高層住宅建筑結構設計要點

江川縣大街鎮經吉工程工作室 云南江川 652600

摘要：隨著我國經濟社會的飛速發展，城市化進程速遞的加快，大量的人口涌入到城市，城市規劃、建設用地日趨緊張，所以，為了有效緩解城市建設用地的壓力，高層住宅建筑迅猛發展起來，現如今城市間高層住宅建筑隨處可見，因此，建筑結構設計人員在設計工作中將面對越來越多的高層住宅建筑結構設計，為此要加強建筑結構設計人員對于高層建筑結構設計水平。本文就高層住宅建筑結構設計要點進行了分析。

關鍵詞：高層建筑；住宅；結構設計

引言

現代房屋建筑行業取得了很大的發展，高層住宅建筑的結構越來越復雜，從單層逐漸朝著多層、高層建筑發展，高層建筑的結構形式也日益多樣化，這種變化當然更能夠滿足現代人對于高層住宅建筑的多樣化需求。但是高層住宅建筑結構設計中一些常見問題并沒有得到很好解決，對高層住宅建筑結構的安全及其質量有很大影響。結構設計是建筑設計中的第一階段，也是決定建筑質量的重要環節，如果建筑結構設計不合理，不僅會導致后期施工中出現設計變更，增加工程投資成本，也會影響工程施工進度，對于建筑產品的效益會有很多不利影響。因此，如何有效規避高層住宅建筑結構設計中出現的常見問題，確保結構設計的科學性、合理性、安全性，從而提高建筑效益，應作為廣大建筑設計者思考的重點。

1.高層住宅建筑結構設計的特點

水平荷載起控制作用，側面位移必須加以限制，軸向變形在側移中占有很大的份額，所以在結構體系選型時應充分考慮這幾個特點。對于低層、多層或高層建筑，其豎向和水平結構體系設計的基本原理是相同的。但隨著高度的增加，由于以下兩個原因，豎向結構體系成為設計的控制因素：一個是較大的豎向和要求有較大的柱、墻和井筒；另一個更重要的原因是，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多，高層建筑結構設計人員必須以精心設計來保證。

2.高層住宅建筑結構體系的選型

2.1 框架結構：其優點有結構的布置較靈活，室內的空間較大，特別是底層建筑空間較大，更加方便使用。缺點有框架柱的截面大且會突出于墻體，會對戶型實際面積和家具的布置造成直接影響，且建筑物平面的布置要及其規則。

2.2 剪力墻結構：按照建筑的平面布置進行鋼筋砼剪力墻的設置，可以保證柱子不外露，很好地滿足建筑在平面上的使用需求。缺點有結構自重大、剛度大、地震效應大。若建筑與結構的布置不夠合理，會增加鋼筋用量。

2.3 框架剪力墻結構：該結構較多地應用在高層建筑結構中，其外部的框架主要用來承受豎直方向的作用力，框架的布置較為靈活。此外電梯井為剪力墻承受大部分水平荷載。此種結構形式比較適合于商業和商住等有大空間需求的建筑。缺點也是框架柱外露會影響建筑物的使用。

2.4 短肢剪力墻結構：該結構是墻肢較短的剪力墻結構，其布置較為靈活，且結構的特點與剪力墻相類似。在非抗震區及抗震設防烈度低的地區該結構更加經濟合理。

3.高層建筑平面布置

高層建筑結構設計應盡量采用規則的平面布置和立面對稱造型在高層建筑方案設計初期階段，應提倡平面布置和立面造型簡單對稱。簡單、對稱的建筑結構設計中，震害不容易破壞，在民用建筑結構方案設計時，首先應考慮抗震的概念設計，多采用規則的、對稱的建筑設計方案，避免采用不規則的、不對稱的設計方案。在平面、豎向建筑結構設計中沒有明顯的、突出的突變，并應盡量避免整體扭轉不均勻的現象出現，使質量中心和剛度中心基本相重合。在建筑結構體型上簡單、抗側力體系的剛度和承載力上下變化應連續。

4.高層住宅建筑基礎設計

基礎設計應根據工程地質條件、上部結構類型與載荷分布、相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，選擇經濟合理的基礎方案，設計時宜最大限度地發揮地基的潛力，必要時應進行地基變形驗算。基礎設計應有詳盡的地質勘察報告，對一些缺少地質報告的建筑應進行現場查看和參考臨近建筑資料。與一些底層和中層建筑的設計相比，高層建筑結構的承載力設計必項要具備足夠的剛度。除此之外，高層建筑的外墻、玻璃等保護設施除了具備可靠的承載力，還需要和主體結構保持可靠的連接。

5.控制側向和水平位移

高層建筑結構設計中，因為高度的不斷增加，建筑物隨著高度的變化會發生一定的側向位移現象，這個主要和建筑物橫向水平荷載有關，所以高層建筑結構設計需要考慮結構具備一定的剛度和承壓力。如果發生側向位移對于建筑物自身的質量安全非常不利，直接會導致坍塌現象的發生。通常清況下，高層建筑結構設計對于水平位移的限值有嚴格的要求，對于風荷載、地震荷載、彈性作用等都有合適的計算方法。此外，樓蓋結構要具備合適的舒服度，豎向震動頻率不能小于3赫茲。

6.高層住宅建筑剪力墻設計

6.1 剪力墻的布置

剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質心和剛心趨于重合，且X，Y兩向的剛重比接近。在結構布置應避免一字形剪力墻，若出現則應布置成長墻（h/w>8），規范中對普通墻及墻的界定是墻高厚比8倍以下為短肢墻，大于8倍則為普通墻；轉角處墻肢應盡可能長，因為轉角處應力容易集中，兩個方向均應盡量布置成長墻。

6.2 剪力墻的配筋

針對剪力墻的配筋（以200mm厚的墻體來說），通常要保證水平方向的鋼筋布置在外側，而豎直方向的鋼筋布置在內側。墻體的配筋需滿足相關計算結果與規范規定最小配筋率。但地下部分墻體配筋則另當別論。因為地下部分墻體配筋大多由水壓力，土壓力產生的側壓力控制，而由于簡化計算經常由豎向筋控制，此種情況下為增大計算墻體有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。地下部分墻體鋼筋保護層應大于50mm，且在保護層內增設雙向鋼筋網片。

7.高層住宅建筑結構抗震設計

隨著建筑結構設計技術術的增長，我國高層住宅建筑結構設抗震計要求不斷提高，高層混疑土結構構件需要根據抗震結構的分類、裂度、結構類型、房屋高度等眾多因素來采取不同的抗震設計。抗震結構設計需要因地制宜，根據高層建筑結構所處的地理位置和周圍壞境來綜合考慮建筑結構設計的性能。為實現建筑抗震設防目標，不但要求框架和剪力墻有必要的承載力和剛度，還應具有良好的延性和耗能能力，而成為延性耗能結構。由于梁是受彎構件，相比作為壓彎構件的柱，更容易實現大的延性和耗能能力，應盡量使塑性鉸出現在梁端，除底層柱嵌固端外，柱端不出現塑性鉸。連梁屈服先于墻肢，使塑性變形和耗能分散于連梁中，可以避免墻肢過早屈服導致變形過大而形成倒塌機制。為使梁、柱、墻肢出現彎曲破壞，通過調整截面受剪承載力與受彎承載力相對大小，來避免構件出現脆性受剪破壞。

8.結語

在高層建筑結構設計時，應該對超高、抗震抗風、消防、規則性、嵌固端設置等問題進行充分認識，提前結合地質條件與基礎條件對各個影響因素進行分析，不斷進行優化設計，確保高層建筑結構本身的穩定性，提高使用壽命與質量結構設計不是孤立存在的，而是與其他的設計相輔相承結合目前經驗所發現的問題進行優化，避免對質量造成影響隨著我國專家學者對高層建筑結構設計研究的不斷深入，結構設計將更力。完善、促進我國城市建設水平的提高。

參考文獻：

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