小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計

邢濤建

摘要：隨著我國社會經濟的快速發展與人們住宅需求的日益增加，小高層住宅的規模與數量也不斷增長。鋼筋混凝土框架結構是小高層住宅的主體結構，對于小高層住宅的整體質量有著重要的影響。本文就小高層住宅鋼筋混凝土結構的基本形式以及其結構設計的要點進行分析，提出鋼筋混凝土框架結構設計的方法，以促進鋼筋混凝土框架結構在小高層住宅中的應用。

關鍵詞：小高層住宅；鋼筋混凝土結構；框架結構；設計要點；方法

隨著小高層建筑的快速發展，其應用的鋼筋混凝土結構體系也不斷豐富，相關的結構設計理念、設計思路等也不斷革新，越來越多的結構形式運用在實際建設中。通過對鋼筋混凝土框架結構設計的要點和優化措施進行分析，有利于提高結構設計的可靠性，促進其在小高層住宅建設中的使用，為工程的整體質量提供保障。

一、小高層住宅鋼筋混凝土結構設計基本形式

（一）大開間剪力墻結構

大開間剪力墻結構是隨著人們對小高層住宅建筑功能需求的增加而出現的。由于原有的小開間剪力墻結構會使得住宅的功能上受到較多的局限，且較多的墻體設計，使其強度不能得到充分發揮，還會造成較大的自重以及地震力，已經無法適應人們日益增長的生活需求。大開間剪力墻結構通常的承重墻開間距離在4.5m—4.7m，進深在5m—11m之間，且在住宅室內不建立承重的墻體，使得用戶可以根據需要靈活分割室內空間，更符合人們的需求[1]。

（二）短肢剪力墻結構

墻肢界面高度與厚度比例在5-8之間的剪力墻稱之為短肢剪力墻，其具有結構合理、靈活性強、經濟效益高以及節能性好等特點，在小高層住宅中應用的也比較廣泛。

（三）框架結構

框架結構是小高層住宅鋼筋混凝土的基礎結構，其優勢表現在抗震性、靈活性以及經濟性上，但其缺點也同樣明顯，主要是在住宅空間結構的布局和美觀上受到影響[2]。

（四）框架—剪力墻結構

框架—剪力墻結構（如右圖）是在鋼筋混凝土框架結構中根據需要設立一些剪力墻的結構形式，這種形式在結構布局、適用性以及靈活性等方面具備相當的優勢，且兼具了框架和剪力墻兩種結構的變形性能，具備 良好的抗側力，也是當前小高層住宅常用的一種結構形式。

二、小高層住宅鋼筋混凝土結構設計要點

（一）水平荷載性能設計

不同于低層住宅只注重豎向荷載的結構設計理念，在小高層鋼筋混凝土結構設計中，除了要考慮小高層住宅自身重力的豎向荷載之外，更加需要重視其水平方向的荷載。當小高層住宅達到一定高度時，其豎向荷載基本是是固定值，而作為建筑的抗震能力和抗風能力的水平荷載設計，由于受到不同地區的氣候環境與地質環境的差異的影響，其數值會產生較大的變化[3]。

（二）軸向變形設計

在鋼筋混凝土框架結構中，當高度超過一定能夠范圍時，框架中柱比框架邊柱會受到更大程度的軸壓應力，造成中柱的軸向壓縮變形遠遠超過邊柱，當中柱與邊柱軸向壓縮變形差距超過某個特定值時，會降低連續梁主支座支座的負彎矩值，加大跨中正彎矩和端支座的負彎矩，引起框架主體結構的嚴重變形，對其整體受力能力造成嚴重影響。因此，在小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計時，要充分注意到這一點。

（三）結構側移設計

結構側移是由于小高層住宅的水平荷載而引起的。隨著小高層住宅高度的增加，其水平荷載值會越來越大，引起鋼筋混凝土結構的側向移動變形。當主體結構的側移過大時，不僅會造成住宅的隔離墻、圍護墻自身及其上的裝飾材料產生裂縫或損壞，還會使主體結構產生附加內力，嚴重時甚至會引起建筑物倒塌。所以，在小高層鋼筋混凝土結構設計中，需要加強對抗側移能力的重視，保證主體結構在水平荷載影響下產生的側移保持在合理范圍之內[4]。

（四）結構延性設計

相比于低層住宅，小高層住宅的抗震能力更差，更容易受到地震作用的影響，進而產生更大程度的變形。所以，在小高層鋼筋混凝土結構設計中，需要采取合理的設計方式來提高結構的延性，從而保證結構在塑性之后具有足夠的變形能力，提高小高層住宅的抗震能力，避免出現倒塌。

三、小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計方法

（一）比較設計法

當前小高層住宅鋼筋混凝土結構設計中，由于沒有成熟的分析軟件，只能根據相關的技術標準、工程數據等進行設計，致使設計的方案不一定是最優方案。針對此問題，可以通過比較設計的方法來提高結構設計的合理性。比較設計的方法是通過在使用小高層住宅結構分析軟件時，利用人工輸入的方式將不同的結構選型與布置輸入到軟件中，將得出的方案進行相互比較，選擇其中結構性能與布局最為合理的方案，進而達到結構設計的最優化[5]。

在比較設計方法中，雖然需要的人工成本、時間成本以及技術人員專業素質較高，但依然是當下最合適的結構設計方法，是一種對小高層住宅建設整體進行考慮的一種方法。

（二）性能分析法

性能分析法也是小高層住宅混凝土結構框架設計中常用的方法，此方法主要側重于小高層住宅的安全性方面，在實際使用中，需要根據當地的實際情況進行合理的結構選擇。

首先，在抗震性能上，由于小高層住宅對結構抗震性的要求比較高，所以通過分析結構設計方案的會造成的側向移動，來對其抗震性能進行比較，可以選擇出合理的結構方案；抗震性能主要是通過結構的剛度來體現的，在以5%的偶然偏心和雙向地震力作用的標準對設計的結構進行分析后，可以得出不同結構體系的側移大小，結果表明，剪力墻和框剪結構剛度能夠滿足抗震性能的需求，且剪力墻結構優于框剪結構。

其次，就是用性能方面分析，剪力墻結構存在著過多墻體造成的自重較大問題，致使其自身的地震作用較高，且原材料成本也會較高，對建筑的使用靈活會造成一定限制；而框架—剪力墻結構則可以發揮剪力墻、框架結構的變形性能，來提高其抗側能力，且其結構比較合理，在住宅空間使用上更加靈活；但總體而言，純框架結構或純剪力墻結構對水平荷載的能力較強[6]。

結語：

隨著我國人民生活水平的不斷提高，對于小高層建筑的安全性與靈活性提出了更高的要求。鋼筋混凝土框架結構作為小高層住宅建筑中常用的結構形式，在設計中除了遵循安全性原則，還需要考慮整體的性能與經濟效益，比較選擇最合適的設計方案，進而實現小高層住宅建筑的安全適用。

參考文獻：

[1] 張桂霞.關于小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的分析[J].中國新技術新產品，2012，10：172-172.

[2] 程亮亮.對小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計研究[J].建材與裝飾，2013，16：18-19.

[3] 黃勇.淺談小高層住宅鋼筋混凝土（框架）結構設計策略[J].科技資訊，2008，34：76-76.

[4] 馬英.小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計[J].中國新技術新產品，2010，5：188.

[5] 范娟娟，郭竟.淺談小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計策略[J].黑龍江科技信息，2014，17：171-171.

[6] 陽文輝，袁林新.小高層住宅鋼筋混凝土結構體系經濟性能研究[J].山西建筑，2009，7：92-93.