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高层住宅楼结构设计范文1
关键词：住宅建筑；结构设计；；抗震设计
Abstract: This article mainly through engineering examples, aiming at a high-rise residential building shear wall structure design process to analyzed and discussed key points, mainly described from the structural design and layout, building structure calculation and result analysis as well as structural components such as design elements in detail.
Key words: Housing construction; structural design; seismic design
中图分类号：F416.9 文献标识码A 文章编号
一、工程概述
某高层住宅楼，采用框支剪力墙结构；地上32层（95.9m） ，首层二层为商业，首层层高为4.8m，二层层高4.1m，二层以上为住宅，层高为2.9m；2层地下室，为车库及设备用房，负一层层高5.6m，负二层层高3.8m。三层楼面设置了梁板式结构转换层，设计使用年限为50年，安全等级为二级，建筑物抗震设防类别为标准设防（丙） ；地震分组第一组，抗震设防烈度7度；基本加速度为0.10g，场地类别为二类。
二、结构设计与布置
1、抗震等级的确定
本工程考虑地下室顶板作为嵌固部位，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》 （JGJ3 － 2010）第3.9.3条规定确定抗震等级；框支框架抗震等级为一级，剪力墙底部加强部位抗震等级为一级，非底部加强部位的剪力墙抗震等级为二级；地下一层抗震等级一级，地下二层抗震等级二级；整体结构仍按一般剪力墙结构采取抗震构造措施。
2、转换层结构布置
构件选择转换层可供选择的构件形式有梁、桁架、空腹桁架、箱形结构，斜撑、厚板等。在工程实践中，以转换梁的型式最常见，它设计和施工简单，受力明确，广泛应用于底层大空间剪力墙结构中，本工程经比较后采用了巨型梁转换层结构型式。
3、标准层结构布置
标准层墙柱布置时尽量使结构的刚度中心与质量中心重合，以减少地震作用下的扭转效应，因此把剪力墙均匀布置在建筑物的周边。平面形状变化尤其凹凸较大时，在凸出部分的端部附近布置剪力墙，同时增强边角部位剪力墙的刚度，加大平面远端刚度结合楼梯间及电梯间布置筒形剪力墙，用来结构控制位移，提高抗震性能。并且在布置剪力墙时纵横剪力墙尽量组成L形、T形，在纵横两个主轴方向上使剪力墙刚度基本上一致。在设计过程中，与建筑专业紧密配合，尽量使上部墙体直接落在框支柱或框架转换梁上，而不随便采用次梁转换标准层结构的竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度自下而上逐渐减小，混凝土强度等级由C50渐变至C30，剪力墙厚度由300mm渐变至200mm。
标准层住宅在剪力墙局部开设角窗，削弱了剪力墙结构体系的整体性，针对这一不利因素，在角窗处设置了200mmX1200mm的梁（上翻600mm） ，以提高在地震作用下的结构的整体抗扭能力；除此之外标准层框架梁截面设计为200mmX550mm，内部梁根据使用净高和受荷情况而定，最高不能高于600mm。标准层的核心筒位于平面中心，电梯间开洞使楼面有较大的削弱，结构设计时将核心筒内楼板板厚加厚至150mm，并采取双层双向配筋，以加强其刚度；边角板厚120mm且不小于板计算跨度的1/35，其余板厚不小于100mm且不小于1/35。
三、结构计算及结果分析
住宅采用中国建筑科学研究院PKPM系列SATWE软件计算分析，以SATWE的计算结构为施工图的主要设计依据。
1、振型及周期
住宅计算振型数为24个，计算结果显示抗震计算时的振型参与质量与总质量之比为：X向为96.05%，Y向为96.01%；可见计算时采用的振型数是足够的计算基本周期及扭转因子，空间振型的周期：T1=2.82（Y方向平动系数1.0；T2=2.49；X向平动系数0.98） ；T3=2.18（扭转系数0.98）根据大量工程实例的统计，正常情况下框架剪力墙结构的第一自振周期大概范围为：T1=（0.08 ～ 0.12）n（n为建筑物的层数） ，本工程第一振型的周期约为0.09n属于在正常范围之内按刚性楼板假定进行结构整体计算时，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9。本工程扭转周期比Tt1/T1=0.773，满足规范要求结构的水平位移在规范的允许范围之内，结构的刚度合理。
住宅存在着一定的扭转不规则，即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与楼层平均值之比超过1.2倍，但是其比值较小（＜1.31） ，特别是塔楼部分普遍都小于1.25，最大值都在裙楼。这是由于裙楼处的水平刚度较大，其平均层位移很小，但是由于裙楼质心到端部尺寸很大，尽管扭转角很小也容易造成扭转不规则指标超限考虑到裙楼的层间位移绝对值都很小，层间位移角值比规范限基本小一倍以上，因此，对于整个结构的影响是比较小的。
2、转换层刚度比
刚度比计算选用剪切刚度参数计算，转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比为：X方向γ=1.198，Y方向γ=1.182，转换层上下层侧向刚度比较小；转换层上下层的层间位移角比较接近，在转换层处还是实现了侧向刚度渐变的要求的。
3、动力时程分析
住宅采用SATWE程序进行动力时程分析，对结构进行了补充设计。波形采用mmw－3、lan3－3，lan5－3以层间剪力和层间变形为主要控制指标。与振型分解法结果相比，大部分楼层墙。梁配筋基本一致，说明整个结构的刚度设计合理。设计中对薄弱楼层的配筋采取了加强措施。
四、结构构件设计
1、框支柱
框支柱抗震等级为一级，轴压比不得大于0.6，对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全长加密，且箍筋体积配箍率不得小于1.5%。抗震设计时，规范规定了剪力墙底部加强部位（从地下室底板算起至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的1/10） ，其目的是在此范围内采取增加边缘构件箍筋和墙体纵横向钢筋等抗震加强措施，避免脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。
2、转换层楼板
框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。在上部楼层，外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配；而在下部楼层，由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层处荷载分配产生突变。由于转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务，且转换层楼板自身必须有足够的刚度保证，故转换层楼板采用C45混凝土，厚度200MM，￠10@150钢筋双层双向整板拉通（采用三级钢） 。
五、结束语
综上分析，在建筑结构设计时，除了满足建筑的使用功能的要求之外，还要使结构体系更加合理，应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置，从而满足建筑结构合理的使用要求。
参考文献：
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2010）修订版
高层住宅楼结构设计范文2
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。
高层住宅楼结构设计范文3
关键词：地质勘察；地基承载力；高层
地质环境条件是影响住宅建筑设计的重要因素之一，分析地质因素对住宅建筑设计的影响，探讨地质学原理在住宅建筑设计中的应用，不但具有理论价值，而且对于住宅的建设工作也十分重要。
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。根据高层建筑使用功能不同，可以分为居住高层建筑、工业高层建筑、公共高层建筑等。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。
一、高层住宅楼与地质的关系以及其特点
过去由于构成建筑物的材质与技术手段的制约，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多层建筑。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。
二、地基承载力的特点
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，最后都通过承重墙传给了基础。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。
由于地基土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。
三、地质建材对住宅的影响
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。
四、地震灾对住宅的影响
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，布置建筑时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。
高层住宅楼结构设计范文4
关键词：钢结构 钢结构住宅 设计
1、工程概况
某住宅楼建筑面积6233.2m2，地上13层为住宅房间，地下l层为设备间及停车场。根据使用功能、建筑总平面、建筑面积、建筑朝向、防火防烟分区等多方面的要求，经多次优化进行了本建筑的平、立、剖面设计，每一户住房中的卫生间、厨房、卧室、客厅均有较好的自然采光和通风，均可满足住宅的建筑使用要求。
2、结构设计
2.1 设计资料
设计标高：室内设计标高0.00m，室内外高差0.3m。基本风压：wo---0.35kN/m2。地质资料：建筑场地至地下9in范围内为粉质黏土，地基承载力特征值为150kN/m2。地震设防烈度为7度。
2.2 建筑布置及计算简图的确定
（1）结构体系。根据建筑设计可知，该住宅为地上12 层，地下1层。综合考虑设计资料、建筑功能及受力合理的要求，本建筑采用框架结构体系。（2）计算简图。从结构平面布置图中取出最不利一榀框架，作为该结构的计算模型。（3）截面的初步确定。根据荷载和跨度的要求，框架梁柱承受的荷载都比较大，故在材料选用时应优先考虑强度较高的钢材，本工程主梁和柱子采用Q345B 钢材，材料性能应满足《低合金高强度结构钢}（GB/T1591）的要求。柱采用宽翼缘的H 型钢，梁采用中翼缘的H型钢，据所选梁柱截面可以确定相应截面的
几何参数。
2.3 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。
2.4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。
2.5 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。
3、钢结构设计的特点
3.1 钢材结构的特点
钢材的结构具有以下的特点：（1）强度高，重量轻；（2）塑性、韧性好；（3）材质均匀，工作可靠性高；（4）适于于机械化加工，工业化生产程度高；（5）减少砂、石、灰用量，减轻对再生资源的破坏；（6）环保、可回收再利用，建筑造型美观；（7）密闭性能好，能制成不渗漏的密闭容器；（8）耐热性能好，耐火性能差；（9）耐腐蚀性差。
钢和混凝土容重比：3.4，强度比：210～136。所以刚才较混凝土的重量轻，这样能够便于运输和安装，可跨越更大的跨度。
3.2 高层住宅钢材结构设计的特点
（1）对高层住宅钢材结构的设计时要进行柱网的布置，在设计时可以考虑选取一榀框架单元，对柱截面和梁截面要首先进行初选。框架梁受到竖向恒荷载、竖向活荷载、水平风荷载和地震力的作用的影响。对内力的计算时要采用分层法来进行相应的计算。
（2）对高层住宅钢材结构的设计首先应该要考虑高层钢材的承重结构设计，在对承重结构设计的时候需要分两个方面进行设计，即：承载能力极限状态和正常使用极限状态。在设计的过程中要考虑到构件和连接的强度破坏的承受能力，如果因为疲劳导致破坏或者因为钢材过度的变形不在适合继续承载，钢材的结构将会转变为机动体系和结构倾覆。
4、钢结构设计的原则
钢结构设计的基本原则是：结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全可靠；结构应符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。
（1）梁柱体系
平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接H 形截面钢梁，柱为焊接箱型钢柱。整个结构设计成刚性框架结构，竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计，现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为H 形截面单跨简支梁，设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。
（2）抗剪体系
分析计算表明，在全部水平风荷载和地震力作用下，上述结构体系局部刚度较弱，因此钢框架―支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架―剪力墙结构体系的中间部分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙，来抵抗水平外力的冲击。
（3）楼盖体系
一般各层楼（ 屋） 盖均采用钢筋混凝土楼（ 屋） 盖， 楼板厚度依结构计算定为110mm，140mm。在结构计算中，认为楼盖刚度足够大，符合平面内无限刚性的假定。
5、钢结构住宅设计中应注意的问题
5.1钢结构住宅建筑的设计原则。
（1）发挥钢结构的优势，并避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板。
（2）解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题。特别是在多雨的环境，防腐、防锈工作处理的好坏直接影响到钢结构住宅。
5.2结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则，地震时易损坏，而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。
5.3钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠、并为构件制作、运输、吊装创造条件。
6、结语
钢结构作为一种新型的结构形式，具有自重轻、结构空间大等优点，十分适合应用于高层民用建筑中。同时，钢材具有非常好的延性。抗震性能优于其他任何一种材料，钢结构作为一种承重结构有不同于其他结构形式的独特之处，只是其配套体系有待于进一步开发和完善。随着我国国民经济的发展和综合国力的增强，我国的高层建筑会越来越多的采用钢结构。
参考文献：
[1] 姜学诗；钢结构房屋结构设计中常见问题分析[J]；建筑结构；2003年06期
高层住宅楼结构设计范文5
关键词：高层住宅 剪力墙体系 结构设计
中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
改革开放以来，随着我国国民经济的迅猛发展，建筑业已经成为我国的支柱产业。近年来，在国家城乡一体化统筹发展思路指引下，城市化进程加快，房地产开发如火如荼，其中高层住宅小区占了很大的比例。而目前的钢筋混凝土高层结构住宅以剪力墙结构居多，因此，对于从事高层结构设计的工程师来说，必须能够吸收当代高层建筑结构设计的一些成功经验，并把结构的经济性、合理性与结构抗震的安全性等诸多因素加以统筹考虑，才能很好的与建筑师配合并设计出经济合理的高层建筑结构体系。
1 高层住宅的受力特点与支撑件
对于高层住宅而言，越高所承受的竖向荷载就越大，水平风荷影响也越大，所承受的外力主要就是水平和垂直方向。对于比较低的建筑来说，高度较低，地基面积较大，相对而言所受的风荷及地震影响就相对较小，在高层住宅上，水平荷载产生的倾覆力会很大，设计人员主要考虑的问题是水平荷载，轴向变形及结构延性等方面。
1.1 水平载荷
建筑物的高度达到一定数值后，它们在竖直方向上承载的荷载变化量并不大，所承受的风荷载以及地震作用的水平荷载会呈现一定的规律性，建筑物的结构特性不同，风荷载及地震水平荷载则会随之发生较大变化。
1.2 轴向变形
建筑物越高，竖向荷载越大，竖向荷载越大，连接柱中的轴向变形就会越大，相应的，连续梁的弯矩所受影响就会越大，预制构件的下料长度也会受影响而有所改变，由此可见，在施工时必须计算出轴向变形值，并及时调整下料长度。
1.3 结构侧移
高层住宅的结构设计关键之一是结构侧移的控制，建筑物越高，水平荷载下结构的侧移就会越大，对于建筑物的稳定性威胁也就越大，因此，高层住宅的结构侧移一定要严格控制，以确保建筑物的稳定性。
1.4 结构延性
相对于低层建筑而言，高层住宅的结构柔和性较好，在地震侵袭发生较大震动时，会产生较大的变形。建筑物在塑性变形阶段中对变形能力的要求相对较高，要想保证结构延性，必须在建筑设计中采取一定的措施。
2 剪力墙结构设计的基本原则
剪力墙结构在建筑中主要承担竖直方向重力与水平方向荷载，剪力墙结构的设计既要安全合理，又要考虑经济问题。设计过程中，各种位移限制值都要满足，结构构件中抗侧力构件的作用也要充分考虑到。设计时，剪力墙的数量也要满足位移限制值相关规范的要求，数量应该尽量少，但又不能影响基本振型的要求。建筑中剪力墙结构所承受的倾覆力矩应不小于总数的一半。
2.1 调整楼层最小剪力系数方面的原则
设计中剪力墙结构的布置要尽量减小，大开间的剪力墙结构布置是最好的设计方案，侧向刚度结构可以达到较为理想的状态。楼层间的剪力系数尽量小，但不能超出规范的极限范围，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩于整体总底部承受的地震倾覆力比要小于或等于1:4，这样既可以减轻结构自重，同时降低了地震带来的危害又可以节约费用。
2.2 调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则
规范规定的最大的楼层间的位移在计算的时候，如果楼层地区地震比较频繁，所用的标准值产生的楼层计算可以保留在结构的整体弯曲变形，应该计入扭转变形在以弯曲变形为主的高层住宅中。高层住宅重点考虑的方面就是楼层间的扭转和剪力变形。结构的剪切变形由竖向构件的数量决定，在建设施工中，有足够多数量的构件还是远远不够的，更要考虑构建的布局是否合理，如果不合理，就会产生过大的扭转变形，楼层间的位移就达不到要求。因此，对于高层住宅而言，不能只是以楼层间的位移来确定竖向构件的刚度，而应该尽量减小扭转变形。
2.3 调整剪力墙结构连续超限方面的原则
剪力墙结构的连续跨高比太小会导致弯矩超限及剪力过大，超过规范限度，跨高比一般大于或等于2.5。规范规定，在跨高比小于5的时候，连续梁不能够拆减。跨高比的正确选择，可以很好地避免弯矩及剪力过量，可保持在规定范围内。在结构设计时，如果可以有效合理的用上这些，可以大大降低工程成本。
3 剪力墙结构设计
剪力墙的刚度较大，整体性较好，容易达到承受的荷载要求。设计师主要考虑以下几个方面：
3.1 剪力墙截面的厚度要求
剪力墙厚度尽量小的优点主要是保证剪力墙平面的刚度及其稳定性。当剪力墙相较于墙体平面外面时，相交处可以作为剪力墙的支撑，对于平面外的刚度与稳定性有很好的保证。剪力墙最小厚度确认时，计算依据主要是建筑物层高及无支长度中的较大值。按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200mm；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm。当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时，其底部加强部位截面厚度尚不应小于层高的1/12；其他部位尚不应小于层高的1/15，且不应小于180mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25，且不应小于160mm；非抗震设计的剪力墙，其截面厚度不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25，且不应小于160mm。
3.2 剪力强结构中混凝土强度等级要求
剪力墙中混凝土要求相对较高，等级最少要为C20，如果剪力墙结构中带有筒体与短肢，那么其中的混凝土强度最少要为C25。
3.3 剪力墙结构在进行抗震设计时，构造边缘的构件在剪力墙墙肢中是必不可少的。在非抗震设计中，其墙端部位的构件配置及钢筋配置都要符合相关的规范。
3.4 剪力墙结构设计中要考虑竖向分布时钢筋配筋率的最小值，主要作用就是保证混凝土墙体在受到弯矩较大出现裂缝时不至于立刻达到抗弯承载力的极限，还可以防止斜裂缝出现后发生脆性剪拉破坏。
3.5 剪力墙结构开洞构造设计。若是剪力墙结构中开洞较小，其影响较小，在计算时可不必考虑在内。为了保证剪力墙结构截面的承载力，要在钢筋切断集中处将洞口补足，并且钢筋直径最小要达到12mm。具体施工要根据实际情况，边缘构件的设置根据实际情况。
3.6 高层住宅剪力墙结构体系受到的竖直方向荷载比较大，竖直荷载包括建筑整体的自身重量及楼面荷载产生的影响。由于荷载的存在，竖直方向会产生轴力，使连续梁内出现弯矩。计算时依据的是其受力面积。若是水平荷载，其计算就要按平面考虑了。剪力墙结构计算工作比较复杂且工作量较大，在设计时，要针对不同的剪力墙结构的受力特点进行计算。
剪力墙结构体系是一种抗剪性能较好的结构，设计时要考虑建筑施工的具体情况，设计时应尽量避免竖向刚度突变，确保其刚度。
4 结束语
目前我国城市土地供应紧张与住宅市场需求旺盛的矛盾日渐突出，城市转而向高度要空间的趋势越来越明显，高层剪力墙结构体系在住宅市场也随之大量应用。因而结构设计的合理与否直接影响千家万户的生命财产安全，作为结构设计人员，应严格按照设计原则进行合理的设计，反复验算，使剪力墙结构满足使用的需要并且有优良的抗震性能，并在以上前提下优化设计以达到合理的工程造价。
参考文献：
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[3]李盛勇，张元坤.剪力墙边缘构件的一种科学配筋形式[J].建统结构，2003，08.
[4]薛云飞，马晓霞.谈剪力墙结构设计中的几个问题[J].陕西建筑，2008，06．
高层住宅楼结构设计范文6
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.
