關于小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的分析

張桂霞

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

1 小高層鋼筋混凝土結構的住宅基本結構形式

1.1 框架結構

框架結構的優(yōu)點主要有空間比較大、靈活性強、具有抗震能力、工程造價低，但是，如果柱截面的厚度大于墻厚就會造成墻柱腳向外凸出，這樣不僅影響購房者家具布置還影響室內美觀，有時，住宅中間的房間分隔處呈現(xiàn)不規(guī)則現(xiàn)象，使住宅難以進行布置。

1.2 框架整體結構中的剪力墻

框架整體結構中的剪力墻是在整體框架結構中布置一定數(shù)量的剪力墻目前為止，它是我國在小高層住宅中應用最為廣泛的一種主要結構形式。剪力墻主要特點是平面中靈活性較強，實用性、合理的結構，這樣能有效地將框架、剪力墻的不同性能中抗側力很好的展示出來，使它們發(fā)揮不同的作用。

1.3 大開間剪力墻結構

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人們日益增長的物質水平不斷提高，最先建造的小開間剪力墻體系住宅在整體建筑中的功能性和局限性變得越來越突出。從建筑強度方面來講，小開間結構中墻體的應有作用不能得到更好的發(fā)揮，如果添加較多的剪力墻還會增加更大的地震力，而且工程費用也會隨之增加，另外，小開間剪力墻的結構自我承重能力較大，相對應也增加了基礎資金，所以，就誕生了大開間剪力墻結構，剪力墻的間距應該在大于4.5m且小于7.5m，進深在大于7.5m且小于11m，室內一般不會布置縱橫的剪力墻，根據(jù)具體情況可按照住戶的需求進行靈活分隔，如需室內有新變化還可以進行重新布置。

1.4 短肢剪力墻結構

墻肢截面的高度與厚度比在5至8的剪力墻就稱之為短肢剪力墻，它是介于異性框架柱與普通剪力墻之間的一種剪力墻，這種剪力墻結構體系無論是在建筑功能與結構形式上還是在投資效益與節(jié)能指標都具有著良好的效果，目前，這已經(jīng)成為小高層住宅的主要剪力墻結構形式。

2 小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的主要特點

2.1 鋼筋混凝土結構設計的控制因素

在小高層住宅鋼筋混凝土結構設計中水平荷載逐漸成為其主要控制因素，處在低層的住宅中，一般都是以重力為依據(jù)進行豎向的荷載，利用它來對鋼筋混凝土結構設計進行控制，而且在小高層住宅中，雖然豎向荷載能對鋼筋混凝土結構設計產(chǎn)生較大影響，但也會成為主要控制因素。對于某項特定的建筑來說，豎向荷載大體上是定值，水平荷載中的風荷載與抗震作用中的數(shù)值都是伴隨著不同的動力特性而產(chǎn)生較大幅度變化。

2.2 軸向變形

對于采用框架體系的小高層住宅或者是采用剪刀墻體系的小高層住宅，框架中柱的軸距與壓力基本上都是大于邊柱的軸距與壓力，這樣就會使中柱的軸向因為壓縮導致變形大于邊柱的軸向壓縮導致的變形。屋內舉架較高時，因為差異軸向的變形能達到較大的數(shù)值，產(chǎn)生的后果不亞于連續(xù)梁中間的支座發(fā)生沉陷。

2.3 側移成為鋼筋混凝土結構設計的控制指標

小高層與多層住宅不同，小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的關鍵因素逐漸變成結構側移，多層住宅已經(jīng)不能滿足人民日益增長的需要，房屋建筑的高度正在逐漸增加，水平荷載的結構體系因為側移發(fā)生的變形不斷增大，結構的頂點側移應與棚頂成正比。因此，在最初設計小高層住宅時，對結構的強度要求很高，還要具備足夠的抗側移剛度，使水平荷載結構控制在標準范圍內。其中有三方面的原因，包括：因為側移會使居住者不舒服，從而影響正常的居??；因為側移室內的隔墻、圍護墻包括室內的材料都會出現(xiàn)裂痕或是不同程度的損壞，甚至電梯也有可能因此不能正常工作。

2.4 結構延性是鋼筋混凝土結構設計的重要指標

相較于多層住宅，小高層住宅的結構會更加“柔”，其抗震作用下的變形就會無形加大。為了使結構能具有較強的變形能力，避免建筑物坍塌，應對建筑構造方面采取更加恰當?shù)南鄳胧?，以確保結構延性。

3 小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計策略

3.1 優(yōu)化設計的方法

現(xiàn)階段，設計分析軟件在優(yōu)化過程中并沒有完全成熟，主要是對小高層住宅結構的分析軟件應用，利用人工分析進行調整，通過概念設計方法，針對不同的結構選型以及布置，對正在進行的方案不斷的做比較分析，比較之后選擇最為理想的結構方案，這是在結構設計中應用最為廣泛同時也是最簡單的優(yōu)化方法。利用概念設計的方法選擇的方案是為合理經(jīng)濟的，雖然耗費人力、物力、財力以及時間，但是對設計人員的素質要求就相對較高，利用設計人員的經(jīng)驗進行人工優(yōu)化方法依舊是建筑單位所普遍采用的主要方法之一。即便是同一小高層住宅的方案，所選擇的結構也是不盡相同的，也可以有不同的布置方案，在確定小高層住宅的結構布置時，同一種荷載情況也會有不同的分析方法，在整個分析的過程中設計參數(shù)、設計材料、荷載的取值范圍也是多選擇的，就連對小高層住宅內的細微部分處理也是不同的，上述問題，即便是利用計算機技術也是無法全部解決的，這就需要設計人員通過自己的努力做出判斷。然而判斷的內容只能在結構設計中采用普遍的規(guī)律下進行指導，這是通過具體實踐經(jīng)驗得出的結論。因此，概念設計是由設計人員通過諸多備選方案進行選擇。

3.2 性能分析

3.2.1 抗震性能分析

對于整體結構來講，足夠的承載能力以及變形能力是能同時滿足條件的兩方面需求。結合概念設計的最新理念，分別對兩種不同的結構體系進行細致的研究分析。在結構設計中，對于結構的要求必須具有一定的承載能力以及適當?shù)膭偠?。小高層的結構及其使用功能和安全性與側移大小有著密切的關系，側移過大會使隔墻和保護墻以及材料出現(xiàn)裂痕以及損害。其結構必須按照規(guī)定內的百分點對于不利情況計算出結構體系的層間位移角，框剪結構要大于剪力墻的結構，這兩種姐都都要小于規(guī)范要求，且有較大的充裕量，這說明兩種結構都要滿足剛度的要求。只是針對使用性能來講，剪力墻的墻體過多，結構自我承重力大，導致較大地震作用，混凝土和鋼材的使用量也高，與此同時還增加了基礎工程的投資建設，限制了建筑方面的靈活運用。因為框架結構能夠形成自由且靈活性強的利用空間，更容易滿足不同建筑的功能性，剪力墻具有比較大的抗側移剛度，這樣就會增加抗震力，從而減少了結構側移。

結論

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平在不斷提高，相對地對小高層住宅產(chǎn)生極大的興趣和購買意愿，對于住宅的功能提出較高的標準要求，購房者希望住房在居住過程中能滿足較大的靈活性、實用性、變換性、多功能性的需求，所以，住房設計人員應在拿到開發(fā)商的設計圖紙后，為消費者著想，力圖經(jīng)濟、適用、美觀的原則為社會做出更大的貢獻。

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