高层住宅结构设计精选(九篇)

第1篇：高层住宅结构设计范文

本次选取比较典型的三栋近120m超高层住宅，即板式、规则点式、不规则点式(以下简称板式、规则、不规则)。

2结构选型，高宽比、水平荷载分析

2.1结构选型

从结构造价、施工便捷性角度出发，选用现浇钢筋砼结构;因为项目均为住宅，从建筑使用空间角度考虑，不希望出现突出室内的柱、跨房间梁等，因此结构体系选择剪力墙结构体系。砼强度等级竖向构件C50～C30，水平构件C35～C30。

2.2结构优劣性分析

规则点式因其平面规则、高宽比最小，为结构最优;板式因进深小，且屋顶构架高(如图6)为结构最差;不规则点式则介于二者之间。

2.3建筑结构的高宽比

规则点式平面的宽度容易得到，但板式和不规则点式的平面较为复杂，在此参照广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)补充规定3.2.2条:“…当建筑平面非矩形时，可取平面的等效宽度B=3.5r，r为建筑平面(不计外挑部分)最小回转半径。”［1］。的宏观控制，如果高宽比过大，就会对结构体系、结构构件断面的设计和结构经济性的控制带来不小的挑战。

2.4水平荷载作用下结构基底剪力分析

3个项目地震基底剪力有无安评相差6%～34%(不规则点式超高层对地震力敏感)，因此结构计算均采用安评值;Y向风工况基底剪力比地震工况基底剪力部分大22%～85%，由此可见，该场地水平荷载尤其是风荷载较大。

3结构体系的变形分析及布置原则

3.1通过结构试算，变形控制工况，结构弱轴方向的荷载控制工况全部为风荷载工况;风荷载与建筑体型密切相关而与结构主体关联性较小(仅风振相关)，而地震荷载与结构刚度、周期、自重等息息相关，因此应把握水平荷载的类型在结构体系布置时采取不同的措施。

3.2剪切变形与弯曲变形抗侧力刚度较弱的结构体系(比如框架结构)，其水平力作用下的变形以剪切变形为主，抗侧力刚度较强的结构体系(比如剪力墙结构)，其水平力作用下的变形以弯曲变形为主，框－剪体系则介于二者之间，整体弯曲变形主要体现在竖向构件在倾覆弯矩作用下的拉压变形，因此对于剪力墙结构，要加强关键位置(离刚心较远且整体性较好的位置)的竖向构件轴向刚度，就可提高整体抗弯刚度，减小弯曲变形，控制楼层最大层间位移角。

3.3剪力滞后效应“剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象，小至一个构件，大至一栋超高层建筑，都会有剪力滞后现象，具体表现是:在某一局部范围内，剪力所能起的作用有限，所以正应力分布不均匀”［3］。剪力滞后效应会降低整体抗弯刚度;如果要减少剪力滞后效应，应加强结构体系整体性特别是加强关键竖向构件(或筒体)之间的连接。

3.4结构抗侧力体系布置原则经过4.1～4.3的分析，结构布置原则如下:①找出关键位置的竖向构件并予以加强(提高整体抗弯刚度，原理类似于加强工字钢的翼板)。②尽量对齐纵、横向墙置，加强整体性，减小剪力滞后效应(原理类似于设计工字钢的腹板)③对抗侧力刚度帮助不大的构件以承受竖向荷载为主来设计，以合理低限设计结构断面，减轻结构自重。通过加强关键位置的竖向构件和减小剪力滞后效应形成高效抗侧力体系，从而实现以较小代价达到结构需求的抗侧刚度的设计目的。另外，从建筑使用功能的角度出发，剪力墙布置做如下建议:①优先考虑楼、电梯井，分户墙位置，可减少被转换的概率。②布置在楼、电梯井尽量形成筒体，筒体内墙从底部开始就采用最小断面至顶，降低建筑公摊。

4结构体系的布置要点与结构计算模型、参数的处理

4.1布置要点

4.1.1板式住宅

X向:利用周圈凸窗设计高连梁、提高整体刚度。Y向:南北向离刚心较远位置设置厚墙、大断面柱(如图7中涂黑部分的竖向构件)，利用楼电梯井形成筒体;加强南北向连接;尽量对齐剪力墙。

4.1.2规则点式住宅

建筑外周圈剪力墙体通过凸窗位置高连梁围成筒体，内部楼电梯间围成筒体;加强内外筒体连接。

4.1.3不规则点式住宅

建筑外周圈剪力墙体尽量满布，周圈凸窗位置均设计为高连梁;离刚心较远位置设置筒体并适当加厚墙体(如图9中涂黑部分的竖向构件)。

4.2结构计算模型中部分构件、参数的处理。

4.2.1连梁:计算模型处理方式分两种，墙上开洞方式和按普通梁方式，按墙上开洞方式输入计算则软件一般按壳单元处理，按普通梁方式输入则软件一般按杆单元处理，前者的力学模型更贴切实际情况，整体性比后者大甚至大很多，因此在结构计算模型中连梁尽量按墙上开洞方式输入。

4.2.2连梁刚度折减系数:风荷载工况下取1.0，地震工况取0.5～0.7。

4.2.3带边框柱剪力墙:传统软件将剪力墙作壳单元处理(不考虑面外刚度)，边框柱作杆单元处理，在承受垂直于剪力墙方向弯矩时未考虑剪力墙的有利作用而全部由边框柱承担，会造成边框柱设计不合理，解决办法是读出内力手算复核或采用能考虑剪力墙的有利作用的软件。

4.2.4位移比对层间位移角的影响:当楼层层间位移角不满足规范要求时，不要盲目去做加法，应该分析是由于整体刚度不足造成还是扭转造成，如果是扭转造成则调整刚心位置去解决，如果是整体刚度不足(位移比已很小)则应再加强整体刚度。

5竖向构件的设计与优化

在主体结构的砼用量中，板式超高层住宅剪力墙所占的砼体积比例一般在2/3左右，点式超高层一般也占到50%以上，同时剪力墙中边缘构件的用钢量又占到整个剪力墙用钢量的2/3左右，因此整个结构体系设计是否经济重点在于剪力墙以及其边缘构件的设计是否合理;剪力墙在设计中注意问题如下:

(1)多布长墙少布短肢墙，在优化墙体时先考虑优化墙厚，后考虑优化墙长;设置的厚墙、端柱在通过了层间位移角最大楼层后应及时收断面。

(2)在结构电算模型初步定案后，应在图中画出边缘构件范围并推敲其合理性，修改完成后再反馈到电算模型中。

(6)端柱的含钢率较剪力墙高，如结构经济指标要求较高，则要把端柱断面设计至合理低限。

(4)组合墙、边框柱、端柱应按照合并的组合墙截面进行配筋。

(5)在约束边缘构件区域，计算体积配箍率时考虑墙身水平筋伸入边缘构件作箍筋，优化配筋同时提高墙体的整体性;在构造边缘构件区域，暗柱箍筋除采用封闭箍外，内部采用拉钩隔一拉一，在优化配筋的同时使其与约束边缘构件区域承载力有所差别，形成多道防线。

6结构经济指标、结构的建筑适用性评估

在结构初步设计阶段，结构体系定案后应及时评估结构的经济性和适用性，避免后面返工:

6.1结构经济性评估在地震烈度7.5度，风荷载较大地区，建筑物高宽比以及结构的规则性对结构经济指标的影响较大，以上三栋建筑的砼单方指标比值为1:0.72:0.89;钢筋单方指标比值为1:0.78:0.92;三个项目的经济指标均在可以接受的范围内。

6.2结构对建筑空间的适用性评估

(1)板式住宅:除少数北面外墙较厚外(500～600mm)，其余墙体厚度在第3层以上均不大于200mm，除凸窗外，梁高不大于450，梁宽不大于200，在高宽比超规范很多、水平荷载很大的地区达到了结构与建筑在使用空间上的基本和谐统一。

(2)规则点式住宅:除底层墙厚300～400外，标准层以250，200厚度为主，除凸窗位置外，其余主梁高不大于570;满足建筑要求。

(3)不规则点式住宅:除底层及三个控制弯曲变形的角部墙厚为300～400外，标准层以250，200厚度为主，除凸窗位置外，其余主梁高不大于570;满足建筑要求。

7结论

本文以三栋具体的超高层住宅建筑为例，总结出厦门杏林湾这一水平荷载较大地区超高层住宅结构设计的流程：

(1)在水平荷载大、高宽比大情况下，通过加强关键位置竖向构件和减小剪力滞后效应形成高效抗侧力体系，实现以较小代价达到结构需求抗侧刚度的目的。

(2)通过第(1)点布置出合理的结构体系后，还应在结构计算模型、电算参数的处理方面抓住重点，使其符合实际情况;最后落实到具体的每个结构构件的设计上来。

(3)板式超高层住宅因其大开间、小进深的原因在采光通风方面有着天然的建筑优势，但其结构造价是最高的，适用于高附加值的项目;规则点式结构造价是最低，但在沿海地区与板式比较具一定建筑劣势，适用于高容积率项目;不规则点式则介于上述两者之间。

第2篇：高层住宅结构设计范文

关键词：高层住宅；建筑结构；抗震设计；要求；原则；问题；要点

高层住宅建筑在如今的城市当中已经变得越来越普遍，高层住宅建筑的抗震优化设计也变得越来越重要，特别是在我国的一些地震的多发区域，抗震的优化设计变得更加重要。如果不能设计出抗震合理的高层住宅来抵抗地震灾害，将会对人们的生命财产造成巨大损失。所以高层住宅建筑的抗震优化设计仍是我们设计之中要首先面对的迫切任务。

一、高层住宅建筑结构设计的基本要求

随着我国社会的进步和经济的飞速发展，对于高层住宅建筑的要求越来越高，人们要入住的住宅不在只满足抵抗地震的安全性方面，也对高层住宅提出了其他方面的要求。

（一）满足结构安全性

高层住宅建筑要能够入住的必要条件首先是结构安全性，只有高层建筑结构具有了足够的安全性，人们才能放心的入住进去。一个没有结构安全性的高层住宅建筑是不能满足人的入住要求的。结构安全性是房屋能够入住的基本条件。

（二）满足舒适性和耐久性要求

高层住宅在实行商品化后，成为了人们的消费品。高层住宅建筑有着充足的使用寿命，其次人们对于住宅的选择除了安全性，还取决于舒适性。设计合理的住宅建筑，例如住宅的灵活分区和面积的合理利用将使人们的居住生活变得更加舒适。房屋的舒适性是人们选择房屋第二点要注意的地方。

（三）满足经济性的要求

开发商要想在高层住宅上获得更大的利润，必须通过合理的设计来节约成本。在满足安全性的情况下，最大限度优化结构设计及结构布置，在设计上做到布局良好、外形美观，质量上乘。在材料的选择上，应选择高强度、自重又比较轻的材料。所选的材料首先必须满足有关规范要求。在房屋建设过程中应尽量避免材料的浪费，只有这样才能取得更高的经济利益。

二、高层住宅建筑设计优化的原则

在高层住宅建筑的设计优化当中，在满足相关的规范和规定时，根据建筑的实际情况重新进行优化设计，必须遵循下面三项原则：第一，在优化设计以后，建筑结构仍然能够正常使用。第二，建筑仍然有充足的安全性，使人们能够放心的入住。第三，保持建筑结构的合理性，具有合理的刚度，关键部位要进行有效的校核。

三、高层住宅建筑结构设计中可能出现的问题

（一）建筑地点选择的不合理

由于人口数量的增加，人口密度越来越大，对房屋的需求量越来越多，也导致可供选择的土地空间越来越少，如果不选择有利的场地和地段，可能会对人民群众的生命财产造成威胁。如高层住宅选址选在抗震不利，容易发生地质灾害和地震次生灾害的地段，这些地方的高层住宅建筑由于地质条件较差，处于抗震不利地段，且宜发生地震次生灾害，导致房屋抗震能力差，不具有良好的结构安全性。

（二）建筑材料选择的不合理

在地震多发的地段经常由于材料选择的不合理，导致地震发生时，房屋的抗震功能不能得到很好的发挥。我国的建筑结构主要以钢筋混凝土和钢结构为主，有较强的刚度，在材料选择上要根据实际情况选择出最合理的材料。

（三）人们对于高层住宅建筑结构的抗震设计并不重视

一些地方由于不会发生地震或发生较高级别的地震，不会引起人们的重视，人们不会在抗震设计上投入过多的精力和财力。但是可能由于其他原因引起房屋的震动，造成不必要的损失。还有的设计人员忽略对建筑的抗震设计，从而导致房屋的安全性降低，不能满足人们入住的要求。在高层住宅建筑进行施工时应实施相应的监督，避免出现一些不安全的建筑住宅而浪费土地资源。

四、高层住宅建筑的抗震设计要点

（一）建筑形体及其构件布置的规则性

在进行高层建筑结构设计时，必须满足抗震设计的要求。高层住宅建筑必须进行合理的设计，保证建筑物有充分的抗震能力。建筑设计应重视其平面，立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响。设计的高层住宅建筑要做到平面对称均匀，避免上下刚度突变。宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免侧向刚度和承载力突变。只有这样合理的设计才能满足高层住宅的抗震设计要求。

（二）建筑抗震选址规划

高层住宅建筑的场地选择也尤为重要。选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况，工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利，一般，不利和危险地段作出综合评价。对不利地段。应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲乙类建筑。不应建造丙类建筑。选择地质条件较好的地段不仅能降低地震到来时对建筑物的损害，还有利于降低工程造价。

（三）建筑材料的选择

高层住宅建筑在实施建筑时，材料的选择也十分重要。在选择材料上要在相关的规定和规范允许的前提下进行选择，充分考虑材料的安全性和变异性。使高层住宅建筑能够有足够的安全性，让住户能够放心的进去居住。选择的材料在满足使用的前提下，应尽量选择高强度，自重轻的材料。在建筑过程中应避免材料的浪费。只有这样才能保证高层建筑的安全性，并且能够使经济效益最大化。

（四）建筑结构形式的选择

建筑结构应采用抗震性能化设计，使设计能够有充足的变形能力来满足地震到来时的变形要求。在地震较为严重的地区可以采用隔震和消能减震设计来抵抗地震带来的危害。通过控制结构的刚度，来消耗地震能量，减轻地震反应。也可以通过提高结构阻尼，进而提高结构的耗能能力，减轻地震作用。

五、结语

综上所述，随着我国社会的进步和经济的发展，越来越多的高层住宅建筑出现在人们的视线之中，而高层住宅建筑结构的抗震优化设计也成为设计当中相当重要的一部分。在设计时应保证高层建筑结构的合理性，同时结构应具有足够的强度和良好的抗震能力。应选择有利的建筑场地和实用经济的材料。从整体上和实际情况进行分析，从而最终选择最合理的设计方案，满足各方面的要求。

作者:于建勋 单位:甘肃省张掖市建筑勘察设计研究院

参考文献:

[1]谢邦煜，杨慧.高层住宅建筑结构的抗震优化设计[J].科技资讯，2012，17：76

第3篇：高层住宅结构设计范文

多高层钢结构住宅由于其所采用的建筑材料、适用范围和产业化的特点，使其建筑设计方法与于普通意义上的钢筋混凝土和砌体结构建筑的设计有较大的不同。其自身的特点要求其建筑设计方法应该满足三个方面的要求。其一，以钢结构作为主要的结构材料，其建筑设计应充分发挥钢结构强度高、刚度大的特点，尽量采用大空间的布局方式，保持室内空间分隔的灵活性，在满足近期不同使用需求的情况下，还可满足远期改造的要求其二，由于其适用范围为多高层住宅，其建筑设计必须符合多高层住宅设计的特点，一方面必须满足住宅设计的相关规范要求，另一方面，必须满足当前和日后市场对住宅设计的舒适性和审美要求其三，钢结构住宅设计应该符合产业化的特点，建筑设计应执行标准化、多样化的特点，积极采用新技术、新材料，以促进住宅产业化的发展。

2．多高层钢结构住宅体系

我国目前多高层钢结构住宅常用结构选型及施工工艺我国目前所进行的多高层钢结构住宅设计和建设，虽然并不是完整意义上的产业化住宅，但其在结构系统选择，楼板及外墙围护系统的设计与具体施工工艺方面都是以国内成熟的技术经验为基础，同时对钢结构住宅具有较强的适用性。当前的建筑发展水平，是钢结构体系建构的基础。同样，建构合理适用的多高层钢结构住宅体系，必须对这些问题进行分析。

2.1常用结构系统

目前，国内进行多高层钢结构住宅建设所采用的结构体系主要分为四种：纯框架形式，框架支撑形式，型钢混凝土组合形式，钢框架一混凝土抗震墙形式。对于纯框架形式，梁柱材料采用型钢，通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装。框架支撑形式同纯框架形式类似，只是由于抗震需要，在主体结构两个主轴方向布置斜撑，钢斜撑与型钢柱和梁连接组成竖向抗侧力析架，从而取代传统的混凝土剪力墙，安装方式同样采用焊接或螺栓连接。型钢混凝土组合形式的特点是在钢骨架梁柱外侧另外浇筑一层混凝土，新浇筑的混凝土不仅起到结构作用，同时有助于解决主体结构的防腐、防火问题。钢框架一混凝土抗震墙形式，外部梁柱系统采用型钢，同样通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装，内部核心筒或剪力墙采用现浇方式施工，通过预埋构件同钢结构框架相连接，共同组成结构系统。

2.2常用楼板系统

钢结构住宅所采用的楼板系统主要分为两种叠合式和整体现浇式。叠合式楼板的具体施工工艺较多，可以采用轻型混凝土预应力板材，作为底部模板，现场再浇筑若干厚度的混凝土，形成叠合楼板也可以采用压型钢板衬底，现场再浇筑混凝土。这种施工工艺可减少现场部分湿作业，有利于产业化的生产和施工。整体现浇式楼板的施工方法与普通的非钢结构的住宅相同，设计与施工都非常成熟。

2.3常用外墙围护系统

相较于梁柱和楼板系统，外墙围护系统的设计与施工都更为复杂。从具体的施工工艺分为填充和外挂两大类。填充类常用的材料为砌块和轻质墙板，内嵌至梁底或楼板底部形成护系统。外挂类多采用轻质墙板，按尺寸的大小可分为大板和小板，安装在梁柱和楼板外侧，形成围护系统。砌块填充类的设计与施工较为简单，应用也很广泛，挂板类的围护系统则较为复杂，通常情况下，建设方往往会委托专业公司进行设计，同前期的建筑设计难以有效协调。

3．钢结构住宅体系的设计

3.1结构分段优化设计

按照体系化的设计方法，钢结构住宅使用的结构构件尺寸，是应该在相关的适用结构材料列表中选用。举例而言，需要建造一栋六层高的钢结构住宅，那么通过查表就可以得到它所需要的结构构件的具体尺寸，而不是再通过单体的结构计算得到结果。而这样的适用结构材料列表的建立则是建立在整个体系的结构优化的基础上。体系的结构优化同一般意义上的结构优化最大的区别在于其需要适用于大批量建造的建筑，而不是针对某一个单体建筑，因此，其结构优化的目的也不能用单一的经济指标来衡量，而需要考虑整个体系的综合效益。对钢结构住宅体系结构优化影响较大的因素有以下两点体系的整个经济性因素并不仅仅是建造一栋建筑的成本，它还包括工业生产的成本，运输的成本等因素。体系所需要的结构构件是由工业化生产的，其产品种类只有尽可能的减少以达到标准化的要求，这样才能发挥工业化的优势，降低生产的成本。

钢结构住宅的构件是通过现场安装，过多的构件种类会导致施工过程繁琐，增大施工难度，使得钢结构建筑节约工期的优势无法发挥。由此，钢结构住宅的体系结构优化不能以用钢量作为衡量优化的单一指标，而应该优先考虑建筑部、构件的通用化应用和多样化组合，从而使体系的综合效益有效发挥。举例而言，为保证整个体系的简便易行，将一层的住宅所需要的结构构件归为同一种类，为满足结构的安全性要求，结构构件的尺寸是按照层住宅的要求进行结构设计，同样的构件在体系中会应用于层的住宅。

对于高层钢结构住宅而言，其结构优化则较为复杂一点，高层住宅底层的结构柱和梁，以及楼梯核心筒剪力墙的厚度均会和上层的相应构件结构要求不同，在垂直方向上进行优化是必要的，如某层钢结构住宅，可以在垂直方向分段进行优化，以四层为一个标准单元，承重构件逐次减小，上部的结构构件优先选用在多层住宅中应用的结构构件，住宅的结构相对简单，这样的优化还是可行的。

3.2模块化设计

在体系化的建筑设计中采用模块化的设计，即尽可能的将建筑中的不同构、部件进行优化组合，形成相同的单元，以利于工业化的生产和安装。在普通的住宅设计中，通常情况下最小的模块化单元是以套型为最小单位，体系化的要求不仅仅需要套型的简单一致，同时模块的外部尺寸应尽量满足模块间平接、错接、对称连接、凹凸连接等多种拼接的可能性拼接处构件的定位应有利于模块间的衔接，并满足拼接后结构的合理性和建筑平面变动的可能性。

如图套型所示住宅房型模块化设计与模块拼接示意，仍是以套型作为最小的模块，但中的标准单元模块通过设计的优化，不仅仅考虑了对称拼接的可能，同时在凹凸拼接，错接等不同的拼接方式上，都具备较强的可行性。从而在套型拼接上，突破了以往单元式呆板的组合方式，具有较强的灵活性，为建筑造型及空间构成提供了多重的选择。模块化的设计作为一种设计方法，其目的是将体系的灵活性得以充分的发挥。在具体的项目设计中，在建构模块的同时，需要根据具体的项目情况，因地制宜的灵活应用。

4．钢结构住宅体系的创新思考

任何的建筑体系都具有自身独特的特点，其适用性也会根据具体的情况而发生改变。在前面所述的多高层钢结构住宅体系的阐述中，此类的多高层钢结构是一种重型的钢结构体系，采用的结构系统为框架结构或者框架一抗震墙布置方式，从建筑空间的角度来分析，虽然它便于创造大开间的空间模式，但却难以处理较为复杂的空间细部。由于采光、通风的规范要求，住宅平面往往会出现较多的凹槽，采用重型的钢结构体系来处理这样的问题，其代价较高。如果采取另一种结构形式，即剪力墙的结构布置方式，则可以突破框架结构的缺点，更加灵活的进行空间划分。同时，由于重型钢结构的运输成本较高，对于交通状况不佳的基地，工厂化生产的便利就会给运输的困难所抵消，无法发挥整个建筑体系的优越性。

总之，住宅产业化是社会发展的大势所趋，多高层钢结构住宅的发展也必然会产生巨大的经济和社会效益。虽然在其成长过程中出现较多理论和实践问题，相信最终会得以解决。具有时代特色的多高层钢结构住宅体系必然会走向成熟。

参考文献：

1．张庆风，张小玲，钢结构住宅设计和施工技术[M]，中国建筑工业出版社，2003

2．刘锡良，国外建筑钢结构应用概况[J]，浙江建筑，2001

3．金磊，钢结构建筑在我国发展看好[J]，中国建材报，2002

4．刘军，赵元祥等天津市钢结构试点住宅设计探讨[J]，上海钢结构住宅研讨会，2002

第4篇：高层住宅结构设计范文

关键词：钢筋混凝土；结构设计；住宅

1 高层住宅钢筋混凝土结构设计基本形式

1.1 框架一剪力墙结构

在框架结构中布置一定数量的剪力墙就组成了框架一剪力墙结构。它是高层住宅中应用比较广泛的一种主体结构型式。其特点是平面灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。

1.2 大开间剪力墙结构

随着时代的发展和人们生活水平的提高，原来建造的小开间剪力墙体系住宅在建筑功能上的局限性变得日益明显。从强度方面看，小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥，并且过多的剪力墙布置还会导致较大的地震力，增加工程费用，另外，由于结构自重较大，也增加了基础的投资，因此，大开间剪力墙应运而生。承重墙的开间达到4.5m～7.5m，进深达到7.5m～11m，室内一般无承重的横墙和纵墙，可以按照住户的不同要求灵活分隔，随着家庭的变化还可重新布置。

2 高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点

2.1 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。

2.2 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。

2.3 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标

与低层住宅不同，结构侧移已成为高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。随着房屋高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，结构的顶点侧移一般与房屋高度H的四次方成正比。在设计高层住宅时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要有足够的抗侧移刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为：（1）过大的侧移会使人不舒服，影响房屋的正常使用。（2）过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。（3）过大的侧移会使结构产生附加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。

2.4 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，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。

3 框架结构方案构思时应注意的问题

在设计人员进行钢筋混凝土框架结构设计之前，要先做好一定的工作准备，根据不同的材料和要求，综合全面考虑，以保证设计方案的科学性、合理性、经济性和可行性。一般在进行框架结构方案构思的过程中，需要注意以下几点问题：

3.1框架结构的传力路线应简捷明了。一般来说，在相同的荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能越高，所耗费的建材也就越少。

3.2从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量保证柱网按开间等跨和进深等距（或近似于等距）布置，这样可以相应减少边跨柱距，也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距，可以使各跨梁截面趋于一致，从而提高结构的整体刚度。

3.3结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。

4 高层住宅钢筋混凝土框架结构设计对策

优化设计的方法：当前，在无成熟的优化设计分析软件的情况下，主要是应用高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断地进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。对于同一高层住宅方案，可以有许多不同的结构（包括基础）布置方案；确定了结构布置的高层住宅物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的；高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等，这些问题目前计算机是无法完全解决的，都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。

5 结构计算与分析

是否能准确高效的对工程进行内力分析并按照规范的要求进行设计和处理是决定工程设计质量好坏的重要环节。随着新规范的陆续颁布和实施，对于结构的计算和分析进行了调整改进，设计人员也应对这一阶段工作常见的问题有一个清晰、准确的认识。①选择合适的整体计算软件根据结构类型和计算软件模型的特点选择合适的整体计算软件，确保对计算结果的合理性、可靠性。②是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数，已列为强制性条文，需特别注意。③振型数目是否足够。在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。④多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照新规中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。

6 结束语

钢筋混凝土作为结构材料在工业文明的潮流下广泛得到应用，因为其本身的材料特性优于其他结构材料而在房屋建筑和土木工程中也得到空前的应用和发展，而后相继在材料、设计方法、制作工艺、施工技术等方面也大显身手。

参考文献：

[1]栗献增.钢筋混凝土框架全过程分析[J].山西建筑，2011，（01）.

第5篇：高层住宅结构设计范文

摘要：近些年，在我国飞速发展的轻型钢结构住宅是我国建筑住宅研究和发展的主要方向。然而，此结构的设计方法、结构、经济指标等设计人员都不是非常的熟悉，所以，只有建设更多的轻型住宅示范楼才可以大力推广此施工技术。本文结合作者多年的设计经验，重点对当前我国发展轻钢住宅的现状与其轻钢住宅的好处进行了深入的探讨和分析，同时找出了轻钢住宅在建设过程中存在的诸多问题，并对轻钢结构住宅发展的方向进行了详细的阐述。希望可以为同行提供一些借鉴。

关键词：轻钢结构；设计应用；现状；问题；发展

1 当前我国发展轻钢住宅的现状

到目前为止，轻型钢结构在我国已有20年的发展史，尽管说起步不是非常晚，但是，因受经济、技术、思想意识等的影响，从而阻碍了轻型钢住宅的顺利发展，现如今，利用轻型钢结构的住宅所占的比例仅有5%。

近年来，我国加大了对轻型钢结构住宅建设的指导与支持，因此，轻型钢结构住宅技术发展越来越快，完全具有发展轻型钢结构住宅的基础。和传统的住宅施工相比，工期大大缩短了，同时抗震性增强了，减少了烧砖对土地资源的破坏。

现如今，我国钢结构的年终总产值是600亿元，并且每年都在以25%的速度持续增长。虽然我国钢铁的总产量位居世界前列，但是，钢材在建筑行业使用的比例却远远低于西方国家。

2 建造多层轻钢结构住宅的好处

2.1 不仅自重较轻，而且抗震性能非常好

选用高效、轻型、薄质材料，那么构件截面的性能较好，而且，承载能力较大，刚度大、抗震性能良好。除此之外，还可以节省很多的建筑材料，降低运输与安装费用。由此看来，对于那些地质条件较差、不方便运输的地区，其优越性非常的明显。

2.2 造型简洁、净使用面积增大

因钢材的强度较强，所以，能够提供更大的柱网布置，如果充分考虑楼板的组合作用，那么要尽量使用组合梁，因为这样能够增加净高。可以说，轻型钢结构住宅比较开放，所以，为设计师提供更大的设计空间，同时又为用户提供了更多分隔室内空间的可能。

2.3 安装方便，工期较短

和传统住宅建设相比，轻型钢结构的安装非常方便，这样一来，工期也会大大缩短。同时，确保了轻型钢结构的质量符合国家相应的质量标准要求。

2.4 建设速度较快，建筑质量大大提高

轻型钢结构在生产与使用过程中，其原材料和能源消耗都非常少，相应的阐述的垃圾、噪音等有就很少，是一种绿色环保结构，有很强的重复性与可循环性。

3 轻钢结构住宅存在的诸多问题

3.1 缺少完善的钢结构住宅规范要求

现如今，我国的建筑标准规范都是根据近几十年来所使用的结构体系来编制的，可以说，规范中并没有涉及到轻型钢结构住宅体系的规定，因此，有些设计指标并不能满足现有的规范要求。有条文规定，我们现在不使用2毫米及以下的钢材制作承重结构，而国外使用的壁厚为0.8—1.6毫米的轻型钢材，在我国并没有对此结构体系的受力情况、安全性等的理论依据，同时，也没有与之相对应的实验数据，那么，当前我国并没有对轻型钢结构住宅体系有明确的规范要求。此种和规范要求不衔接的情况，导致轻型钢结构在工程建设与竣工验收等阶段，都会遇到更多的问题。

3.2 设计观念比较落后

在我国，传统的混凝土建筑都是首先进行建筑设计，然后进行接结构设计的模式来设计。然而，轻型钢结构建筑因建筑材料的性能，再加上，先进的设计技术，因此，可以将轻型钢结构实现一体化设计，也就是说，共同完成建筑设计和结构设计。现如今，国外的轻型钢结构都是根据这一设计理念设计的，但是，在我国很多轻型钢结构建设企业仍然在按照传统的建筑设计理念来设计。如果按照传统的设计理念来设计轻型钢结构，那么不仅在结构上难以表现建筑风格，而且也破坏了轻型钢结构的原有建筑特色。

3.3 保温与节能问题没有得到解决

由于钢质材料的传热系数较大，而且热量散热又非常快，极易出现冷桥，所以，建筑保温与节能成为轻型钢结构住宅所要解决的首要问题。和传统的混凝土建筑住宅的保温方法一样，轻型钢结构的保温也有内保温与外保温两种方法。外保温指的是要在墙柱中填充大量玻璃纤维，与此同时，在墙外侧粘贴一层保温材料，这样一来，便阻断了墙柱到外墙板的热桥。内保温指的是在外墙内表面层中加入保温层，在加入石膏板，这样，便形成了一硬质面层。不管采用的是内保温方法还是外保温方法都会大大提高墙体的保温性。

3.4 建筑防火问题

由于钢质材料耐火性能较差，因此，对轻型钢结构材料应该进行抗火设计，或者是采用防火措施加以保护。当前最常见的防火措施有：涂防火涂料法、隔离法、包裹法、膨胀漆覆盖法四种。利用上述四种方法之一，都能使刚才的抗火时间达到两个小时。然而，对于轻型钢结构来说，最主要的是防火技术的应用，其具体的做法是：在墙的两侧和楼板部位贴防火石膏板，其最大的防火时间为1小时。除此之外，墙柱间填充的玻璃纤维也具有防火的作用。

3.5 建筑的隔音效果差

现如今，建筑的隔音问题成为了当今社会关注的焦点问题。其声音的传播主要有两种形式，即空气传播与固体传播。根据我国的相关规定，其建筑的最低隔音标准是40分贝。然而，在轻型钢结构住宅中，在内外墙之间填充足量的玻璃棉，这样一来，便阻断了空气传播；采用有效切槽的构造，能够降低楼层的固体声传播。

4 未来轻钢结构住宅发展的方向

4.1 建造一些试验工程，引进先进的生产技术

假设没有足够的建造量，那么我们也不能编制出一套完善的轻型钢结构规范，如果没有相应的技术规范要求，那么此技术就不会非常顺利的发展下去。尽管我们通常都会重点强调严格执行相应的规范要求，但是，技术标准与规范的发展都远远落后其技术的发展。所以，必须要建造一批试验工程，只有这样，才能更好的发展此技术。

4.2 进一步完善轻钢结构住宅的规范要求

现如今，因我国轻型钢结构的标准体系、技术条件等存在一定的差异，甚至其管理方法与部门分工都有很大的不同，使轻型钢结构难以发展。现如今，我国建设的科研单位、高等学校。企业等一同编制轻型钢结构的规范要求，待颁布标准后，将很快改变无技术标准可依的局面。

5 结语

总而言之，轻型钢结构在我国仍然处于发展阶段，目前还有很多的问题需要我们进行研究和解决，而轻型钢结构体系完全符合我国的发展要求，特别是对建设小康社会，有较好的发展前景。近几年，在我国发展非常迅速的轻型钢结构住宅是我国建筑住宅研究和发展的主要方向。但是，因此结构的设计方法、结构、经济指标等设计人员都不是非常的熟悉，所以，只有建设更多的轻型住宅示范楼才可以制定出相应的技术规范要求，才能使此技术顺利的发展下去。

参考文献

[1]翟红.我国门式刚架轻型房屋钢结构的发展概况[J].科教导刊,2011(33).

[2]王红伟,李丹.门式刚架轻型房屋钢结构设计施工技术研究[J].中国新技术新产品,2011(13).

第6篇：高层住宅结构设计范文

关键词:小高屋住宅 结构设计 剪力墙

中图分类号:TU973 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0075-01

近年来,随着国民经济的增长和人民生活水平的提高,我国的建筑工程得到了迅速发展。居民居住面积和舒适度不断提高的同时,不断增加了小高层建筑的数量。面对雨后春笋班涌现的小高层建筑,如何在住宅设计中体现出更加经济合理的结构方案是结构设计中的关键问题。本文结合实际经验,谈谈小高层住宅结构设计的几个问题。

1 结构选型

1.1 结构的简单性和规则性。

《建筑设计抗震规定》和《建筑结构高层规定》对于结构的简单性和规则性提出了很多限制条件。结构的简单性指在地震作用下应具有明确直接的传递途径,规则性质建筑应采用规则的平面布置。简单的结构能对结构的计算模型、位移和内力进行分析,能够可靠地估计结构的抗震性能。平面布置的规则、均匀可以使建筑物以直接和较短的途径传递分布质量产生的地震惯性力,分布协调质量分布与结构刚度,限制质量与刚度之间的偏心;有利于防止较为薄弱的子结构过早出现坍塌和破坏现象。整个结构设计中结构的简单性和规则性问题非常重要。

1.2 短肢剪力墙的设置

受高层住在内部空间限制以及对美观、建筑造价经济合理的要求,对结构体系的要求较高。剪力墙结构即为适应这些建筑要求形成的,短肢剪力墙是一种剪力墙肢较短的结构,它的布置十分灵活,在非地震区和地震烈度较低的地方使用比较经济实用。

1.3 上部结构嵌固端设置

一般来说,小高层住宅都带有一层以上的人防或者地下室,有可能在地下室或人防顶板等位置设置嵌固端。在设计时,需要充分重视并考虑对嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层抗震等级的一致性和刚度比的限制等问题。

2 基础设计

高层住宅建筑的基础设计的质量直接影响后期设计工作的运行,也决定着工程的造价,因此受到工程设计师的重视。基础类型的选择受多种因素的影响,应综合地基性质、荷载特点、施工特点、结构类型等因素进行考虑。目前由于考虑到深埋深度的要求,短肢剪力墙体系的小高层一般都设置地下室,多采用桩、筏等基础形式。在进行基础选型时应做好具体的方案比较分析,选定经济合理的基础选型。如应考虑角桩冲切、桩冲切、墙冲切及板配筋等多方面的因素确定筏板厚度的取值,桩的选型对整个地下室的经济性产生不容忽视的影响。因此,设计人员在进行基础设计时,应综合比较分析确定经济合理的最佳基础形式。

3 剪力墙的设计

3.1 剪力墙的布置

在进行剪力墙的结构布置时应做到均匀合理,使整个建筑物的质心和刚心趋于重合,且保证X、Y两个方向的刚重比接近。避免布置一字型剪力墙结构,若出现一字型则应布置成

h/w>8的长墙;避免露面主梁平面外搁置在剪力墙上,若出现则应在剪力墙的相应部位设置暗柱,当梁高超过墙厚的2.5倍时,应计算暗柱的配筋,转角处应力容易集中,因此转角处的强肢应尽可能长。

3.2 剪力墙配筋及构造

小高层住宅的剪力墙面大量广,应合理控制剪力墙配筋使结构处于安全状态,并保证工程的经济性。以200厚墙体为例,剪力墙一般要求外侧放水平钢筋,内侧放竖向钢筋。配筋应满足计算机规范建议的最小比率,地下部分的墙体不在此范围内,应当别论。地下部分墙体配筋受控于水压力和土压力产生的侧压力,简化计算经常由竖向筋控制,在这种情形下,可在地下墙体的内侧放水平筋、外侧放竖向筋以增大计算墙体的有效高度。按《地下工程防水技术规范》规定地下部分墙体的钢筋保护层应大于50mm,且在设计时应在保护层内增设双向钢筋网片。

3.3 剪力墙的边缘构件设置

按照规范,剪力墙应设置边缘构件。一、二级抗震设计的剪力墙应在剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部设置约束边缘构件,其余的按《建筑结构高层规定》设置构造边缘构件。在进行边缘构造的配筋时应区分剪力墙的类别,普通剪力墙的暗柱配筋应满足最小配筋率的规范要求,短肢剪力墙按《高规》规定并适当加强1.0%～1.2%。

3.4 剪力墙楼层处的暗梁设置

规范中没有对剪力墙结构楼层处的暗梁设置要求,但是楼层墙板交接处设置暗梁有助于加强结构的整体性,设计时不必使用设置太大的断面和配筋。

4 结语

在进行小高层住宅的结构设计时,应在满足安全性、实用性、舒适性及耐久性等要求的前提下,根据房屋的层数、构造特点和平立面体形等设计出合理的结构体系。设计人员需要严格按照规范执行构造要求进行构件的设计,保证结构的安全并降低造价。

参考文献

[1] 高益军.浅析使用高层剪力墙结构应注意的几个问题[J].山西建筑,2008,34(1):65～66.

第7篇：高层住宅结构设计范文

【关键词】高层住宅；结构体系； 结构设计；抗侧力构件；解决措施；

高层住宅结构设计是一项繁重而又责任重大的工作，在进行高层住宅结构设计过程中除了认真执行相关规范和技术规程，还要满足结构的安全性、耐久性、舒适性、经济性的要求。以下就高层住宅结构设计的问题与解决措施进行研究分析。

一、高层住宅中常用的结构体系

1、剪力墙结构。用钢筋混凝土剪力墙（用于抗震结构时也称为抗震墙）承受竖向荷载和抵抗侧向力的结构称为剪力墙结构。剪力墙结构是将建筑物的内、外墙都做成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，故在其自身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（剪力），“剪力墙”即由此而得名。剪力墙墙肢截面高度与厚度的比值大于8，特点是整体性能好，侧向刚度大，水平力下侧向位移较小，并且由于没有梁柱等外露或凸出部分，便于房间布置。剪力墙结构是一种传统、成熟、受力性能良好的结构形式，其缺点是结构墙体相对多、自重较大。综合评价，这种结构形式深受用户和建筑师的欢迎，因而在许多高层住宅建筑中得到了光泛的应用。

2、框架剪力墙结构。框架剪力墙结构是指由普通框架柱与一般剪力墙共同组成的一种结构形式，由框架与剪力墙共同承担荷载。它具有框架与剪力墙共同受力的优点，又能获得较大的建筑空间。但是由于现在建筑平面布置较灵活，框架布置非常复杂，很难形成规则的受力体系，并且随着房间布局的变化，容易产生柱楞和凸出的大梁，影响建筑外观和使用功能。同时，由于多次受力转换，梁板的受力性能受到影响，提高了造价。

3、异型柱框架剪力墙结构。采用异型柱框架剪力墙结构的墙肢截面高度与厚度的比值不大于4，柱肢受力情况复杂。由于对该结构形式的抗震性能存在很多争议，该结构形式也一直没有得到国家规范的承认，在很多地区的应用受限。经过近几年的实验和研究，该结构形式通过了国家抗震规范的审查。规范对这种结构形式的最大适用高度、使用范围、抗震等级、一般剪力墙承受的地震倾覆力矩、墙肢厚度、轴压比、截面剪力设计值、纵向钢筋配筋率、体积配箍率等作了严格的规定。同时，由于结构断面较小，克服了框架剪力墙结构适用性不好的缺点，该结构形式受到了业主和用户的欢迎。但必须明确的是，由于异型柱的断面很小，梁柱节点核心区钢筋密集，施工振捣困难，该结构形式的力学性能和抗震性能被削弱，须仔细计算核心区的相关数据。这种结构形式是我国独创的，主要是为了降低造价。

二、高层建筑结构设计中常见问题

从设计原理及设计方法而言，高层建筑结构设计跟多层结构设计基本是相同的。但是在高层建筑中，要使用更多的结构材料来抵抗外荷载，特别是水平荷载，因此抗侧力结构成为高层建筑结构设计的主要问题，设计时要满足更多的要求。

1、超高问题。随着经济的发展，人们对建筑的要求也越来越高，近年来大中城市出现了较多超高建筑。针对这种情况，新高规根据建筑物的最大适用高度和高宽比将高层建筑结构分为A级和B级，B级高度高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可较A级适当放宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应更加严格。对于超高结构，应采取至少两个不同力学模型的软件计算；应三维模型分析、考虑耦连、弹性时程分析。必要时，宜验算薄弱层弹性变形要更加严格地根据相应的规范和规程进行计算，避免留下安全隐患。

2、短肢剪力墙的设置问题。在新的高规中对短肢剪力墙有了全新的定义，主要是指墙肢的截面高度和厚度比在五到八之间的剪力墙。按照实际的经验和数据，由于短肢剪力墙在强度和结构性能上存在的缺陷，新的规定中对于短肢剪力墙的使用也有了进一步的限制。最为有效的解决方式就是尽量减少或者避免短肢墙在高层结构设计中的出现。对于无法避免的短肢剪力墙，应严格按照规范规定，限制墙肢的适用高度，轴压比和抗震等级等。

三、高层住宅结构设计问题的解决措施

1、控制结构的抗扭刚度不能太弱。《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定：结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比，A级高度高层建筑不应大于0.9。扭转耦联振动的主方向，可通过计算振型方向因子来判断，在两个平动和一个转动构成的三个方向因子中，当转动方向因子大于0.5时，则该振型可认为是扭转为主的振型。当不满足以上要求时，宜调整抗侧力结构的布置，增大结构的抗扭刚度。如在满足层间位移比的情况下，减小某些（中部）竖向构件刚度，增大平动周期，加大端部竖向构件抗扭刚度，减小扭转周期。

2、限制结构平面布置的不规则性避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。抗震设计的A级高度钢筋混凝土高层建筑其平面布置宜简单，规则，对称，减少偏心。结构平面布置必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，力争均匀对称，减少扭转影响。结构刚度不对称也会产生扭转。所以在布置剪力墙时，应使结构均匀分布，令荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转影响。结构刚度不对称产生扭转时，通过增加墙厚来调整扭转效应效果不佳。高层剪力墙结构住宅中剪力墙影响刚度，而剪力墙为矩形截面，惯性矩为Iz=bh3/12，b为墙厚，h为墙长。剪力墙的长度对其刚度影响很大。首先分析哪部分结构刚度大，哪部分结构刚度小，增大刚度对结构有利，还是减小刚度对结构有利，通过增减剪力墙达到结构刚度均匀对称，满足《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条对最大水平位移和层间位移的要求。

3、高层住宅转角窗处的构造处理。近年来随着人们生活水平的日益提高，对居住的环境也提出了更高的要求。因此，房地产开发商们为了住宅通风采光好、视野开阔提出在平面角部设置转角窗。角部墙体开洞，与角部墙体不开洞的剪力墙结构相比，结构整体效应影响颇大，结构的抗侧力刚度、自振周期、地震作用等均有不同程度的差异，角部墙体开洞的剪力墙结构其外墙内力明显增大。开洞的角部各构件扭转效应明显，特别是洞口处的连梁，需配置抗扭钢筋，转角处楼板宜局部加厚，配筋宜适当加大，在转角处板内设置连接两侧墙体的暗梁。

结束语

综上所述，随着科学技术的进步和社会经济的发展，城市化建设进程的加快，现代化的城市到处都是高楼耸立，对于高层住宅的结构设计方案也是层出不穷。文章就结构设计工作中遇到的一些问题，介绍了高层住宅结构设计中基础形式的选择、限制结构的扭转效应、转角窗构造处理等，以满足结构的安全性、可靠性的要求。

参考文献：

[1] JGJ 3-2002，高层建筑混凝土结构设计规程[S].

[2] 熊丹安.21世纪土木工程类专业丛书――结构构造原理与设计（第二版）[M].武汉：武汉理工大学出版社，2003.

第8篇：高层住宅结构设计范文

关键词:高层住宅；结构设计；结构计算

中图分类号：TU241文献标识码： A

前言

高层建筑的出现是科技发展、社会进步、建筑行业提升的重要标志。当前，国家和城市发展越迅速，高层建筑的数量和层次就越高，已经逐渐成为一种社会和行业发展的趋势。在这样的趋势下，高层建筑结构设计工作就显得尤为重要。下文主要结合实例分析高层住宅结构设计。

一、高层结构设计的要点

与多层建筑相比，高层建筑的技术难度更大。目前，我国的很多高层建筑存在体形不规则、抗震防风措施不完善、结构布局不合理等问题，因此，探讨高层建筑的结构设计改良显得更为重要。

1.结构形式。现在的高层建筑设计，通常采用钢结构和钢筋混凝土结构两种形式。钢筋混凝土结构造价较低，材料来源丰富，能浇注成各种复杂断面形状，可组成多种结构体系，耐久性好，防火性高。如果通过合理设计，其负载型也很高，抗震性能较好。但它也有构件断面大、自重大等缺点。钢结构具有强度高，韧性大，结构断面小，自重轻，抗震性能好的优点。而且钢结构构件可在工厂加工，从而有效的缩短现场施工工期。但它也有缺点，如构件用钢量大，造价很高，而且钢结构防火性能差，需要用大量防火涂料，增加了成本和施工周期。相比较而言，在西方国家，钢结构在高层建筑上的应用率更高。而在我国，钢筋混凝土结构及混合结构占了主导。

2.荷载和高度。建筑高度越高，其相应的防震、防风等安全性要求就越高。建筑设计的首要前提就是要保证建筑的安全性。相对于多层建筑，在高层建筑中的设计中，水平荷载力发挥的作用更大。高层建筑自身所产生的重量产生的内力只与其高度的一次方成正比，而由其水平荷载力对结构产生的力量，与建筑高度的两次方成正比。其中水平荷载力主要包含地震及风荷载作用，荷载力的大小与结构的动力性质有关，是高层设计中必须注意的事情。尤其是在地震中，水平荷载力对建筑产生的力量远远大于垂直荷载力产生的力量，因此，越高的建筑，对荷载力的计算就越要精确，从而保证安全。

高层建筑的抗震规范对建筑结构的总体高度有严格规定，尤其在新规范中对超高问题较为重视，除了将原有对高度的限制设为A级高度的建筑外，还增加了对B级高度建筑的规定，所以在具体的结构设计中必须对建筑超高问题加以注意，一旦建筑高度超过了规定的等级，必须对相应的设计进行调整。如果忽略这个问题，一方面可能导致图纸的审核不过，另外也会给建筑施工带来不安全的隐患。

二、高层住宅结构的现状

城市化进程的不断加快，造成城市的住房紧张，房价一路高升，迫使住宅由多层向高层发展，出现了钢筋混凝土框架结构的高层住宅。高层住宅建设经过几十年的快速发展，研制出了高强度的建筑材料，完善了抗震结构体系，创立了新的设计理论，尤其是计算机在结构设计中的应用，为高层建筑的安全设计提供了有力支持。在高层住宅的建设过程中，逐渐形成了框架剪力墙结构或框架简体结构和巨型结构。钢则是这种结构理想的建设材料，因为钢结构具有强度高、抗震性好的优点。但是全钢的结构造价高、耐火性差，这样造价低、承载力强、材料丰富的钢筋混凝土结构便应运而生，加之合理的结构设计，增强了建筑的抗震性能。当然，钢筋混凝土结构也存在着自重大、构件断面尺度大的问题。因此需根据钢和混凝土的特点，设计出更好的结构形式，以获得合理的经济效益和精良的技术。

三、工程概况介绍

本工程为某市一高层住宅结构工程。本工程地上部分为26层，1层为架空层和局部会所，而2层到25均为住宅，其中7层到17层，以及13层到16层为联体结构。地下部分为1层，作为停车场。本工程建筑总高度为76.8m。

四、结构设计

1.高宽比较大的结构布置

由于本工程进深较小，宽度大，在设计中会遇到高宽比较大的问题。本工程的高宽比为76.8/10.7 =7.18，而规范的推荐值仅为5，相差较大。在结构设计中，高宽比涉及到结构整体刚度、抗倾覆能力、整体稳定等指标，通过高宽比可以对这种参数进行间接的控制。为了解决高宽比的问题，一个直接的办法是加大剪力墙沿Y方向的距离。在本工程采取的措施为将外伸部分的楼梯间设置为剪力墙，与中部的电梯井筒形成一个较大的筒体，在电梯侧紧挨着厨房，将其设置成高连梁，同时在结构的两段设剪力墙，这样可以达到提高承载力的目的。在进行结构水平剪力墙设计时，应尽量将其布置成高连梁的形式，这样在建筑物的就会形成剪力墙大筒体的形式，这种大筒体的形式具有较好的抗侧刚度。通过计算结果可知，本工程的结构布置满足规范规定的整体稳定性验算要求，同时基础底面并没有出现零应力区。

2.结构底层转换

本工程中，地层为架空层，需要进行剪力墙的转换，考虑到地层的层高较大，因此决定采用梁式转换的方式。梁式转换具有受力明显等特点，同时经过广泛应用的设计理论，已经相对成熟。本工程结构底部转换选用梁式转换，同时适当增加转换层楼板的厚度，这样可以有效提高整体性。本楼只需要在局部采用梁式转换，因此只需要将转换梁附近的楼板厚度增加到180mm 即可，而其余部位的楼板依旧保持150mm的厚度，同时将本楼层的小梁取消，尽量采用大板。

由于本层仅作为架空层，因此可以在建筑的横向尽量转换墙体，在纵向上留设交通口，这样并没有对本层的使用功能造成影响。总而言之，在进行结构设计时，应尽量让更多的上部剪力墙落地，让剪力墙转换的数量尽可能少，这样可以提高工程的经济效益，同时在确保端部两侧剪力墙完整性的基础上，可以适当增加其厚度，这样可以有效提高结构的整体抗震性能。通过计算结果分析，可以知道转换层上下的刚度比＜2，满足规范规定的要求。

3.立面大开洞处转换处理

本工程在立面上进行了两次大开洞，导致结构在竖向刚度上出现突变，因此对洞口附近的剪力墙，应提高抗震等级，即按一级抗震等级进行设计。对洞口附近剪力墙的约束构件，应适当提高其配筋率，同时增大约束构件的设置范围，将其延伸至顶层。洞口的上下层板应适当地加大其厚度，板内配筋均采用双层双向配筋的方式，应将钢筋延伸一跨，这样可以有效提高连接体的刚度，从而确保荷载能够进行有效的传递。

本工程在连接体处存在平面转折，转角为15°，本工程中短肢墙采用的是T形形式，这样可以有效地对建筑的空间进行合理利用，同时又不会造成转换梁宽带过大的问题。在进行短肢墙设计时，应以尽量使短肢墙截面形心与转换梁截面中心重合为出发点，对短肢墙截面两侧的翼缘与中部的长度进行适当地调整，形心与中心的重合可以使荷载的传递更为简单。

4.转换层节点构造

在转换层处，梁柱节点的受力较为复杂且大，因此需要提高转换梁的钢筋等级，采用Ⅲ级钢进行配筋。由于受到建筑平面的限制，梁顶和梁底的钢筋需要进行弯折，因此应尽可能将主梁的钢筋拉通直锚入柱墙内。由于转换层梁高度和宽度较大，需要在梁截面的中部布置适量的抗裂筋以提高梁的抗裂性能，抗裂筋的数量与箍筋的肢数相同。由于受到建筑平面的限制，短肢墙的形心与转换中心无法重合在一起，得转换梁受到扭矩的作用，因此应采取措施提高转换梁的抗扭性能，在转换梁的两侧沿高度方向设置侧向抗扭筋，拉筋采用封闭箍筋的形式。

四、结构计算分析

1)本工程分别采用SATWE 软件和PMSAP 软件进行计算和对比分析。SATWE 软件中剪力墙采用墙元进行模拟。而在PMSAP软件分析中，能够较为准确地考虑楼板对结构整体性能的影响。本工程抗震设计基本地震加速度值为 0.15g，基本风压按100年一遇进行取值，取为 0.95kN/m2，采用转换层全楼弹性板假定、总刚分析方法。

2)框支梁的设计。在本工程中框支梁的抗震等级为二级。在本工程框支梁上存在剪力墙，因此可以考虑墙体与梁体的共同作用。通过计算对梁的主筋进行配置，同时还应满足配筋率不少于 0.4%的要求。对于靠近柱支座处的框支梁，由于受到的应力集中较大，因此通过计算表明这种部位的梁端抗剪无法满足要求，但是大部分处于支座处的框支梁其截面已位移框支柱的截面内，因此可以不用对其进行调整，保持原设计即可。

结语

综上，文章结合具体的高程住宅结构工程，以转换层结构的实际工程为例，提出了当前带转换层的结构方案布置思路，同时对其采取计算分析，提出设计建议，为同类工程提供参考借鉴。

参考文献：

[1]云传锋.高层住宅建筑结构设计优化[J].中国城市经济，2011．

第9篇：高层住宅结构设计范文

关键词：高层住宅 剪力墙 局部框支

因为建筑功能要求，下部大空间，上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地，而通过水平转换结构与下部竖向构件连接。当布置的转换梁支撑上部的剪力墙的时候，转换梁叫框支梁，支撑框支梁的柱子就叫做框支柱。框支结构，是指结构中较多的竖向抗侧力构件（如砼墙、柱等），因为建筑方面的要求，不能落地，或者在竖向不连续，这就需要通过转换构件来把竖向力转换为水平力并向下传递。转换构件较多的是采用转换梁，上部的柱、墙直接落于转换梁上，从而形成底部的大空间。

结构转换层的分类按结构功能，转换层可分为三类：1．上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架－剪力墙结构，它将上部剪力墙转换为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间。2．上、下层的柱网、轴线改变。转换层上、下的结构形式没有改变，但是通过转换层使下层柱的柱距扩大，形成大柱网，并常用于外框筒的下层形成较大的入口。3．同时转换结构形式和结构轴线布置。即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时，柱网轴线与上部楼层的轴线错开，形成上下结构不对齐的布置。

1.工程概况

本工程场地位于深圳市宝安新中心区宝安体育馆西侧，本工程总建筑面积为206371.86平方米，包括：住宅部分首层架空，转换层以上为24层、26层、27层住宅。本工程设一层地下室和两层车库，建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构的安全等级为二级。其中通过转换构件将上部构件的内力传递到基础和地基，由于转换层上下侧移刚度基本相同，这使得它们的一些特性更加接近抗震墙结构，我们把这种介于抗震规范所讲的抗震墙结构和部分框支抗震墙结构之间的结构形式称为局部框支抗震墙结构。这里所讲的局部框支抗震墙结构除了不落地抗震墙很少以外，还有以下特点：框支柱的数量一般为6个―8个，最多不超过10个。

2.1 抗震等级的确定

本工程转换层以下为框架―剪力墙结构，转换层以上为纯剪力墙结构，是多种形式共存的复杂高层建筑，因而不能像单纯的框架结构或者剪力墙结构那样笼统地确定抗震等级，而应该严格按照规定行为规范的不同章节，有针对性地分别确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级。该工程是属于“框支剪力墙”结构，地上高度79.4米，转换层设在三层楼面（属高位转换）。

2.2剪力墙布置

（1）双向布置剪力墙及抗侧刚度

高层住宅应该有较好的空间性能，剪力墙结构应该双向布置，形成空间结构。在抗震结构中，应避免单向布置剪力墙，并且宜使得两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。另一方面，剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，增大剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置太密，使结构具有适宜的侧向刚度。

（2）竖向刚度均匀

剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大的影响，剪力墙沿高度不连续，将造成结构沿高度刚度突变，所以应要求剪力墙自上到下连续布置，允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或者是减少部分墙肢，使抗侧刚度沿高度逐渐减小。

(3)墙肢高宽比

细高的剪力墙容易设计成受弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。在抗震结构中剪力墙结构应具有延性，当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可以通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的独立墙段，每个独立墙段可以是整体墙，也可以是联肢墙。

（4）剪力墙洞口的布置

剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。因此，布置剪力墙洞口时应满足以下三个方面的要求：规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。同时宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置；对于错洞剪力墙和叠合错洞墙，二者都是不规则开洞的剪力墙，其应力分布复杂，容易造成剪力墙的薄弱部位，常规计算无法获得其实际内力，构造比较复杂。其主要特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，叠合错洞墙比错洞口墙更为不利，设计时应尽量避免。当无法避免叠合错洞布置时，应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构；具有不规则洞口剪力墙的内力和位移计算应符合规程的有关规定。目前除了平面有限元方法外，尚没有更好的简化方法计算。对结构整体计算中采用了杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时，应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断，必要时应进行补充计算和校核。

2.3结构平面布局

工程转换层下部为框架―剪力墙结构，形体复杂，不规则；转换层上部为纯剪力墙结构，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置经过多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过1米，结构偏心率较小。除核心筒外，其余部位剪力墙布置分散、均匀，且尽量沿周边布置，以增强整体抗扭效果。查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.81，各楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均值的比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。

近年兴起的短肢剪力墙结构，有利于住宅建筑布置，又可进一步减轻结构自重，应用逐渐广泛。但是由于短肢剪力墙抗震性能较差，地震区应用经验不多，考虑高层住宅建筑的安全，其剪力墙不宜过少、墙肢不宜过短，可以对短肢剪力墙的应用范围应在设计中加以限制，并采取一些加强措施。

3.1应用范围

高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。设计时应注意：短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构；其次，具有较短肢剪力墙的墙的剪力墙结构最大适用高度应比规范中剪力墙结构的规定值适当降低，7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m；第三，对于B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，即使设置筒体，也不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构；第四，如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不属于这种短肢剪力墙与筒体共同工作的剪力墙结构。

3.2加强措施

对于短肢剪力墙设计中应着重以下加强措施。

（1）为限制过多的剪力墙的数量，在抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩50%；

（2）抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比规范中规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用；目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性；

（3）出于改善延性的考虑，抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7（对一般剪力墙，三级抗震等级时轴压比未限制）；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1；

（4） 对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应调整，其他各层也要调整，一、二、级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，目的是避免短肢剪力墙过早剪坏；

（5）短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%；

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总之，在对高层住宅局部框支结构的设计阶段，应对结构的体系特点有清醒的认识。有针对性的对结构薄弱层、薄弱部位以及由于建筑设计方案可能带来的抗风抗震设计缺陷有宏观的把握，最终制定完善的结构设计方案。

参考文献：

(1)福州大学学报