試論別墅建筑的結構設計

[摘 要] 別墅結構設計中，結構體系選擇和結構布置是最重要的環節，本文對常見的幾種體系做了對比，認為混凝土框架異形柱結構是最適合的別墅結構，然后闡述了此種結構在布置時的難點和特點。

[關鍵詞] 別墅 結構體系 異形柱 結構布置

隨著經濟的發展、建筑技術和材料科學的進步，為人類提供了建設各種住宅的可能性。盡管多層住宅大量修建，并在技術和經濟上都顯示了眾多優越性，高層住宅也正在迅速發展，而作為豪華舒適的住宅類型——別墅建筑，在城市建筑中仍然受到歡迎，而且顯示了很強的生命力，特別是在沿海開放城市及經濟開發區采用這種類型的住宅較多。現代別墅就是在現代生活的基礎上運用先進技術和現代建筑思想發展起來的高級住所。

1.別墅建筑結構體系的比較選擇

一般情況下，別墅的層數都較少，因此在結構體系的選擇上沒有太大的技術問題，別墅所考慮的是經濟性指標和安全美觀，我國常用于別墅的結構體系有以下幾種:

一是混凝土框架結構?？蚣芙Y構層數較低時，不僅在建筑上容易滿足體型與視覺要求，而且結構安全可靠性非常高，因此是別墅首選的結構體系?？蚣荏w系按其柱截面形狀可分為異形柱和規則柱，對于規則的柱子，往往都會凸出墻面，而異形柱子可以適合各種工程情況，使得內外墻面平整美觀，因此對于安全可靠性不存在問題的情況下異形柱成為首選，但選用異形柱時還應該注意，當異形柱截面形心與梁中軸不一致時，應按照規范對其配筋截面尺寸的專門技術規定，增大截面;異形柱的基頂宜布置一段過渡的規則截面如矩形，以緩和基頂的應力，使其較均勻地擴散至基礎。

二是鋼結構。鋼結構包括一般鋼結構和輕鋼結構，別墅一般層數都在五層以下，因此不宜采用一般鋼結構，近年來興起的輕鋼結構也是別墅結構體系選擇的一個好方向，輕鋼結構常用格形桁架結構或C型輕鋼龍骨，耐火性能和隔熱性能都大大提高，但每平方米的造價較高，因此現階段在我國還較少采用。

三是砌體結構。砌體結構是低層建筑中最常見的結構體系形式，砌體結構自重大、體積大，砌筑工作繁重。由于磚、石、砌塊和砂漿間粘結力較弱，因此無筋砌體的抗拉、抗彎及抗剪強度都很快。由于其組成的基本材料和連接方式，決定了它的脆性性質，從而使其遭受地震時破壞較重，抗震性能很差，與鋼和混凝土相比，砌體的強度較低，因而構件的截面尺寸較大，材料用量多，自重大。而且砌體的砌筑基本上是手工方式，施工勞動量大。在使用上受到一定限制;磚、石的抗壓強度也不能充分發揮，因此別墅中不宜采用，砌體結構不能作為別墅結構體系的發展方向。

四是木結構。木結構因為是由天然材料所組成，受著材料本身條件的限制，是各向異性，有木節、裂紋等天然缺陷，易腐易蛀、易燃、易裂和翹曲。良好的木結構需要做好各種防腐處理，使用起來也較復雜。

2.別墅建筑的結構布置

別墅作為一款市場定位較高的產品，在結構布置方面和普通住宅的側重點有較大不同，具體體現在以下幾個方面:

一是為控制局部沉降，同時取得最好的防滲性能，一般要求在首層做混凝土結構板。 對于帶局部地下室的戶型的首層的結構布置則要求整個首層均作混凝土結構板，并在模型計算階段考慮該荷載對基礎的影響。局部地下室的防滲可選用以下做法:鋼混凝土結構底板兼做側壁基礎，此種方法下底板厚度可以做300—400mm;地面為按構造配筋的混凝土底板，下為100碎石層，350大塊石層，側壁基底應比地下室地面低800，以增加滲透阻力。

二是上下層功能不對齊會影響視覺美觀。如首層客廳或者餐廳上方，存在廁所跌板或露臺，這時在結構布置時，應注意采取不同措施達到視覺上的美觀，筆者通過對一些別墅戶型的研究發現，有些地方當戶型存在上層為廁所而下層為客房的情況，布置結構樓板時在廁所處結構不凹板，從而造成各種管道直接出露在下層房頂的情況，這種情況雖可做吊頂處理，但存在日后漏水的隱患。所以在上下層功能不對齊時，應結合實際工程情況同時考慮美觀而布置各層樓面結構。另外當二層主臥室伸出陽臺的位置下面為餐廳時，樓面結構布置時候注意，避免因標高不同而在下層空間露梁的情況。

三是戶型上下層錯位時對經濟性影響較大。例如上下層錯位時造成的二層外墻退縮情況，會出現結構轉換或者反梁，不僅施工中較困難而且也提高造價，因此在結構布置時應避免。

四是樓梯布置。與普通住宅相比，別墅的樓梯一般布置非常靈活，從而容易導致凈高不夠的情況，因此結構布置的時一定要慎重考慮此問題，否則施工后的補救措施將非常麻煩，只能從新做而浪費工期與材料，因此在設計時做到未雨綢繆。

五是立面配合。外墻很多裝飾線要求和主體結構一起澆筑，而這類配合大樣又往往由于要求出圖的時間較緊而遺漏，容易對后期的施工進度造成一定影響。

六是坡屋面的設計目前尚無理想的建模軟件，故布置上存在多種不同的做法。如屋脊處有梁及無梁的做法均可行，但從經濟濟美觀的角度出發，考慮到屋面坡度一般比較陡，屋面板相交處實際的受力形式應為相互支撐互為支座的關系，所以筆者建議一般要求屋脊處不做梁，而對于部分坡屋面下有平板的戶型則應該注意是否留出面層施工拆模的空間。

七是山地連排別墅每一單體交接處往往存在一定的高差。從而要求結構設計一定要考慮因標高變化而帶來梁支撐高度不足的情況，且在交接處因平面錯位而造成豎向構件布置和單體布置有所不同的情況也應該注意。例如在廣州某地一別墅山莊就有一個連排戶型出現該情況，而設計沒有意識到而造成原1?5米懸臂到了連排盡頭變成5米懸臂的情況，從而造成安全隱患，因此設計時應提前注意避免。

3.別墅結構設計中的建議

一是考慮我國目前別墅的大多數做法和經濟性指標，結構體系宜選擇框架異形柱結構，此種結構首先在視覺上很容易達到別墅的高要求，而且對混凝土框架結構傳力明顯，當前的設計模型對實際情況的模擬較逼真，因此設計的安全可靠性也高。

二是在一般的結構設計中，結構結算和分析是結構專業設計的關鍵，但在別墅結構設計時，由于層數較低，在保證安全的前提下，應重點做好與其他專業設計的配合，特別是在結構布置時，對外部美觀的考慮較多，一棟豪華的別墅，舒適美觀甚至成為結構布置最關鍵的控制因素。

4.結語

社會在發展，家庭結構在變革，別墅的使用功能標準也在變化。隨著別墅市場的日益發展，人們對于別墅產品的要求也越來越高，別墅設計在滿足人們使用功能基礎上應該逐步達到高技術、高情操的完美結合。從以前簡單的炫富到現在更高層次的精神生活品質的追求，其規劃設計愈來愈趨向于人性化，從人的需求出發，創造更加人性化的居住環境。綠色的生態建筑是當今世界建筑業發展的趨勢，“可持續發展”是 21 世紀社會發展的主旋律。對于今后的別墅設計，應根據最新的綠色生態別墅設計原則進行設計，積極采用綠色生態技術，如利用太陽能和節能設置、污水處理和水循環利用系統、垃圾分類處理以及充分利用建筑的廢棄物、注重自然采光通風及隔熱和遮陽等技術，采用綠色環保建筑產品和材料，創造名副其實的綠色的生態別墅建筑。

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