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多层住宅结构设计范文1
从住宅建筑的发展来看，钢结构住宅具有强度高、自重轻、抗震性好、施工污染少、可循环再生、使用率高等一系列优点，发展钢结构住宅可提高住宅的产业化水平和居住功能水准。本文就多层钢构住宅最新发展中的问题进行探讨。
1结构体系选择与结构布置
多层钢结构住宅可以选用的建筑结构体系主要有纯框架体系、框架一支撑体系、交错桁架结构体系等。
1.1框架体系和框架―支撑体系
框架体系是由基础、柱、梁、板结构件组成。框架结构体系平面布置灵活，可提供较大的室内空间，结构各部分刚度均匀，结构有较好的延性，自振周期较长，延性较好;但框架结构的侧向刚度较小，在水平荷载作用下位移较大，易引起非结构构件破坏。在房屋层数较多时，为增加横向抗侧移刚度，同时减小柱子的计算长度，增强稳定性，可采用框架一支撑体系。框架一支撑体系在梁柱框架基础上沿竖向布置抗剪支撑构件，水平剪力主要由腹杆轴力的水平分量承担而不是由柱承受。
多层住宅框架体系和框架一支撑体系的梁柱截面可采用轧制或焊接H形截面、方钢管等，支撑构件多采用角钢或部分T型截面，在7°抗震设防区多层住宅的用钢量多在35~40Kg/m2。在结构平面布置上宜采用大柱网、大开间的结构布置形式，柱距5~8m较常见。框架柱在房屋横向、纵向成列布置、不宜错开太多，若设置支撑构件时，应注意避让门窗洞口或设在无孔口的分户墙中。
1.2交错桁架结构体系
交错桁架结构体系的基本组成是柱子、桁架、梁和板。柱子仅布置在房屋周围，不设中间柱。
桁架跨度等于建筑全宽，高度等于楼层高度，桁架两端支承在柱上，在相邻柱轴线上为上、下层交错布置。而楼板一端支承在桁架的上弦杆，另一端悬挂在相邻桁架的下弦杆。建筑纵向各柱通过连梁连接。建筑水平荷载主要被桁架中斜腹杆轴力的水平分量所平衡，水平荷载最终通过落地桁架的斜腹杆或底层斜撑传至基础。桁架杆件截面可采用角钢、焊接T型、H型或方管截面。柱截面通常采用H型、钢管等。交错桁架结构体系中杆件受力合理，大部分杆件以受轴心力为主，用钢量节约，在7°抗震设防区，其用钢量较框架结构节约10%左右，当建筑横向尺寸较大，这一优势将更明显;桁架结构抗侧移刚度大，位移也较小，柱强轴可布置在纵向，以加大结构纵向侧移刚度。交错桁架结构体系结构布置时注意使一层桁架的斜腹杆落地(与基础梁连接)或通过底层斜撑传至基础，否则结构水平位移过大，难以满足规范要求。还应注意水平、竖向结构布置要做到规则对称。从结构布置上说，交错桁架结构体系可以提供两倍于框架结构体系的更大开间，进深也大大增加。可以提供更大的使用面积。此外，交错桁架结构体系柱子数目较少，所以基础数量较少，能够进一步节约材料。
在设计中采用何种结构体系，应综合考虑多种影响因素。除分析建筑高度、受力特点、合理柱网尺寸等结构因素外，还应该考虑施工的难易程度、用钢量、施工速度、造价、宜改变布置的大空间更适应现代生活等因素的影响。
2节点设计及结构计算
在钢结构住宅体系中，节点的设计相当重要。节点设计不仅应做到传力可靠连接方便，还应该注意节点的受力特征应和计算模型相吻合，这样才能保证结构的安全可靠。按传力特征来分，钢结构节点可分为铰接、刚接和半刚接节点。铰接节点构造简单，在受弯构件中引起跨中弯矩较大，用钢量增多;刚接节点连接可减小跨中弯矩，节约用钢，但构造较复杂。在框架结构多层住宅中，柱多采用H型截面，强轴布置在横向，横向梁柱通常为刚接节点。纵向腹板一般较薄，亦可采用铰接节点。框架―支撑结构中梁柱节点可以是铰接或半刚接。支撑与构件的连接、交错桁架结构中桁架杆件的连接、桁架与柱连接通常设计为铰接节点。交错桁架结构中纵向连梁与柱可设计为刚接。
在刚性连接中，应重视节点域的问题，节点域直接影响到节点的强度、刚度、变形及抗震性能。当节点域验算不满足时，不应该简单的调整构件截面尺寸，这样可能带来用钢量的大量增加，可以考虑采用在柱腹板处贴焊补强板、梁上下翼缘加楔形盖板、狗骨法等方法解决。
多层钢结构住宅设计计算可采用设计单位较普及的STS、MTS、SAP2000、ANSYS等钢结构设计软件。对计算结果要逐一审核，包含周期、位移、应力比等方面，应重视结构设计的优化以节约用钢量。
3围护墙体的选取
为突出钢结构自重轻、布置灵活、可改性好的特点，钢结构住宅不宜采用传统的“砖”类或其它自重较大的材料。而多采用“板”“块”类墙体。在多层住宅中，可选择加气混凝土砌块、压型钢板加轻质保温材料组成的复合墙体、蒸压轻质加气混凝土(ALC)板、钢丝网水泥增夹芯板等墙体，ALC板是目前应用较多的一种墙体材料。内墙也可采用纸面石膏板、纤维石膏板、玻璃纤维增强水泥板、纸面稻草板等。
4楼盖体系
多层钢结构住宅房屋的楼板不仅起着传递竖向荷载的作用;在水平荷载作用下，还起着保证抗侧力构件空间协调的作用。因此，楼板必须有足够的承载力、刚度和整体性。目前，钢结构住宅中较多地采用压型钢板混凝土组合楼板。由于组合楼板担负着传递水平力的作用，故而钢梁与压型钢板连接处应设置必要的栓钉，压型钢板组合楼板有蝶型压型钢板楼板、劲扣式压型钢板楼板等，对钢结构住宅可采用劲扣式压型钢板，其内口封闭，平整的板底外观不需要再做吊顶。
多层住宅结构设计范文2
【关键词】多层建筑；结构体系；结构设计
1 多层轻钢住宅的优点
由于我们自己的局限性的结构体系，为封闭的小开间住宅平面布局，不断地适应生活的要求不断变化的模式。与传统的住宅相比，多层住宅建筑具有明显的特点和优势，受到了越来越多人的关注。
（1）外形美观，建筑造型简洁，富有，截面尺寸小，使用的净面积的增加钢材强度高，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。
（2）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。
（3）干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。
（4）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。
2 结构体系的选择
建筑层数越多，高度越高，则由于风力或地震力引起的侧向力就越大，建筑物必须有相应的刚度来抵抗侧向力。因此，结构体系也就需要不断的发展。目前，多层和小高层钢结构建筑常用的结构体系有以下几种。
（1）框支结构体系。纯框架在风、地震荷载作用下，侧移不符合要求时，可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向布置一定数量的支撑。在这种体系中，框架的布置原则和柱网尺寸，基本上与框架体系相同，支撑大多沿楼面中心部位服务面积的周围布置，沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接，形成一个支撑芯筒。采用由轴向受力杆件形成的竖向支撑来取代由抗弯杆件形成的框架结构，能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度，可以明显减小建筑物的层间位移。
（2）框架剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构体系，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40至60层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿服务性面积（如楼梯间、电梯间和卫生间）周围设置，就形成框架多筒体结构体系。这种结构体系在各个方向都具有较大的抗侧力刚度，成为主要的抗侧力构件，承担大部分水平荷载，钢框架主要承受竖向荷载。
3 主要构件设计
3.1 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的 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。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的 主要方向，但由于缺乏相应的规范、规程，目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂，不利于工厂制作和现场施工，应加大力度开发研究。
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 支撑和剪力墙形式
多层框架钢结构体系的侧向刚度较弱，随着层数的增加，为了抵抗水平地震作用，减小层间错移，常在墙体内布置垂直支撑，为了方便门窗开洞，支撑形式可以灵活采用，如X型、单斜杆型、K型、M型、W型、V型和人型等。建议多采用偏心支撑，因其在地震作用下具有较好的延性和耗能性能。
剪力墙按其材料和结构的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙刚度较大，地震时易发生应力集中，导致墙体产生斜向大裂缝而脆性破坏。为避免这种现象，可采用带缝剪力墙。钢板剪力墙是以钢板做成剪力墙结构，与钢框架组合，起到刚性构件的作用。
4 节点设计
在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。初学者宜选择可以简单定量分析的前两者。常用的参考书[2]有丰富的推荐的节点做法及计算公式。
连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法，初学者可偏安全选用前者。设计手册中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用，比较方便。也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成。
具体设计主要包括以下内容：
4.1 焊接
对焊接焊缝的尺寸及形式等，规范有强制规定，应严格遵守。焊条的选用应和被连接金属材质适应。E43对应Q235，E50对应Q345. Q235与Q345连接时，应该选择低强度的E43，而不是E50.
焊接设计中不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。
4.2 栓接
铆接形式，在建筑工程中，现已很少采用。
普通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用。
高强螺栓，使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级。根据受力特点分承压型和摩擦型。两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12.常用M16～M30.超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。
自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。国外在低层墙板式住宅中，也常用于主结构的连接。
4.3 连接板
可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm.然后验算净截面抗剪等。
4.4 梁腹板
应验算栓孔处腹板的净截面抗剪。承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。
4.5 节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。
4.6 节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。
5 结束语
当前我国钢结构研究已进入一个新阶段，应及时把握其发展趋势，结合我国国情，积极借鉴并吸纳国外成熟技术，注意各专业间的相互配合，促进钢结构住宅产业化发展，相信我国钢结构住宅的发展前景是美好的。
参考文献：
多层住宅结构设计范文3
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外围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外围护结构。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外围，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
多层住宅结构设计范文4
【关键词】建筑结构设计原则设计方案
1 建筑结构设计基本原则
在建筑结构设计中，为了保证设计质量，就必须严格遵循建筑结构设计基本原则，才能够使建筑的性能和质量满足人们的生活生产要求，然而在设计的过程中，需要遵循的建筑结构设计基本原则有如下几点。
1.1抓大放小
在建筑结构设计中，“强柱弱梁”和“强剪弱弯”是设计人员必须了解的基本改良。在现代的建筑结构设计中，由于建筑结构中各个部分的功能有所不同，并且各个部分的实用价值也有所差异，因此，为了是建筑能够发挥出最大功效和质量，就必须要谨遵抓大放小的原则，加强对建筑核心部分的研究设计，从而在提高建筑结构设计质量的基础上，还提高了设计的效率。抓大放小的原则从一定程度上可以形象的解释为，用牺牲局部的做法来提高整体实力。因此，在建筑结构设计中，应该将减少建筑损失为设计重点，尽最大努力满足“抓大放小”原则，切记平均用力，否则很可能使建筑的重点部分设计不符合相关标准。
1.2 多道防线
安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。
1.3刚柔相济
设计人员在建筑结构设计的过程中，刚柔相济是最科学、最合理的设计体系。建筑结构太刚则缺乏一定的变形能力，在面对强大的破坏力时，所要承受的力也会很大，容易造成大面积坍塌或全部破坏。而建筑结构设计的太柔，虽然能够消除一定的破坏力，由于建筑缺乏一定的强度容易变形过大，很容易造成整个建筑物全体倾覆。由此就需要设计人员在建筑结构设计的过程中，能够准备把握工程的设计力度，确保建筑结构设计的合理性。
1.4 打通关节
在结构体系巾，关节无处不在，因为结构体系乃是变化的统一。从历次灾害中可以看出，由节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。所以理想的结构体系当然是浑然一体的――也就是没有任何关节的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路，设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”，使力量在关节处畅通无阻。在设计的四个基本原则中，“抓大放小”、“多道防线”、“刚柔相济”是设计概念中的战略问题，但要想让这些战略思想得以实现，靠的是“打通关节”这个原则作为保证的，结构设计的具体操作，最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。
2从结构计算和构造上考虑合理设计
建筑结构设计的合理与否直接关系着建筑最终的施工的顺利与否，更加的与整个建筑的质量有着重要的关系，所以，结构设计的合理性对工程设计有着关键性的影响，下文就是针对结构设计的合理方案进行分析，主要包括以下几个方面：
2.1结构计算应注意的问题
在结构计算的过程中，首先，在底框砌体结构验算的过程中，底部剪力法仪适用于刚度比较均匀的多层结构。对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响。底层框架）昆合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法，因为底框架结构中只有底层框架抗震墙，应采用双保险的方法。其次，避免荷载计算错误。在整个建筑荷载计算的过程中，设计人员应结合着建筑工程的实际用途及整体结构，科学的计算出建筑的荷载范围。在确保建筑结构稳定陛的同时，还能避免后天人为的破坏。由此可见，在整个建筑结构设计中，结构计算不仅关系着建筑工程的稳定性与安全性，同时还关系着工程今后的投入使用。
2.2构造应注意的问题
首先，在构建配置上，设计人员应将整个建筑的钢筋配率范围确定，尤其针对一些抗震设计中能够延长建筑稳定性的结构，以便在发生地震时，将人员伤亡降到最低。其次，在钢筋安装上，要确保钢筋安装到制定位置，且在安装前钢筋的质量得到有效保障。再次，在从根本上避免温度应力引起的墙体开裂，需要建筑结构设计人员在整个建筑结构设计中，将通风暖热措施融人到建筑结构设计中。最后，按抗震构造要求设置的构造柱，应在整个建筑物高度内上下对准贯通，上至女儿墙压项，下至浅于500毫米基础圈梁，或伸人室外地面以下500毫米，构造柱与圈粱、楼板和墙体的拉接必须符合要求。
3从抗震要求设计中考虑合理设计
在整个建筑设计中，其设计理念是否符合相关规定，不仅关系着建筑物的整体使用，同时还关系着人们的生命安全。在整个建筑结构设计中，根据我国最新抗震要求与规定，在抗震等级较高的地区，住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构，都必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早参与建筑结构的概念设计。
3.1一般住宅
在一般多层砌体住宅结构设计中，设计人员应优先考虑横墙或纵横墙的承重能力，横纵墙在分布上，应遵循便宜、对称的原则，且设计的过程中，上下层之间的横纵墙应保持一致。在楼梯间的设置上，应尽量避开房屋的尽端与转角处，且尽量不用无锚固的钢筋栓。
3.2多层住宅
与一般住宅不同的是，多层住宅物理在钢筋上还是抗震能力上，都要比一般住宅强的多，因而设计人员在多层住宅设计的过程中，首先，应结合着多层住宅的使用性能，在抗震墙与框架设计的过程中，打破传统的单向布置，改用双向布置，以便增强各自的抗震能力。其次，在确保抗震墙及框剪体系独立抗震性能的同时，设计人员还需要结合着工程楼层之间的连接度，确保工程的整体性。
多层住宅结构设计范文5
关键词：消火栓 多层住宅 位置设置
多层住宅中室内消火栓作为消防灭火设备中最基本的设备，在火灾发生时，能够有效预防火灾的扩大，并能最大程度低消灭火灾。但灭火效果的确定需要合理设计消火栓系统的设置。根据笔者以往的经验，提出以下几点消火栓设计要点：
室内消火栓系统的选择
一般的小型写字楼、工业厂房及宿舍等都是矮层建筑，有的厂房甚至是单层建筑。遇到这种情况，室内消火栓系统还是应该设计为临时高压系统。因为一方面市政供水压力可能波动，另外消防总给水管上的管道倒流防止器的水头损失也在5mH2O，所以设计人员应以实际数据为依据，才能避免设计的失误。虽然增加了一些投资，但一旦发生险情，这些增加了的部分就起了至关重要的作用。
室内消火栓箱位置的确定
消火栓箱应该说是全部消防系统的末端，消火栓、消防枪、消防水带包括其中。消火栓箱位置的选择是一个较为重要的问题。在走道、楼梯附近等方便取走的地点设置多层建筑室内消火栓比较理想。应准确计算出消火栓之间的间距，但应该满足消防设计规范的要求。多层住宅内的消火栓设备暗装比较普遍，部分为半安装，主要是为了保留多层住宅的公共空间，同时也是美观起见。消防立管通常设在公用扶梯间的狭角上，用户内专属面积绝对不能使用。实际操作中却较难发现既不影响疏通道又美观的位置。有些安装设计人员在户门之间设立消火栓箱。一梯二户时，该种设置没有问题。在一梯多户的情况下，则需从实际出发。如果在扶梯的中央平台上安放消火栓箱，可以实现美观，设计时应当注意搞好与结构设计人员的协调，因为在楼层圈梁通过的地方刚好可以放置消火栓箱，这时结构设计师应做变通，因为这样设置时，火灾救急现场，水龙带会制约人员的通行疏散，运用时应谨慎。
有些设计人员仅仅注重美观，在防烟楼梯间内安放消火栓箱。防烟楼梯间其作用就是火灾时疏散人员，采用防火门与与防护场所相连，火灾时紧闭防火门，可可挡住烟气有可疏散人员，若在防烟楼梯间设置消火栓，在防护场所着火，防火门将会制约消防水龙带到达防护场所，防火门则关闭不严，防烟楼梯间会充满烟气，失去其安全可靠性。因此应在防护区内设置防护场所的消火栓，防烟楼梯间内绝不应设置消火栓箱，否则起不到灭火的作用。
三、多层住宅室内消火栓设置
多层住宅在现实的生活中越来越普遍，按建筑设计的防火规范规定要求其中相当大一部分应该准备室内消火栓。建筑设计中应注意根据建筑物类别调整分别确定室内消火栓的大致用水量。消火栓的口径根据每支水枪的具体流量来调整确定，DN50消火栓适合水枪流量小于3L/s。DN65消火栓则适合大于3L/s的水枪流量。建筑物若设有消防给水，除了没有可燃物的层外，其他各层均应准备室内消火栓。试验消火栓应设在建筑屋顶，住宅底层通常为商业网点、杂物间、汽车库、自行车停放处，该部分对于有消火栓系统的住宅区亦然得设置消火栓。现住宅楼梯低层入口地方通常设有防盗门，故设计人员应关注楼梯间半层平台的消火栓不能计入底层用房的消火栓数量。对于底层设有汽车库的住宅楼，还应注意该楼所有消火栓均应采取DN65型消火栓，因车库要求每支水枪的流量应大于5L/s。由于多层住宅仅楼梯间公用部分可以作为准备消火栓的场所，将消火栓安置于入户平台处，在墙内暗设消防箱较美观，住户卫生间或者入户平台内可以设置消防立管。此处墙体一般与室内大厅相连接，现住户大厅的地面大多采用木装修，暗设在墙内的消防箱，在日常使用时，消火栓漏水(住户在房屋装修时常有人打开消火栓取水)造成很多木装修发霉，住户连跌叫苦。平台面积一般都较小，消火栓设置既要考虑住户人员的上下方便及疏散安全，又要考虑便于消防人员的操作，因此箱体最好为半透明装或暗装。若是敞开式楼梯暗装，箱体安装高度恰好接触到每一层的结构圈梁，这给设计带来一些难度。
四、根据防火分区而布置室内的消火栓
在每层面积较大的建筑物内，每层平面应该划分成若干防火分区。在防火分区间用防火门、防火墙和防火卷帘等来分隔开。不论是竖向分区还是平面分区，消火栓都不应该跨越防火分区使用。所以应根据防火分区来安放消火栓，不只室内消火栓时应确保在各防火分区每层都有水柱可到达任何位置的两支水枪。
五、双阀双出口型消火栓的设置
对于《建规》第8.4.3条和《高规》第7.4.2条的规定，我的理解是可放宽处理类似火灾危险性小的建筑。但对于有些工程设计人员来说，即使设置两根消防竖管没有困难，均只设置一根竖管，配置双出口型双阀消火栓。可实际中，双出口型双阀消火栓在特定情况下不能满足《建规》第8.4.3条的规定，即“室内消火栓的布置应保证每一个防火分区同层有有两支水枪的充实水柱同时到达任何部位”，也不能满足《高规》第7.4.2条的规定，即“消防竖管的布置，应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时到达被保护范围内的任何部位”。若在双阀双出口型消火栓发生火灾时，两支水枪不能发挥作用，没有一股水柱可到该类型消火栓设计所防护的场所，引起了一定的火灾隐患。故应谨慎使用该类型型消火栓，该类型消火栓更不能使用于火灾危险性较高的场所。所以，通常只在特定受建筑条件制约的住宅建筑内使用该类型消火栓。
六、消防系统分区和减压措施
在火灾扑救过程中，开闭水枪将发生水锤作用，同时消火栓栓口处有较大的静水压力，将会破坏给水系统设备。所以，消火栓系统在栓口处静水压力多于100m水柱时，应该使用分区给水。高度大于24米的建筑物，它的消防水泵一般都有55mH2O以上的扬程，即是局部水头损失和管网沿程+消火栓最不利点的所需水压+消防水泵吸水口与最不利点消火栓间高差的静水压。而在消火栓栓口处有消火栓栓口处的出水压力时，因为水枪的较大的反作用力，1人根本无法完成操作，因此规范才做出规定，即消火栓栓口产生超过50mH2O出水压力时，应该设置减压装置，消火栓栓口的压力在减压后应在最低25mH2O，最高50mH2O之间。为避免栓口压力的安全问题，应该准确计算通常每层消火栓的栓口所能承受的压力。对于五六十米的高层建筑，也可以按每三层计算，到栓口压力降低至50mH2O时，可以在核对下最后一层建筑的压力。
结语：
怎样更完美地设计消火栓的设置,使之既能及时扑灭前期火灾,又能有效降低火灾造成的损失,这是大部分消防技术人员很多年一直探索的课题。多层住宅室内消火栓的设计应注意严格遵循有关设计的防火规范要求进行，以保证工程防火的可靠安全性，同时又需要从实际考虑，在规范条文没有确切说明时，可与当地消防的主管部门协商考虑，在不违背规范精神的前提下，尽量做到合理、经济、美观和安全。
参考文献：
[1]符葵.建筑设计防火规范[J].西昌学院学报・自然科学版.2010(6)
[2]经建生，倪照鹏．建筑设计防火规范 ［M］． 中国计划出版社.2006(6)
多层住宅结构设计范文6
论文摘要:目前我国住宅建设正面临持续大发展局面,住宅产业己是带动整个国民经济发展的支柱产业和新增长点。如何满足当前住宅结构体系可持续发展的要求这个课题,就给住宅建筑施工的管理工作提出了新的目标。
在我国,住宅建筑按其层数分为:低层、多层、和高层三类。我国在《民用建筑设计通则》(GB50352—2005)中明确规定:1~3层为低层住宅;4~6层为多层住宅;7~9层为中高层住宅;10层以上为高层住宅。在这里我们着重笔墨论述一下多层住宅的建筑施工管理问题。
1. 多层住宅建筑的特点归纳
正如引言部分所说,多层住宅一般指4~6层高的住宅,借助公共楼梯解决垂直交通,是一种极具代表性的城市集合住宅。多层住宅在我国目前新建或正在建造的城镇住宅中占90%以上。多层的优点在于:第一、它比低层住宅在占地上要节省,同时又比高层住宅建设工期短,一般开工一年内即可竣工;第二、公摊面积少,无需像高层住宅需要增加公共走道、电梯、高压水泵等方面的投资,物业费也较低,整体的性能价格比高;第三、结构设计成熟、通常采用砖混结构,建材可就地生产,可大量工业化、标准化生产。因此,多层住宅造价较低,价格适中,易于被普通消费者接受。
2. 多层住宅建筑结构体系分析
多层住宅建筑的结构体系主要包括以下三大类:第一、混凝土空心砌块多层建筑体系,但其主要问题在于雨水容易从砂浆缝隙渗入,如果双面抹灰,又大大增加抹灰量;并且在光洁的砌块上抹灰难度很大,易空鼓、开裂;第二、框架轻板结构体系,结构多为钢筋混凝土框架结构,内外墙均为非承重墙。可用陶粒空心砌块、加气混凝土砌块或其它非粘土砌块以及陶粒混凝土轻质两面光条板、3E板等做内外墙;第三、钢筋混凝土剪力墙结构体系,内外墙全部采用现浇钢筋混凝土墙,目前已开发出多种配套的外墙保温体系。这类结构体系,亦可以把外墙做成预制墙板在现场预制生产后就地安装。
3. 多层住宅建筑施工管理的特殊性总结
3.1局部质量问题等同于全部质量问题
因为多层住宅工程涉及到众多住户的个人利益,业主及住户都很重视,对工程质量要求比较严格。在施工中,即使工程质量控制得很好,若在一处出现小小失误,对住户来说,就是全部的问题。这就要求后期管理要过细、过硬。
3.2各工种相互制约问题
一个环节考虑不周就会产生连锁反应影响另一个环节,或更多的环节,产生难以控制的负面效应。如工序先后问题处理不当,就会影响成品保护,甚至给整个工程质量带来隐患。
3.3 施工面过于分散
因为多层住宅楼墙体比较多,房间多,施工洞堵住以后,同一楼层不相通,往往造成对某处施工管理不到位,出现问
题。
4. 如何做好多层住宅建筑的管理
4.1 做好施工预案的重要性
要针对整个工程的特点编制有针对性的施工方案。其中应包括:关键部位的施工方法,工序的安排,不同工种的插入时间,对易出现的质量问题提出预控措施,制定出成品保护措施等。工程管理中,要抓住关键问题,使管理处于“受控”状况,才可能达到工期缩短,质量提高,经济效益增长的效果。
4.2 严格控制多层住宅工程的变更
工程变更和设计变更的造价占整个工程造价的比例有近10%,有时甚至更多.在施工过程中,各方面可能会提出各种各样超出原设计图纸的要求,或者由于设计考虑不周造成与实际情况不符合等,就会出现工程变更和设计变更,而这些变更必须会带来工程造价的增加.也就可能出现工程造价难于控制好的局面.目前,导致绝大多数多层住宅工程造价突破控制的主要原因就在于此。
4.3 做好多层住宅施工工程监理工作
工程监理一个很重要的任务就是投资控制.即工程造价控制.其次,执行工程监理的监理工程师都是工程技术专家.他们的经验、阅历比较丰富.在设计及施工监理过程中能提出许多积极的降低工程造价的建议、尤其在施工阶段关系到是否要设计变更和工程变更的决定时,他们往往能根据自身的技术优势做出合理正确的选择,这一点许多建设方代表因其经验、阅历及技术受各方面的条件制约而无法做到。再者,在施工过程中。甲、乙两方因各自的立场、观点不同,有时会出现一些影响施工正常进行的情况,监理单位作为公正的第三方,在施工过程中协调双方关系,确保工程施工正常进行,这样能为完成工程造价控制提供有利条件。
5. 多层住宅建筑施工的管理控制方法研究
5.1多层住宅建筑施工的质量管理方法
要根据多层住宅建筑工程的质量目标,制定相应的质量验收标准,而且要使企业质量验收标准高于国家验收标准。严把材料质量关。采购的材料要符合国家规范标准(含环保标准)和设计要求,严格执行材料验收制度。确保主体结构质量。主体结构质量关系到整体工程质量和安全,关系到每个职工生命安全,因此,必须确保主体结构质量。重视装饰质量。在施工装饰阶段,一定要克服质量通病,搞好细部处理,在装饰水准上要高人一筹,要有创新和特色。抓好地下室、一层、顶层、屋面、卫生间以及楼梯走道等关键部位施工。同时,要积极推广应用新技术新材料。随着科技进步,新材料、新技术不断涌现,施工企业要及时掌握这些信息、积极应用到工程中来。
5.2 多层住宅建筑施工的成本管理方法
多层住宅建筑的成本控制就是在项目成本的形成过程中,对生产经营所消耗的人力资源、物质资源和费用开支进行指导、监督、调节和限制,把各项生产费用控制在计划成本范围之内,保证成本目标的实现。项目经理是项目成本控制第一责任人,应及时掌握和分析盈亏状况,并迅速采取有效措施。
5.3 多层住宅建筑施工的安全管理方法
要订立安全责任书,发生安全事故,各级责任人和班组都要承担一定经济责任。确保安全设施投资到位。安全设施投入不能省,特别是企业改制以后,安全设施投入更不能省,一旦发生安全事故,造成的损失要比你安全投入的费用大得多,而且,造成的影响很大。
最后,在现有多层住宅建筑施工管理水平的基础上,应针对影响工程质量品质的一些关键问题,从技术、人事制度上建立更有效的、更加科学的管理体制,明确每一个施工人员的目标责任,从而达到进一步提高管理水平的目的。
参考文献
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