淺析居住建筑中結構體系設計的應用

摘要：近年來隨著城市化的發展，住宅在房地產開發項目中所占的比重較大。對于不同類型的居住建筑，可采用的結構體系會有多種選擇。然而哪種結構體系較合理、經濟，在業界一直是爭論的焦點。

關鍵詞：居住建筑；結構體系；應用

1 居住建筑的發展

居住建筑是所有建筑類型中最基本和普遍的類型，然而在20世紀以前，居住建筑作為一種單獨的類型并沒有成為建筑學領域研究的主流，大多數居住建筑是只是當地居民依照居住地的自然環境和基本生活保障的需要，采用最為簡單和直接的方式，為自我和家庭提供的一個適宜居住的場所。也正因為如此，在沒有建筑學理論的束縛下，世界各地的不同民族、不同種族的居住建筑得到了最為充分和自由的發展。如同中國各地的民居一樣，完全不同于殿庭建筑和廟宇建筑的千篇一律，真正實現了百花齊放，多姿多彩，成為我們現在的建筑創作的提供了豐富的源泉和寶貴財富。

在當今，居住建筑建設水平代表了這個國家或地區的建筑發展水平，也能夠直接反映出各種新的建筑學思潮和發展動態。隨著社會生產力水平的發展、社會生活方式的變化以及經濟發展水平的提高，居住建筑正不斷向著更廣泛和更深入的領域拓展。尤其是在國外，在滿足居住這一基本功能的前提下，居住建筑更作為一種新的建筑理念，向著多樣化與個性化的方向發展，綠色環保、智能化以及一些健康型和特色性的居住建筑陸續出現。

2 結構選型的影響因素

影響建筑結構選型的因素眾多且復雜，進行結構選型決策時，要著重考慮主要影響因素，適當忽略次要因素的影響。根據居住建筑類別的不同及業主的特殊要求，區別的考慮上述幾種因素在結構選型中的比重，直接或間接地用不同的備選方案直觀的展現出來。

2.1 結構體系受力合理

對于高層居住建筑，豎向荷載已不是影響結構的主要因素，在結構設計中起控制作用的大多是水平荷載。在非地震區，起控制作用的水平荷載通常是風荷載。在風荷載作用下，高層建筑可能出現破壞是由于結構水平變形過大，導致體系中的主要承重構件如梁、柱、墻等出現不同程度損壞，或者整個結構變形使在高層建筑中居住和工作的人感到不舒服，這就需要結構有足夠的側向剛度去抵抗這種變形。因此，在非地震區，特別是風荷載較大的地區，高層建筑結構選型應對風荷載對結構的影響引起足夠重視，選擇時要不光考慮結構體系的整體側向剛度能夠承載風壓的作用，還要使結構在風荷載作用下產生的振動和變形控制在人的舒適度容許限度范圍之內。由于地震運動的隨機性及復雜性，既不可能準確地估計出高烈度地震可能發生的地震的波長和波速，又不能在全國范圍內普遍按照較高的標準設防，這都會給結構選型工作帶來難度。

2.2 滿足建筑使用功能

目前居住建筑的大體可分為:普通住宅、公寓、花園洋房、別墅。由于它們各自具有不同的建筑功能要求，對建筑物內部的平面布局及空間分隔不同，從而對結構體系的選型提出了不同的要求。往往可能只有某一種結構型式可以滿足這些要求。例如，高層住宅中，由于其功能房間的空間較小，分隔墻體較多，且各層的平面布置基本相同，這種情況下就比較適合采用鋼筋混凝土剪力墻結構，這樣即可保證單獨房間的空間完整，又可以滿足結構自身的剛度要求。

2.3 經濟性

任何國家的工程建設實踐都必須考慮提高工程投資的經濟效益，在結構選型決策時對不同結構體系進行經濟比較是十分重要的。衡量結構方案經濟性的指標有很多種，主要是進行綜合經濟分析。所謂綜合經濟分析就是全面考察影響工程經濟效益的各要素，從整體和長遠的角度全面地考慮結構方案的經濟性。

2.4 施工可操作性

施工技術條件不具備或選用的結構方案不適應現有施工技術能力，將給工程建設帶來困難。例如，選擇裝配式框架結構方案時需要認真考慮施工單位焊工技術力量，否則將給工程質量帶來嚴重影響。選擇結構型式時要結合施工工藝因素考慮工程的具體施工條件。例如，在海島上建設一些基礎設施時，混凝土結構的抗腐蝕性相比鋼結構或木結構會好很多，但島上淡水缺乏，各種建筑材料（腳手架、模板）需要從大陸運輸，成本較貴，選用鋼木結構將大大節約一些不必要的成本和工期。尤其在高層建筑結構選型中應對施工工藝連同其它因素加以全面綜合權衡考慮。

2.5 抗災減災能力

結構抗災減災性能包括抗風性能、抗震性能、抗火性能、抗地質災害(如滑坡、地基不均勻沉降等)性能、防止連續性倒塌等。其中，抗風可通過在結構設計中按照基本風壓進行分析，使建筑具有合理的剛度和抗傾覆能力去抵抗風荷載；防止地質災害性可以在場地選擇及基礎選型中考慮；結構防火需求可通過結構材料選擇、防火構造措施等方面來保證，選型時不考慮。下面章節中將對結構的抗震性能做一簡單分析。

3 居住建筑結構選型決策因素體系

所有上面所提到的這些因素，在實際工作中不是單獨存在的，需要綜合考慮以上諸因素，將結構選型的決策因素有層次的細化。有些因素是定量分析的，可以用具體指標計算。例如衡量結構方案經濟性時常用的每建筑平米造價，縮短施工工期對整體成本影響可以用利息節約額計量等等。這些可量化的因素因為容易轉化為具體的數據，可比性強，在結構選型決策時往往被作為第一位的因素而受到重視。有些因素不具有量化指標，但可以用確定的標準或規定來衡量和比較。例如，結構設計規范中就有具體規定來衡量結構布置是否合理，結構方案的先進性則可以通過從結構是否采用了最新的設計理論、試驗研究成果或者是否采用了新材料等方面來確定。這些可定性化的因素在結構選型決策中也是重點考慮的目標。還有大量的影響因素是非確定性的，具有隨機性和模糊性。例如，結構的抗震能力就是一個隨機性的因素:首先結構構件的強度具有較大的離散性，再者，建筑物所在場地發生地震的概率以及震級的大小都是隨機的，因此在結構遭受真正的地震之前，是無法準確地預計結構的抗震能力的。而建筑的美觀性，結構對建筑空間的限制等影響因素只能用模糊性的語言來描述，因而具有模糊性。這些不確定的因素由于不能直接被量化，可比性較差，但在結構選型決策中應該引起重視而不被忽略。

在實際工作中，結構設計人員往往由于未能深入全面的了解結構選型的各個影響因素及其相互關系，從而造成結構設計時種種不合理現象。所有的這些確定性的和非確定性的因素都或多或少對結構選型產生影響，而且在某些情況下，一些不為人們重視甚至被忽略的因素往往起著決定性的作用。因此，在結構選型決策工作中應該綜合考慮各種決策影響因素的作用特點和對決策結果的影響度，并將它們統一起來綜合協調，作出科學的決策。

4 結論

文中的計算數據和結論結構工程師可以作為設計前期結構選型時的參考，可以給建筑師在方案階段提供一個結構體系的初步建議，也可以作為建設單位在建安成本控制方面的參考依據。結構體系的確定是一個復雜的綜合性問題，它需要綜合地考慮建筑物得重要性、高度、抗震設防烈度、場地條件、地基基礎、材料供應情況的重要性、高度、抗震設防烈度、場地條件、地基基礎、材料供應情況以及施工條件等，并結合每一種結構體系的抗震、經濟指標，才能選擇最恰當的結構體系。本文只是通過一些住宅工程實例，對其結構計算結果進行了比較和分析，而沒有考慮地基基礎等因素對結構選形的影響。因此對于結構體系的確定，還需進一步研究其它因素影響。

參考文獻

[1]劉海卿，康珍珍，張丙軍，高層建筑結構選型影響因素分析，科學技術與工程，2006，6（11）：1581-1584

[2]李杰，吳建營，周德源等，L形和Z形寬肢異形柱低周反復荷載試驗研究[J]，建筑結構學報，2002，23(l):9-15