑共建于同一座地下室之上，地下二层顶板作为嵌固端。楼层抗剪承载力小于相邻上一层的80%，验算结果如表3（本层与上一层的承载力之比最小值）：

2.6 其他

多栋高层住宅建筑均共建于同一座整体地下室之上，作为上部结构嵌固端的地下室顶板，因为种植绿化等原因大多数存在高差，且一般高差均大于0.6米。另外，一些地下车库顶板局部开洞和因车库坡道而形成的开洞，这些都会影响地下室顶板作为上部结构嵌固端的有效性。

3 避免不则设计和减少不规则设计程度的技术措施和要点

按照抗震概念设计原则，在高层住宅建筑的一个独立结构单元内，结构平面形状宜简单、规则、质量、刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面布置。并且高层住宅建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和收进，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。下面就以工程实例，具体提一些技术措施和要点。

（1）工程实例A（平面凹凸不规则）：此类不规则结构类型应在剪力墙外墙或凹口处设侧向翼墙，或在适当的位置增加有限的抗侧力构件，减少凹进一侧尺寸，否则作为凹口处理，如图2凹进一侧尺寸为4100mm。经与建设单位沟通后，在不影响使用的情况下，我建议该项目在平面凹口的竖向剪力墙端处设置柱子。如图7所示，这样凹进一侧尺寸缩短为2300mm，避免了平面凹凸不规则。此外，我还建议设计单位在后续的施工图设计过程中加强凹口处的构造措施，如针对凹口两侧抗侧力构件加强配筋、凹口处连接楼板双层双向配筋，加厚板厚加强配筋等。

工程例B（平面凹凸不规则）：在抗震审查工作中遇到类似图3的凹凸不规则结构类型，一般建议建设单位在凹口处增设拉梁和连接板，在凹口薄弱处形成有效的抗侧力体系，这样此处就可以不按凹口计算。凹口连接板的设置必须满足两点要求：其一是连接板的宽度不得小于2米；其二是连接板与主体结构连接处设置抗震墙，或连接板两侧结构梁与主体结构柱连接。工程实例B增设拉梁和连接板后详见图8。

（2）工程实例C（扭转不规则）：在抗震审查工作中此类不规则结构类型较为多见，一般是由于刚度分布和质量分布的均匀性差，或者抗扭能力不足，或者两者兼而有之。为了减少不规则程度，我通常建议设计在建立计算模型时采取一些技术措施来控制结构的整体扭转效应。当计算结果有较多楼层的扭转位移比大于1.2时，建议先检查调整抗侧力构件刚度和质量的均匀性，再加强建筑外圈提高抗扭能力。

（3）工程实例D：楼板局部不连续类型中，典型楼板宽度是指主要抗侧力结构所在区域的楼板宽度，且不考虑悬挑结构的楼板宽度。对图4项目建立弹性楼板力学模型，进行楼板应力分析。分析结果显示，楼板开洞的影响主要使洞口边应力集中，并影响了水平地震力的传递，使得洞口周边的传力构件作为拉弯构件来传递荷载。在后续施工图阶段应对相关薄弱部位楼板加强设计，采用双层双向配筋、加厚楼板、配筋适当加大，增强洞口周边梁的设计等措施。另外，因底层层高较高，还可以对楼梯进行优化设计，增加有效楼板宽度。

另外，在实际工作中还发现一种楼板局部不连续情况，即楼梯、电梯井四周没有采用抗震墙围合或者是抗震墙和强连梁围合，一般此类楼板开洞的无楼板部分应按开洞考虑。碰到此类项目，我建议设计优化楼梯、电梯井道外墙的设置，楼电梯间四周采用抗震墙围合（或抗震墙和强连梁围合），则无楼板部分不按开洞考虑，一般可以减少结构设计的不规则程度。

（4）工程实例E：这类不规则情况在实际项目中不多见，对于首层刚度突变的薄弱层，一般地震剪力会放大1.15倍，同时控制首层轴压比，边缘构件配箍率适当提高。另外，建议设计还可以考虑适当增强首层墙、柱和梁的刚度，或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度。

工程实例F：图5所示建筑立面在裙房以上处收进，该建筑裙房部分为物业居委用房，靠外侧均为办公室。我建议建设单位在3层局部收进1.2米作为办公阳台，这样在不影响建筑功能的情况下，做到逐层收进，避免收进的水平向尺寸过大而导致的竖向不规则，如图9所示。

图6所示建筑顶层局部为跃层户型，原先设计考虑有大露台，所以水平向的尺寸收进过大。在与建设单位沟通后，我建议设计在保障露台面积的情况下尺寸横向扩大，在10层以上平面呈阶梯式逐层收进，顶部2层分别收进的水平向尺寸均小于相邻下一层的25%，避免了水平尺寸的突变，如图10所示。

（5）工程实例G：因地上二层为社区用房，我建议设计在满足规划要求的情况下，适当把地上二层的层高加大，调整后的结构高度为26.4米，除地上1、2层层高为3米外，其余层层高均为2.8米，受力构件截面积不变。这样不仅在建筑功能的使用上更加合理，并且还减小了地上1层剪力墙的抗剪承载力，最终地下一层抗侧力构件的层间受剪承载力大于相邻上一层的80%，避免了不规则设计，验算结果如表4（本层与上一层的承载力之比最小值）：

（6）整体地下室顶板作为上部结构嵌固端的要求，首先要能保证水平地震力的可靠传递。对于地下室顶板高差大于0.6米的错层处应采取加腋措施，且加腋坡度不宜大于1：2，另外还需加强错层处竖向构件的配筋。对于多栋高层建筑共建与同一座地下室之上的情况，顶板开洞处的尺寸及位置均应有所限制，塔楼相关范围内开洞尺寸超过1个柱距，即视为大开洞存在多塔效应。此外，提醒设计人员在施工图设计时，地下室顶板设计应满足国家和地方规范、规程有关嵌固端的各项要求。

4 结论和展望

根据《上海市建筑工程初步（总体）设计文件抗震设防审查管理办法》（沪建管[2015]958号）文，高层建筑应依据住房和城乡建设部印发的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》、上海市住房和城乡建设管理委员会印发的《上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则》中的有关规定进行结构的超限判别。本文对高层住宅结构的超限判别就不再作累述，具体详见上述文件。

以闵行区近年来抗震设计文件中高层住宅类建筑不规则结构的工程为例，对建筑结构特征、不规则状况提出有效控制抗震安全的技术措施，并提出合理优化的建议，使整体结构及其薄弱部位的抗震措施得以加强。希望通过本文，在今后高层住宅类项目抗震设计文件审查工作中，对高层住宅类项目的技术审查起到一定的参考作用，以小见大、举一反三，进一步加快审查速度，提高审批效率，推进行政审批标准化的管理工作。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点[Z].建质[2015]67号.

[2]上海市住房和城乡建设管理委员会.上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则[Z].沪建管[2014]954号.

[3]JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社.

第5篇：高层住宅楼结构设计范文

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

第6篇：高层住宅楼结构设计范文

【关键词】 宽带接入 住宅 建设方案

一、宽带接入相关定义

1、FTTH端口

FTTH端口为实际可以接入用户的端口，在不同的建设方式下具有不同含义。（1）引入光缆实现光纤入户中实现入户的引入光缆总芯数。（2）接入配线光缆终结在楼道分纤盒，不建设引入光缆中指接入配线终结在光缆分纤盒的总芯数。（3）分光器以下的光缆均不建设中指分光器接入用户侧端口数。如1：32分光器为32个端口，对二级分光应计算所有用于接入用户端口总数。

2、FTTH覆盖家庭

“FTTH覆盖家庭”是指接入光缆已布放到家庭室内、门口或楼道。

二、建设细则

（1）已有五类线布线新建城市住宅。对于新建住宅，开发商或异网运营商已进行五类线布线小区，可考虑采用PON+LAN 方式进行建设。PON+LAN设备安装在五类线汇聚点。（2）无五类线布放新建城市住宅。无五类线布线的新建城市住宅区域原则上采用FTTH薄覆盖方式进行建设，薄覆盖建设端口量根据市场提供的业务需求进行建设。（3）既有城市住宅区域宽带建设原则。城市住宅既有区域改造方式优选FTTH，对于已有五类线综合布线的区域采用PON+LAN方式。（4）建设要点。多层住宅二级分光点箱体以覆盖2-3个单元为宜，箱体容量以24芯-48芯为宜，箱体一般安装在一楼楼道或负一层便于走线不影响住户的位置。

高层住宅一级分光点箱体宜设置在楼宇中间一层或负一层弱电间/井内，若高层住宅单个单元住户数偏多，一级分光点箱体亦可设置在本单元一层或负一层弱电间/井内。高层住宅二级分光点箱体以覆盖层数不宜超过7层，最大覆盖住户数量不宜超过48户，体一般安装在中间楼层的弱电井内。

三、城市住宅场景案例

3.1 多层住宅标准化案例

城市多层住宅小区标准化案例共2个，为了便于做对比，选用小区场景全部一致，仅仅是选用的建设方式不一致。（1）城市多层住宅小区标准化方案小区模型介绍。某新建多层小区，本小区共有多层住宅6栋，共有住户240户。其中1号楼5层6个单元，每单元10户，共60户；2号楼、3号楼、4号楼每栋楼6层3个单元每单元12户，每栋楼36户，3栋楼共108户；5号楼6层4个单元每单元12户共48户，6号楼6层2个单元每单元12户共24户。（2）案例1。采用二级分光方式进行建设，共计覆盖住宅套数240套，建设端口128线（按末梢分光器端口数量进行测算），皮线光缆未包含在方案中。①主干光缆设计：经测算需主干光缆5芯，配置GYTA-6芯光缆作为主干光缆。②分光方式：采用二级分光结构，一级分光配置1分8，二级分光配置1分8。③一级分光点设置：小区设置2个一级分光点，分别设置在1号楼5单元与4号楼2单元内。④分光器配置：共设置2个一级分光点，8个二级分光点，一级分光配置1分8分光器3个，二级分光配置1分8分光器16个。⑤箱体配置：根据覆盖住户数量进行配置。⑥配线光缆配置：根据终期二级分光器配置数量配置。一级分光点至二级分光点配线光缆采用星形网络结构点对点单条进行布放，中间未有串联箱体及接头方式布放。（3）案例2。二级分光点及以上部分与方案1相同，相比方案一增加从二级分光点至各单元的光缆分纤箱。（4）多层住宅场景各种方案对比。以上案例的共同优势：采用二级分光结构、分光器初期配置低，后续可随住户发展逐步扩容。案例1较案例2的优势：案例1末梢光缆分光器箱体覆盖2-3个单元，单箱体覆盖住宅套数更多，使网络更薄。降低工程造价。案例2较案例1的优势：案例1中用户开通时皮线光缆跨单元布放时比案例2各箱体都在每单元中要长，同时皮线光缆在后期用户开通跨单元时穿放，施工难度更大。（5）适用场景。案例1适用对皮线光缆布放美观无特殊要求的多层住宅改造小区。案例2适用各单元间暗管或桥架不便于布线、对皮线光缆布放美观有特殊要求的改造小区（需要在暗管中布放）。

3.2 高层住宅FTTH建设方式标准化案例

第7篇：高层住宅楼结构设计范文

关键词：预制；住宅；结构技术体系；住宅产业化；接合部

中图分类号：TU31

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2012）080108-03

1 引言

住宅工业化通过预制技术实现住宅建设的高效率、高品质、低资源消耗和低环境影响，具有显著的经济效益和社会效益，是当前住宅建设的发展趋势。日本于20世纪50年代开始将预制混凝土结构应用于建筑领域，至今已形了比较多种完善预制住宅结构技术体系，在住宅产业化方面走在世界的前列。目前，日本预制建筑中所采用的主要的结构体系有壁式预制钢筋混凝土结构（W-PC结构）、壁式预制框架钢筋混凝土结构（WR-PC结构）、预制框架钢筋混凝土结构（R-PC结构）、预制型钢框架钢筋混凝土结构（SR-PC结构）。不同的结构体系对应不同的施工方法，不同的施工方法反过来影响对应结构体系的设计方法，即形成了不同的结构技术体系。本文首先介绍了日本目前主要采用的预制工法，然后总结了相应结构技术体系的特点与接合部的设计原则，以供我国住宅建筑设计与建造从业人员参考。

2 W-PC结构技术[1]

2.1 W-PC工法的发展

W-PC工法开始于1965年，日本住宅公团（即现在的都市基础配备公团）首次利用该工法在日本千叶县建设了4层的住宅楼。同年，日本建筑学会编写了《壁式钢筋混凝土预制结构设计及解说》以及《JASS10混凝土预制结构工程》。1970年SPH（公共住宅用中层大规模建设住宅标准设计）的开发与1971年日本建筑中心《壁式钢筋混凝土预制结构5层公共住宅设计指南及解说》的出版使W-PC工法开始广泛地应用于实际建设，并成为日本经济高速增长时期住宅大规模建设的主要工法。到目前为止，W-PC工法仍然是日本5层以下公共住宅的代表性工法。

2.2 W-PC结构技术的特点

W-PC工法是将预制的构件在现场吊装连接形成整体结构（见图1），因此在设计时需要将W-PC结构分割并预制。W-PC结构主要有三种预制构件：①剪力墙板：连接正交剪力墙的大型钢筋混凝土预制板；②楼面板、屋顶板：连接平行剪力墙的钢筋混凝土预制板；③楼梯板：连接平行剪力墙的钢筋混凝土预制楼梯平台板及连接楼梯平台之间的钢筋混凝土预制板。

W-PC结构技术的优点主要有：①将外墙或隔墙作为剪力墙来使用，既合理又经济；②柱或梁不暴露在室内，能够有效利用居住空间；③预制率越高，越能大幅度缩短工期；④施工器具、外部装饰、各种配管等可以事先准备，可以节约现场工作量，弥补技工数量不足的问题；⑤通过减少噪声、振动、粉尘等施工公害和废弃物，大幅度削减木模板的使用量，有利于保护环境。

2.3 接合部设计

W-PC结构接合部大致有墙-墙接合部、楼板-楼板接合部、墙-楼板接合部（见图2）。剪力墙竖向接合部需采用混凝土湿接缝连接方式，如果通过计算接缝部分能够满足承载力的要求，也可以采用其它连接方式。剪力墙、预制板和墙梁的接合部必须能够有效传递应力。接合部连接所采用的钢筋、钢材及填充混凝土或砂浆应具备防锈和耐火性能。

图1-W-PC结构技术概念图

图2-W-PC接合部的示意图

图3-WR-PC结构技术概念图

3 WR-PC结构技术[2]

3.1 WR-PC工法的发展

WR-PC工法（见图3）是将用于高层集体住宅的壁式框架钢筋混凝土进行预制的工法。1988年，日本住宅公团首次采用该方法在日本多摩新城地区建造了2栋11层的集体住宅。此后，住宅都市配备公团、九段建筑研究所及预制建筑协会众多资深专家共同进行研究开发，依据实际工程的设计与施工编写了《高层壁式框架钢筋混凝土预制设计、施工指南》。现在，这种工法已成为15层以下的高层集体住宅楼的主要工法之一。

3.2 WR-PC结构技术的特点

本工法的预制率高，可以与W-PC相比。WR-PC结构主要的钢筋混凝土预制构件有：①壁柱：楼板上端与梁下端之间的扁平矩形钢筋混凝土预制构件；②梁：使相邻壁柱之间的楼板钢筋向外突出的钢筋混凝土半预制构件；③剪力墙板：没有梁的上下层楼板之间的大型钢筋混凝土预制构件；④楼面板：不使用次梁的、大型叠合楼板用钢筋混凝土半预制板。除此之外，外廊、阳台等的悬臂构件、楼梯、填充墙等构件也可以进行预制。

WR-PC结构技术的优点主要有：①与壁式构造相同，分户墙没有设置梁，能够有效利用居住空间；②扁平壁柱上面留有设备备用孔，业主可以比较自由地利用自己的房间；③可以缩短工期，有利用环境保护，可以节约劳动力，结构主体质量高，寿命长。

3.3 接合部设计

WR-PC结构接合部主要有预制柱的水平连接、预制剪力墙的水平连接、半预制梁的叠合面、预制柱与预制剪力墙的竖向连接、半预制梁的竖向连接（见图3）。设计的基本原则为：①预制构件的水平连接和竖向连接，作为主要结构承载部分，在正常使用时不允许影响使用的裂缝或变形，在设防烈度下不会出现需要修复的损坏，在罕遇地震时不能先于构件破坏；②各个接合部，应根据构件与接合部的位置进行具体设计；③对各接合面应根据接合面的类型设定合适的摩擦系数。

4 R-PC结构技术[3]

4.1 R-PC工法的发展

R-PC工法（见图4）是将钢筋混凝土框架结构进行预制的工法。从20世纪70年代开始，日本住宅公团和民间的建筑公司开始开发各种工法。1986年，日本建筑学会出版了《钢筋混凝土预制结构的设计与施工》，介绍了各种钢筋混凝土预制化工法。1990年，住宅、都市配备公团的民间开发的工业化住宅中首次采用高层R-PC工法。1990年到1993年实施的“日美大型抗震试验共同研究——预制抗震结构系统（PRESSS）”对包含钢筋混凝土预制构件的钢筋混凝土建筑的设计外力、结构计划、结构分析、构件及接合部设计的相关技术资料进行了汇总，并制定了指南及手册，确立了现在的钢筋混凝土预制化工法。

4.2 R-PC结构技术的特点

R-PC工法是将现浇的框架预制，与WR-PC工法相比，在建造计划和构造计划上受到的制约较小。考虑施工可行性，设计时需要考虑接合部钢筋的位置、断面尺寸和施工顺序等。混凝土预制构件的接合部设计除了要保证结构的性能外，还需要充分考虑施工可行性。

R-PC结构主要的钢筋混凝土预制构件有：①柱：楼板上端与梁下端之间的扁平矩形钢筋混凝土预制构件；②梁：使相邻柱之间的承受楼板等荷载的钢筋混凝土半预制构件；③楼板：不使用次梁的、钢筋混凝土半预制板。除此之外，外廊、阳台等的悬臂构件、楼梯、填充墙等构件可以与WR-PC一样进行预制。

4.3 接合部的设计

R-PC结构的接合部主要有柱端的水平接合部、梁端的竖向接合部、预制墙的水平接合部、预制墙的竖向接合部、楼板端部的竖向接合部、楼板的水平接合面、小梁端部的竖向接合部（见图4）。R-PC结构接合部的设计时要求必须确保预制构件接合部具有与现浇混凝土相同的结构性能、耐久性和功能性，在出现暴风与发生旱遇地震时预制构件接合部不会产生滑脱或较大的残留裂缝，在发生旱遇地震时允许预制墙的竖向接合部和水平接合部发生滑脱，但建筑不倒塌。

图4-R-PC结构技术概念图

图5-SR-PC结构技术概念图

5 SR-PC结构技术[4]

5.1 SR-PC工法的发展

SR-PC工法（见图5）是将型钢与钢筋混凝土结构的柱、梁、剪力墙等进行预制的技术。20世纪60年代后半叶，由于住宅建设用地状况开始紧张，日本集体住宅开始呈现高层化发展的趋势。到了70年代，日本住宅公团开始使用将型钢钢筋混凝土进行预制的H-PC工法来大量建设住宅，并迅速在日本普及该方法。H-PC工法是指在柱或梁上使用H型钢的钢筋混凝土预制化工法，需要根据结构或施工条件选择最合适的预制构件组合。H-PC结构中钢筋混凝土预制构件的连接主要为型钢焊接，结构主要依靠型钢承受荷载。后来，钢筋连接方法的发展使得钢筋混凝土能于型钢钢筋混凝土一样承受荷载。另外，钢材价格的暴涨，促进了这种工法的发展。为了区别于H-PC工法，将型钢钢筋混凝土能参与承载的工法称作SR-PC工法。SR-PC工法适用于11~15层的高层住宅，但近年来这种工法也常用于大跨度、不规则建筑及超高层建筑。

5.2 SR-PC结构技术的特点

SR-PC结构主要有内含H型钢的梁、剪力墙与半预制钢筋混凝土叠合楼板三种预制构件。钢预制型钢混凝土构件中的型钢与混凝同承担荷载。梁和柱可以做成“十”字形、“艹”字形或者“ ”字形的整体构件，在梁和柱的跨中央附近用高强螺栓将型钢连接起来，可以降低梁柱节点连接的施工难度。

5.3 接合部的设计

SR-PC结构中钢构件一般通过焊接或高强螺栓进行连接，钢筋通过接头连接。SR-PC结构接合部主要有柱端水平接合部、预制梁端竖向接合部、预制墙-预制墙竖向接合部、预制墙-预制柱接合部、叠合板的水平叠合面、叠合板-叠合板水平接合部等。预制柱与预制梁的接合部可以设在层高的中部或者梁跨的中部。

6 结语

预制建筑具有工期短、有助于环境保护、节约劳动力、主体质量高、寿命长等优点，已成为当前世界建筑发展的趋势。日本在预制建筑领域起步较早，已经形成了比较完善的结构技术体系，其中的W-PC、WR-PC、R-PC、SR-PC结构技术体系是目前日本最广泛采用的几种技术体系。日本预制结构技术理论与经验值得我国住宅建筑设计与建造从业人员的学习与借鉴。

参考文献：

[1] 社団法人プレハブ建築協会. プレキャスト建築技術集成.第2編.W-PCの設計. 社団法人プレハブ建築協，2003.1.

[2] 社団法人プレハブ建築協会. プレキャスト建築技術集成.第3編.WR-PCの設計.社団法人プレハブ建築協，2003.1.

第8篇：高层住宅楼结构设计范文

关键词：钢结构住宅；结构形式；楼板设计；内外墙设计

钢结构住宅主要是采用工厂化的H型钢梁及钢柱作为承重骨架，并通将新型隔热、保温及高强的墙体材料作为围护结构，从而形成的优化节能环保型住宅，其更符合绿色生态建筑的结构形式特征，具有着较好的综合经济效益。

1 钢结构住宅的特点

（1）抗震性。钢结构住宅良好的抗震性主要表现在其钢材的塑性、韧性以及延性上，其具有着较长的自振动且自重较轻，在结构的变形作用下不会产生突然间的断裂。其次，钢结构住宅设计结构体系之间的连接都为柔性连接，在地震发生情况下墙体的变形可以抵消一部分的地震荷载。

（2）抗裂性。由于钢材本身属于一种延性材料，其在温度变化情况下并不会产生相应裂缝。同时在当前的新型钢材发展应用过程中，采用的ALC、CS板等材料都有着较轻的自重和较好的保温隔热优势，能够有效较少沉降造成的裂缝。

（3）耐久性。在钢结构住宅设计中，耐腐蚀镀锌钢板的运用使得了钢结构设计的耐久性和防腐性得到了较大程度的提升，并且通过合理的钢结构构造，有效的避免了木结构中出现的泛潮及虫害等问题的出现。

2 钢结构住宅设计的结构形式

（1）框架。该种体系在当前的多层钢结构住宅设计中有着较为广泛的应用，其主要是将纵横向都设成钢框架，并且门窗设置相对较为灵活，能够提供较为开阔的空间，为用户的二次设计提供了便利。钢框架主要考虑的是楼盖的组合作用，通常情况在4-6层底层住宅中有着较多的应用。

（2）框架支撑体系。通常情况下在风载或者是地震多发区，为了有效的提升住宅结构体系的抗侧刚度，会采用框架支撑体系来提升结构的轴交支撑或者是偏交支撑效果。该种体系实质上为多重抗侧体系，且体形较小。

（3）框架剪力墙体系。在低层和多层住宅中，可以采用钢筋混凝土剪力墙或者是钢板剪力墙体系。当前阶段更为理想的是一种空腹结构板的抗侧结构，其与钢框架有着更为可靠的连接性并且能够形成新型建立墙。除此之外，国外开发的交错桁架体系也是较为新颖的结构形式。

（4）冷弯薄壁型钢体系。该种结构体系的构件主要采用薄钢板冷弯成C形或者是Z形构件，其即可以单独使用也可以进行组合运用，杆件之间主要依靠自攻螺钉进行连接，具有良好的节点刚性特征，但是其抗侧能力相对较差，在低层住宅或者是别墅中有着较多的应用。

3 楼板设计

对于钢结构住宅设计来说，楼板设计在便于施工等一般性建筑结构设计要求的基础上，还应具备相应的强度和刚度，特别是抗裂性能，以此来满足建筑物的抗渗和抗漏需要。其次还应具备较好的隔音及防火性要求。当前钢结构住宅设计所采用的楼板形式主要有预应力钢筋混凝土叠合楼板、现浇钢筋混凝土楼板以及压型钢板组合楼板等几种。

对于现浇钢筋混凝土来说，其楼板的整体性能较好，但是施工周期相对较长且模板花费较大。在此过程中可以采用钢梁或者是钢桁架作为模板支撑架，以此来提升现浇钢筋混凝土楼板的施工速度。

4 内外墙设计

在进行钢结构住宅围护墙体设计的过程中，为了有效的减轻结构自重，通常情况下不宜采用黏土砖或者是自重较大的材料，在当前工程中所采用的主要是自承重式的空心砌块、轻钢龙骨石膏板、玻璃纤维增强水泥板、加气混凝土块以及玻璃幕墙等轻质材料。

作为钢结构住宅的基本围护结构，外墙设计应基本满足建筑结构的防水、防火、抗冻及承载要求。在进行外墙材料选择的过程中，还应有效的突出钢结构的优势，采用与结构连接节点简单有效的方式，确保墙体风荷载或者是地震荷载能够有效的向框架传递。

5 防腐及防火设计

当前阶段所采用的钢结构住宅设计防火措施主要有外包混凝土、外涂防火涂料以及外包防火板等几种，其中外包混凝土是应用较多且防腐、防火性能较好的措施，但是该种方法会在一定程度上增加建筑物的自重并延长施工工期；外包防火板能够根据梁柱形状的不同进行包裹处理，其耐久性要优于防火涂料，但是价格相对较高；防火涂料可能根据不同的耐火极限要求进行不同厚度的涂刷，但是其耐久性与建筑物本身相比相对较低且后期维护费用较大。

6 钢结构住宅设计方案优化比较

6.1 工程概况

该工程建筑总体方案为地下一层、地上两层，总建筑面积为317.12O。地面室高度为2.7m，地上部分一层层高为3.6m，二层为3m，总建筑高度为9.4m。该钢结构建筑物的室内外高差为0.45m。该地区的抗震设防烈度为6，冻土深度为3m，采用条形基础进行地下室设计，混凝土为C30。

6.2 设计方案经济性比较

方案一：选用H型钢柱――H型钢梁框架体系。梁柱连接部分采用刚性连接和半刚性连接，楼板采用现浇混凝土。柱截面HW200×8×12，主梁截面HN300×150×6.5×9、HN250×125×6×9、HN350×175×6×9。

方案二：该方案采用无比钢结构体系。桁架柱截面200×200、桁架弦杆40×40×1.2、桁架腹杆40×1.2，桁架梁高300×400×500、桁架弦杆40×40×1.2、桁架腹杆40×1.2。

两种结构体系造价比较：方案一，柱6.15 t，梁7.29t，总计13.44t，每平方米用钢量42.38kg，主材每平方造价254.28元；方案二，柱5.68t，梁4.78t，总计10.46t，每平方米用钢量33.0kg，主材每平方造价330元。

7 结语

从以上分析来看，方案一的综合效益整体上优于方案二，在进行钢结构住宅建筑设计的过程中，除了以加强对以上部分的控制外还应因地制宜的选用同结构体系相配套的墙体维护材料从而进行更好的钢结构住宅造价控制。

参考文献：

[1]周学军，钢结构与钢筋混凝土结构住宅的经济性分析[J].山东建筑工程学院学报，2001，4（19）：77-80.

第9篇：高层住宅楼结构设计范文

【关键词】剪力墙结构；错层结构；抗震设计

1 结构分析

1.1 计算模型

错层结构示例简图见图1。其住宅部分、商业部分、错层部分抗震分析简图分别见图2、图3、图4。

1.2 概念分析

楼盖在竖向分析时，起着层间隔板的作用；在水平分析时，应保证抗侧力构件的协同工作。

但由于有错层结构的存在，使得楼板局部不连续，造成水平传力的不连续，形成高墙和矮墙混合的抗侧力体系，错层处的剪力墙应力集中。

1.3 计算分析

鉴于错层结构的平面不规则而导致的竖向不规则的复杂性，在整体分析时，应采取有效的技术措施。由于楼板的局部连续，为更真实考虑错层结构的楼板面内变形对抗侧力构件的影响，在整体计算时，采用局部弹性楼板模型，用弹性膜单元模拟弹性楼板。弹性膜可真实反映楼板的平面内刚度，同时又忽略了楼板的平面外刚度。在进行抗震分析时，应采用“总刚计算方法”。“总刚计算方法”直接采用结构的总刚和与之对应的质量矩阵进行地震反应分析，它可准确分析出每层每根构件的空间反应，通过计算分析计算结构，可发现结构的刚度突变的部位，连接薄弱的构件。

中国建筑科学研究院抗震所等单位，做了两个错层剪力墙住宅结构模型，进行了振动台的试验。其中一个模型模拟32层98m高的住宅，该工程除错层外，平面布置也不规则；另一个模型35层98m高的错层剪力墙住宅，其平面布置规则，此模型的破坏程度比平面不规则模型要轻。试验说明，错层结构对扭转效应较敏感，破坏比较严重。因此，为充分考虑地震作用下的扭转影响，笔者建议，错层结构按双向地震作用考虑扭转影响。

错层结构属竖向布置不规则结构，错层附近的竖向抗侧力构件受力复杂，难免应力集中。

考虑到错层结构是局部的，仅限于底部3层，其上部为标准层高的住宅，造成竖向刚度的不均匀变化，笔者建议，对错层结构的底部3 层人为指定为薄弱层，按照现行规范要求进行内力调整。

2 构造措施

2.1 剪力墙厚度

根据目前的工程经验，笔者建议，住宅部分的墙厚可同住宅的底部加强部位的墙厚，250mm或200mm；商业部分的墙厚可采用300mm；错层处的剪力墙厚不应小于250mm。需要特别指出的是，在模型输入时，是以楼板为界划分结构层的。由于SATWE计算程序本身的局部缺陷，墙身的稳定性验算，程序只以输入的结构层高进行计算，无法按真实的住宅部分或商业用房部分的层高进行稳定性验算，容易造成设计疏漏。这对普通层高住宅影响不大，但对层高较高的商业用房的剪力墙墙厚的确定带来了隐患。这时，务必要手算或上机复核商业用房部分墙体稳定性。否则，易造成商业用房的剪力墙厚度偏薄，从而使薄弱部位更薄弱。

2.2 抗震等级

由于错层处的剪力墙受力复杂，现行规范要求错层出处的剪力墙提高一个抗震等级，以免该类构件先于其它构件破坏。规范的要求是经济合理的，应严格遵守。如工程剪力墙抗震等级已为一级，则错层处的剪力墙抗震等级则提高至特一级，其相关构造措施详见现行规范，在此不再详述。

3 工程实例

3.1 工程概况

某工程地上33层，地下1层，带2层商业用房，建筑高度96m；结构类型采用剪力墙结构，基础采用混凝土灌注桩；建筑抗震设防类别为标准设防类，结构抗震设防烈度8度（0.2g），场地类别为Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组；除错层处的剪力墙抗震等级为特一级外，其余均为一级。

3.2 结构平面

错层结构的平面示意图见图5。

3.3 计算结果

计算结果，结构自震周期见表1。结构侧向位移见表2。地震作用下的最大楼层剪力图见图6。