多層住宅結構設計模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇多層住宅結構設計，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

一.在結構設計中有效運用概念設計

建筑的概念設計在整個設計過程中起著舉足輕重的作用，一幢建筑物的設計，如果沒有事先經過全盤正確的概念設計，以后的計算模式再準確、計算再精確、配筋再合理，也不可能是一個經濟、合理的優秀設計工程。從結構杭震角度出發，住宅結構設計無論是多層磚混或和框架剪力墻結構，都不同于以往的靜力設計，必須從抗震的角度，采用二階段設計來實現三個水準的設防要求。為此，結構設計人員必須及早介入建筑結構的概念設計，否則，將會導致建筑結構設計的不合理，給以后的結構設計帶來難度。為在建筑物的方案設計階段正確把握建筑結構的概念設計，應對不同形式的住宅建筑，掌握各自概念設計中容易疏忽的要點：

（1）對一般多層砌住宅結構，應按建筑搞震設計規范要求做到：優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系：縱橫墻的布置宜均勻對稱，沿平面內宜對齊，沿豎向應上下連續；樓梯間不宜設置在房屋和轉角處；不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。

（2）對鋼筋砼多層結構住宅，力求做到：結構布置應盡量采用規則結構。對復雜結構，可以設置防震縫，把它分割成各各規則的結構單元，可以設置防震縫，把它分割成各自規則的結構單元，結構布置以少設縫為宜，一量設縫，則應使防震縫的設置與伸縮縫、沉降縫相統一；框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置，以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力；框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態，除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外，還需采取措施，保證樓、屋蓋的整體性及其于抗震墻的可靠連接。

二.從結構設計上預防構件開裂破壞的危害

預防或減少不均勻沉降的危害，可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎方面加以控制。諸如：避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置；避免立面形體變化過大；將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干單元；加強上部結構和基礎的剛度；同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。應該引起重視的是：對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經濟的角度考慮，基礎一般采用樁箱或樁筏結合的形式，此時應保證箱體的整體剛度，群樁布置的形成應與上部結構重心相吻合。當土層有較大起伏時，應使用不著同建筑結構下的樁端位于同一土層中，并應考慮可能產生的液化影響。而對多層建筑而言，從經濟的角度考慮，一般不愿意采用長樁的方案，但當地軟土層厚度較大時，一般都需要經過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。常用的軟土地基處理方式類型較多，但在選擇地基處理方案前，必須認真研究上部結構和地基兩方面的特點及環境情況，并根據工程設計要求，確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術指標，以及各種處理方面的適用性，同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經驗，進行多方案比較，最終選定安全實用、經濟合理的處理方案。地基經處理后，還必須滿足規范所規定的強度和變形要求。

三.從結構計算上滿足規范要求

（1）避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、荷載折減不當、建筑物用料與實際不符，基礎底板上多算或少算土重。

（2）底框砌體結構驗算時就應注意：底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構，對具有薄弱層的底層框架混合結構，應考慮塑性變形集中的影響，通常對底層地震剪力乘以1.2～1.5的增大系數；底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底框架結構中只有底層框架抗震墻，應采用雙保險的方法，抗震墻承擔全部剪力，框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時，框架不折減，搞震墻折減到彈性剛度的20%-30%；應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。

（3）以電算結果的正確性不以作出合理評價。目前結構計算大多采用結構設計計算程序進行計算，如何對計算結果進行分析、評價，是一個非常重要的方面。必須根據工程設計的經驗對計算結果進行分析、判斷，根據其正確與否，決定能否作為施工圖設計的依據。

四.從構造設計上采取措施

（1）注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性，又必須滿足最小配筋的要求。

（2）嚴格按照規范要求，保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度，材料選用也必須滿足強度要求。

（3）為了防止屋面溫度力引起的墻體開裂，必須采取有效的通風融熱措施。

（4）按抗震構造要求設置的構造柱，應在整個建筑物高度內上下對準貫通，上至女兒墻壓頂，下至淺于500mm基礎圈梁，或伸入室外地面以下500mm，構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。

五.結語

篇2

中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：

1、引言

隨著我國住宅建筑規模的不斷擴大和住宅產業化的發展,建筑功能優于普通框架結構的鋼筋混凝土異形柱框架結構應運而生。與傳統磚混結構、框架結構相比,異形柱避免了房間邊角因采用矩形柱時所產生的棱角突出,從而使房間平整、布置靈活,而且增加了使用面積,體現住宅的經濟性。

異形柱指的是除了矩形、圓形以外的截面形式,如T形、十字形、L形等截面形式,它的優點是,柱肢基本與填充墻等厚,使室內不出現柱肢,便于室內靈活布置,又可增加使用面積。異形柱結構受力體系由異形柱或異形柱加剪力墻、框架梁組成,共同承受水平荷載和豎向荷載。目前,國標《混凝土異形柱結構技術規程》(JGJl49-2006)在總結地方規程的基礎上已經正式實施,下面著重對多層建筑采用異形柱結構設計進行分析探討。

2、異形柱結構的受力機理分析

2.1承載能力

異形柱的截面形式主要有T形、十字形、L形和Z形(較少采用)等,L形多用于墻轉角,T形和十字多用于縱橫墻交接處。由于截面的這種特殊性,其墻肢平面內外兩個方向的剛度相差較大,各個方向的承載力也有較大差異。

2.2變形特征

異形柱的肢厚一般為200-250mm,為了獲得足夠的承載能力,異形柱的肢長一般不會太小,由此會容易造成剪跨比過小,形成短柱。由于肢厚較小,為薄壁構件,剪切中心與截面形心往往不重合,變形以剪切為主,構件的變形能力下降。由于異形柱屬于薄壁構件,也會因截面曲率M/日較小,使彎曲變形性能有限,延性較差。

2.3破壞機理

異形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面之外,受力時要靠各柱肢交點處核心混凝土的協調變形。這種變形協調,使各柱肢內存在比較大的翹曲應力和剪應力。國內外大量的試驗資料和理論分析表明,異形柱的破壞形態為:彎曲破壞、小偏壓破壞、壓剪破壞等。影響其破壞形態的因素有:荷載角、軸壓比、剪跨比、配筋率以及箍筋間距與縱筋直徑D的比值等。

異形柱由于其截面的特殊性及受力性能的復雜性,在設計中必須通過可靠的計算分析和必要的構造措施,來保證其強度和延性。

3、工程實例

湖南某行政單位宿舍樓,地上5層,總建筑面積為15200m2,建筑物總高度自室外地坪箅起為16.78m,寬度12.8m,高寬比為1.31,標準層層高為2.9m。地震設防烈度按6度考慮,抗震等級為3級,場地類別為Ⅲ類,基本風壓為0.4kN/m2。平面布置如圖1所示。

根據建筑使用功能要求,本工程采用現澆鋼筋混凝土異形柱框架結構,在兩個方向均有拉結。柱網均在5m以內,局部設置矩形柱,異形框架柱、梁寬均為200mm。磚砌填充墻采用190mm×190mm kMl型多孔磚,內墻采用加氣混凝土砌塊。

4、多層異形柱框架建筑結構整體分析

4.1計算原理與參數

PKPM-SATWE采用數值計算原理和迭代方法,將受壓區混凝土劃分為若干個小單元,利用截面假定確定小單元各點的混凝土和鋼筋應變,由混凝土和鋼筋的應力應變關系曲線求得混凝土小單元和各根鋼筋的應力,建立平衡方程,通過迭代方法求出所需配筋面積。

本工程結構混凝土強度等級采用C30,縱向受力鋼筋采用HRB335級鋼筋

(D≤22mm),箍筋采用HRB235級鋼筋。由于結構平面不規則性,考慮雙向地震作用,地劈作用分析方法采用側剛分析方法。

4.2結構自振周期

結構的自振周期,如表1所示。

可以看出,水平地震力方向與坐標軸夾角為0°時,T3/T1=0.88

4.3軸壓比

異形柱不同截面形式的軸壓比限值在文獻中有詳細的規定。表2列出了KZl、KZ3、KZ5、KZ7、I(Z8等有代表性的截面在水平力方向與坐標軸夾角分別為0°和45°時作用下的軸壓比。

由于本工程建筑布置的特殊性,異形柱有少量一字形和z形柱,從表2的軸壓比值可以看出,L形、T形、+形異形柱在水平力方向與坐標軸夾角為45。時的軸壓比值較0°時的軸壓比值均大,特別是L形柱,軸壓比差值較大,軸壓比公式為

μN=N/fcAc(1)

其中:μN為軸壓比;N為考慮地震作用組合的軸向壓力設計值;fc為混凝土軸心抗壓強度設計值;Ac為異型柱截面面積。

從式(1)可知,同截面同混凝土標號的異形柱軸壓比越大,則上部荷載越大,故本工程異形柱設計中應采用水平力方向與坐標軸夾角為45°時的數據作為依據。文獻通過模型分析提出L形等肢異形柱應考慮45°和-45°地震作用方向的計算,這與本文研究得出的結論吻合。

4.4底層剪力控制

通過異形柱受力機理分析可知,異形柱受力時,柱肢內存在相當大的剪應力和翹曲應力,故異形柱受力計算除按軸壓比控制進行雙偏壓計算外,還應計算抗剪應力。

從表3中可以看出,水平力方向與坐標軸夾角為45°時,5種不同形式的異形柱柱底剪力較水平力方向與坐標軸夾角為0°時大,特別是L形截面的異形柱。這與異形柱在不同方向水平力作用下獲得的軸壓比數值趨勢相符。同時應考慮L形柱在45°和-45°地震作用方向的計算。

4.5層間位移角

結構在水平力方向與坐標軸夾角分別為45°(曲線1)和0°(曲線2)作用下,x和y方向的最大層間位移角,如圖2、3所示。從圖中可以看出x和y方向下層間位移角均小于等于1/600,滿足規范相應要求。曲線1對應樓層n各點層間位移角值均小于曲線2相對應值,說明結構在水平力方向與坐標軸夾

角為45°時抗側力能力較好。

5、異形柱框架結構設St中的優化措施

5.1異形柱框架結構設計中的優化措施

從以上分析可以看出,異形柱結構與矩形柱結構在性能上存在較大差異,設計過程中應重點控制和優化對異形柱結構整體性能影響較大的內容,具體如下:

1)調整異形柱平面框架布置形式,使其剛度中心盡量與形心重合,相應調整異形柱柱肢高,使其滿足扭轉與平動第1周期比T3/T1

2)異形柱的方向性較強,在進行整體計算分析時,應增加45°和-45°風和地震作用方向的計算,保證結構的安全度。

3)Z形柱本文未詳細分析,其剪切中心與形心雖然重合,但框架梁往往布置在兩翼,不可避免地產生翹曲應力,故設計時,建議將框架分析所得的截面彎矩乘以1.15-1.25的增大系數以考慮翹曲應力的影響。

4)異形柱受力后,柱肢端部會出現較大應力,加上梁作用于柱肢上,應力產生不均勻性。一般越靠肢端,應力越大,對柱肢形成偏心壓力,因而在異形柱配筋時,應在肢端設置暗柱,離端部厚度范圍內設2φ14的構造鋼筋,箍筋同柱,可限制柱肢混凝土裂縫開展,提高異形柱局部抗壓、抗剪強度及變形能力。

5.2異形柱混凝土節點核心區處理措施

由異形柱的截面特性,決定了梁柱節點核心區域面積較小,而梁柱縱筋交匯使得箍筋配置不可能太多。為了滿足抗剪承載力的要求,只能提高混凝土的標號,但隨之帶來的問題是構件變脆,同時與梁板混凝土強度的協調也成問題,有時了為個別柱的需要,而使全部柱的混凝土標號提高,也造成了投資上的浪費。

為了解決這一問題,設計時采用了在節點核心區的柱內加豎向鋼板的方法,鋼板伸過節點核心區上下一定的長度錨固,按鋼板與混凝土協同工作來計算分析,確定鋼板的截面尺寸。最終設計的結果是鋼板截面尺寸較小,不影響梁柱鋼筋的布置,且鋼板設置靈活,哪里需要哪里加,從已建成工程使用來看,效果較好。

6、結語

綜上所述,異形柱結構由于具有不出現柱楞,不露梁,并能夠增加使用面積等優點,以及民用建筑市場朝著大開間、太空間方向的發展,應用前景將日益廣泛。結構設計時應根據其受力特點,充分了解其破壞機理,選用合理的結構形式,正確掌握分析方法,其結構才能有可靠的安全保證。

參考文獻:

篇3

中圖分類號:TU398.2　文獻標識碼:B　文章編號:1008-0422(2010)04-0122-02

1、引　言

隨著我國住宅建筑規模的不斷擴大和住宅產業化的發展,建筑功能優于普通框架結構的鋼筋混凝土異形柱框架結構應運而生。與傳統磚混結構、框架結構相比,異形柱避免了房間邊角因采用矩形柱時所產生的棱角突出,從而使房間平整、布置靈活,而且增加了使用面積,體現住宅的經濟性。

異形柱指的是除了矩形、圓形以外的截面形式,如T形、十字形、L形等截面形式,它的優點是,柱肢基本與填充墻等厚,使室內不出現柱肢,便于室內靈活布置,又可增加使用面積。異形柱結構受力體系由異形柱或異形柱加剪力墻、框架梁組成,共同承受水平荷載和豎向荷載。目前,國標《混凝土異形柱結構技術規程》(JGJl49-2006)在總結地方規程的基礎上已經正式實施,下面著重對多層建筑采用異形柱結構設計進行分析探討。

2、異形柱結構的受力機理分析

2.1　承載能力

異形柱的截面形式主要有T形、十字形、L形和Z形(較少采用)等,L形多用于墻轉角,T形和十字多用于縱橫墻交接處。由于截面的這種特殊性,其墻肢平面內外兩個方向的剛度相差較大,各個方向的承載力也有較大差異。

2.2　變形特征

異形柱的肢厚一般為200-250mm,為了獲得足夠的承載能力,異形柱的肢長一般不會太小,由此會容易造成剪跨比過小,形成短柱。由于肢厚較小,為薄壁構件,剪切中心與截面形心往往不重合,變形以剪切為主,構件的變形能力下降。由于異形柱屬于薄壁構件,也會因截面曲率M/日較小,使彎曲變形性能有限,延性較差。

2.3　破壞機理

異形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面之外,受力時要靠各柱肢交點處核心混凝土的協調變形。這種變形協調,使各柱肢內存在比較大的翹曲應力和剪應力。國內外大量的試驗資料和理論分析表明,異形柱的破壞形態為:彎曲破壞、小偏壓破壞、壓剪破壞等。影響其破壞形態的因素有:荷載角、軸壓比、剪跨比、配筋率以及箍筋間距與縱筋直徑D的比值等。

異形柱由于其截面的特殊性及受力性能的復雜性,在設計中必須通過可靠的計算分析和必要的構造措施,來保證其強度和延性。

3、工程實例

湖南某行政單位宿舍樓,地上5層,總建筑面積為15200m2,建筑物總高度自室外地坪箅起為16.78m,寬度12.8m,高寬比為1.31,標準層層高為2.9m。地震設防烈度按6度考慮,抗震等級為3級,場地類別為Ⅲ類,基本風壓為0.4kN/m2。平面布置如圖1所示。

根據建筑使用功能要求,本工程采用現澆鋼筋混凝土異形柱框架結構,在兩個方向均有拉結。柱網均在5m以內,局部設置矩形柱,異形框架柱、梁寬均為200mm。磚砌填充墻采用190mm×190mm kMl型多孔磚,內墻采用加氣混凝土砌塊。

4、多層異形柱框架建筑結構整體分析

4.1　計算原理與參數

PKPM-SATWE采用數值計算原理和迭代方法,將受壓區混凝土劃分為若干個小單元,利用截面假定確定小單元各點的混凝土和鋼筋應變,由混凝土和鋼筋的應力應變關系曲線求得混凝土小單元和各根鋼筋的應力,建立平衡方程,通過迭代方法求出所需配筋面積。

本工程結構混凝土強度等級采用C30,縱向受力鋼筋采用HRB335級鋼筋

(D≤22mm),箍筋采用HRB235級鋼筋。由于結構平面不規則性,考慮雙向地震作用,地劈作用分析方法采用側剛分析方法。

4.2　結構自振周期

結構的自振周期,如表1所示。

可以看出,水平地震力方向與坐標軸夾角為0°時,T3/T1=0.88

4.3　軸壓比

異形柱不同截面形式的軸壓比限值在文獻中有詳細的規定。表2列出了KZl、KZ3、KZ5、KZ7、I(Z8等有代表性的截面在水平力方向與坐標軸夾角分別為0°和45°時作用下的軸壓比。

由于本工程建筑布置的特殊性,異形柱有少量一字形和z形柱,從表2的軸壓比值可以看出,L形、T形、+形異形柱在水平力方向與坐標軸夾角為45。時的軸壓比值較0°時的軸壓比值均大,特別是L形柱,軸壓比差值較大,軸壓比公式為

μN=N/fcAc　(1)

其中:μN為軸壓比;N為考慮地震作用組合的軸向壓力設計值;fc為混凝土軸心抗壓強度設計值;Ac為異型柱截面面積。

從式(1)可知,同截面同混凝土標號的異形柱軸壓比越大,則上部荷載越大,故本工程異形柱設計中應采用水平力方向與坐標軸夾角為45°時的數據作為依據。文獻通過模型分析提出L形等肢異形柱應考慮45°和-45°地震作用方向的計算,這與本文研究得出的結論吻合。

4.4　底層剪力控制

通過異形柱受力機理分析可知,異形柱受力時,柱肢內存在相當大的剪應力和翹曲應力,故異形柱受力計算除按軸壓比控制進行雙偏壓計算外,還應計算抗剪應力。

從表3中可以看出,水平力方向與坐標軸夾角為45°時,5種不同形式的異形柱柱底剪力較水平力方向與坐標軸夾角為0°時大,特別是L形截面的異形柱。這與異形柱在不同方向水平力作用下獲得的軸壓比數值趨勢相符。同時應考慮L形柱在45°和-45°地震作用方向的計算。

4.5　層間位移角

結構在水平力方向與坐標軸夾角分別為45°(曲線1)和0°(曲線2)作用下,x和y方向的最大層間位移角,如圖2、3所示。從圖中可以看出x和y方向下層間位移角均小于等于1/600,滿足規范相應要求。曲線1對應樓層n各點層間位移角值均小于曲線2相對應值,說明結構在水平力方向與坐標軸夾

角為45°時抗側力能力較好。

5、異形柱框架結構設St中的優化措施

5.1　異形柱框架結構設計中的優化措施

從以上分析可以看出,異形柱結構與矩形柱結構在性能上存在較大差異,設計過程中應重點控制和優化對異形柱結構整體性能影響較大的內容,具體如下:

1)調整異形柱平面框架布置形式,使其剛度中心盡量與形心重合,相應調整異形柱柱肢高,使其滿足扭轉與平動第1周期比T3/T1

2)異形柱的方向性較強,在進行整體計算分析時,應增加45°和-45°風和地震作用方向的計算,保證結構的安全度。

3)Z形柱本文未詳細分析,其剪切中心與形心雖然重合,但框架梁往往布置在兩翼,不可避免地產生翹曲應力,故設計時,建議將框架分析所得的截面彎矩乘以1.15-1.25的增大系數以考慮翹曲應力的影響。

4)異形柱受力后,柱肢端部會出現較大應力,加上梁作用于柱肢上,應力產生不均勻性。一般越靠肢端,應力越大,對柱肢形成偏心壓力,因而在異形柱配筋時,應在肢端設置暗柱,離端部厚度范圍內設2φ14的構造鋼筋,箍筋同柱,可限制柱肢混凝土裂縫開展,提高異形柱局部抗壓、抗剪強度及變形能力。

5.2　異形柱混凝土節點核心區處理措施

由異形柱的截面特性,決定了梁柱節點核心區域面積較小,而梁柱縱筋交匯使得箍筋配置不可能太多。為了滿足抗剪承載力的要求,只能提高混凝土的標號,但隨之帶來的問題是構件變脆,同時與梁板混凝土強度的協調也成問題,有時了為個別柱的需要,而使全部柱的混凝土標號提高,也造成了投資上的浪費。

為了解決這一問題,設計時采用了在節點核心區的柱內加豎向鋼板的方法,鋼板伸過節點核心區上下一定的長度錨固,按鋼板與混凝土協同工作來計算分析,確定鋼板的截面尺寸。最終設計的結果是鋼板截面尺寸較小,不影響梁柱鋼筋的布置,且鋼板設置靈活,哪里需要哪里加,從已建成工程使用來看,效果較好。

6、結　語

綜上所述,異形柱結構由于具有不出現柱楞,不露梁,并能夠增加使用面積等優點,以及民用建筑市場朝著大開間、太空間方向的發展,應用前景將日益廣泛。結構設計時應根據其受力特點,充分了解其破壞機理,選用合理的結構形式,正確掌握分析方法,其結構才能有可靠的安全保證。

參考文獻:

篇4

前言:

近年來，由于土地資源不可再生，建設部已下令禁止使用傳統的粘土磚，同時，我國目前的鋼產量已高達1.7億噸，嚴重供過于求的狀況已迫使鋼鐵企業不得不另辟蹊徑，為了建筑業和鋼鐵業找到了新的出路，我國在已有的建筑體系上引進了國外已經成熟的鋼結構住宅建筑體系，多層鋼結構住宅是鋼結構住宅產業化推廣的重要組成部分，也是今后多層住宅發展的主要方向。鋼結構住宅建筑的優點主要有：大大節約施工時間，施工不受季節影響；增大住宅空間使用面積；減少建筑垃圾和環境污染，建筑材料可重復利用；拉動其他新型建材行業的發展；抗震性能好；使用中易于改造、靈活方便；給人帶來舒適感等等。

一、多層鋼結構住宅結構體系選型

鋼結構體系的型式有多種，但應用于住宅的卡要可分為鋼框架體系鋼支撐框架體系，鋼框架-混凝士剪力墻體系 鋼框架-核心筒，錯列桁架鋼結構等。

根據已建的鋼結構住宅工程 對鋼結構住宅的結構體系做一個簡單的定性比較（見表1）。根據表1對多層鋼結構住宅結構體系比較分析，可以明確地得出各鋼結構體系的優缺點。從表1可知，錯列桁架鋼結構經濟性高，開間及跨度大，比較適于作為多層鋼結構住宅的結構體系，但建筑設計應與結構設計交互設計，以避免桁架對建筑平面設計的影響。

表1 多層鋼結構住宅結構體系性能比較

錯列桁架 好 低 復雜、快 抗側能力好、 桁架對住宅建筑平面設計有影響

二、鋼結構住宅樓蓋結構分析

樓板的合理選擇關系到整個結構的安全性、經濟性，降低樓板的造價和減輕自重對整個建筑物至關重要。目前鋼結構住宅工程中常用的樓板主要有三種形式：壓型鋼板-混凝土組合樓板；現澆混凝土樓板；預應力空心板疊合樓板。通過表格對上述三種樓蓋進行綜合比較 見表2：

表2 多層鋼結構住宅常用樓板類型綜合比較

造價 較低 較高 低

由表2可知 預應力空心板疊合樓板比較適于作為鋼結構住宅樓蓋 這種樓蓋不僅裝配化程度高、施工效率高、自重輕、用鋼量少和造價低，而且跨度較大，整體性及抗震性能都不比現澆樓蓋差。

三、多層鋼結構住宅結構分析與設計

3．1 工程概況

某住宅工程6層，層高2.8m。建筑高度17.1m,建筑面積2858 m2，建筑標準層平面如圖1所示。在一個住宅單元中,進深尺寸較大,除樓梯間、廚房、衛生間相對固定外。其余的廳、居室、貯藏室等均可按住戶的意愿自行安排、靈活分隔組合。墻體選用蒸壓加氣混凝土墻板。建筑抗震設防烈度Ⅷ度 設計地震分組為第一組 設計基本地震加速度為0.2g 建筑結構安全等級為二級，建筑的抗震設防分類為丙類。基本風壓0.60kN／m2,地面粗糙度B類。基本雪壓O.80kN／m2,屋面活荷載0．5kN／m2。

3．2 結構分析與設計

結構體系：根據上文分析及工程概況，該工程選擇交錯桁架鋼結構和鋼框架結構體系。靈活分隔部分采用錯列桁架鋼結構，該結構利用柱子、平面桁架和樓板組成空問抗側力體系．具有住宅布置靈活、結構自重輕和造價低的特點。是一種經濟、實用、高效的新型結構體系：固定部分(廚房、衛生間和樓梯間)采用鋼框架結構。桁架腹桿采用混合型桁架，這種桁架的抗側性能優于空腹桁架．抗震性能優于實腹桁架。桁架布置見圖2。

圖2 桁架布置

結構布置：住宅的開問和進深較大，由上文分析并綜合比較而選用預制預應力空心板疊合樓板。采用預制預應力空心板疊合板后結構布置采用簡單梁格方式，取消用鋼量較大的次梁。簡單梁格布置不僅可以降低結構用鋼量，而且可以增大建筑有效凈空并取消吊頂。預制預應力空心板疊合板通過與鋼粱組合作用(布置栓釘和后澆疊合層)進一步降低結構用鋼量。疊合板總厚度為200mm 其中預制預應力空心板厚度150mm，現澆疊合層厚50mm。結構平面布置見圖3。

構件設計：交錯桁架結構中多數構件的內力以軸力為主，而且體系的抗側剛度很大 一般以強度或穩定設計來控制構件截面，比較適合采用高強度鋼材，因此該工程梁、柱、弦桿、腹桿均采用Q345鋼。交錯桁架結構中柱采用直徑為400mm．壁厚為l6mm鋼管混凝土柱．混凝土采用C60；弦桿采用HW200x200x8x12：縱向框架梁為HM294x200xSx12：直腹桿為等邊角鋼組合L100xl0；斜腹桿為等邊角鋼組合L125x8。框架結構中柱采用直徑為300mm．壁厚為10mm的鋼管混凝土柱，混凝土采用C60：粱采用HN25O×125×6×9。

結構分析：計算結果表明．水平荷載作用參與組合的工況對設計起控制作用。構件強度和穩定應力比控制在0．90以內 結構彈性層間位移角按照《建筑抗震設計規范》和 鋼結構設計規范》的相關規定來控制。結構分析結果見表3。

節點設計：交錯桁架體系采用混合型時，橫向荷載的作用將通過平面桁架以軸力的形式傳遞給柱子．故桁架與柱子的連接按鉸接設計。此時，桁架上、下弦桿除了要承受軸力，還要承受彎矩．按照連續壓彎桿件設計．而腹桿與弦桿的節點按鉸接設計，忽略桁架腹桿次彎矩的影響。此種分析不但誤差~t4d,，還能改善結構的延性和增加耗能儲備。鋼框架結構的梁柱節點全部為剛節點．可有效增加結構的抗側剛度。

3．3 簡單經濟評價在滿足各項設計指標的前提下．各構件用鋼量見表4 設計方案總用鋼量為85．25t(不包括樓板及基礎)，單位面積用鋼量為29．8kg／m2。采用鋼管混凝土柱交錯桁架結構。可以顯著降低結構的用鋼量．比其他鋼結構住宅結構體系經濟。

表4 構件用鋼量

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中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：

隨著我國的國民經濟高速發展,綜合國力得到了大大的提高,相應帶動了大量的城鄉改造工程。但城市的發展在幅員遼闊的中國極不平衡,較為落后、偏僻的城市,由于經濟實力較差、交通不便等原因,樓房的建設依然以砌體結構為主,如辦公樓、教學樓、多層住宅、沿街二、三層店鋪和多層底商住宅樓等。因設計水平所限,注重了承載力的計算,忽視了構造措施和概念設計;注重了本專業的設計,忽視了和別的專業相協調,在許多建筑的施工圖設計中,已經埋下了很大的安全隱患。這樣的設計不僅不符合現行設計規范,而且降低了建筑結構的可靠度和安全性

一、砌體結構的含義

用磚砌體、石砌體或砌塊砌體建造的結構叫做砌體結構。我國砌體結構應用非常的廣泛,它具有可以就地取材，非常好的耐久性和比較好的大氣穩定性和化學穩定性,也同樣具有不錯的保溫隔熱性能。

二、 砌體結構的特點

多層砌體房屋是指由燒結普通粘土磚、燒結多孔粘土磚、混凝土小型空心砌塊等砌體承重的多層房屋。通常砌體結構房屋給人們的印象多數是建筑高度不大、層數較少、層高較低、窗戶較小、內部墻較多，立面造型簡單，這種印象正好說明了砌體結構的建筑特點。砌體結構由粘土磚或砌塊砌筑而成，材料呈脆性，其抗剪、抗拉和抗彎強度較低，因此抗震性能較差，即便有圈梁、構造柱等加固措施，在強烈地外，巷子中磚瓦緊湊地接著淅淅瀝瀝的水滴。“滴答滴答下小雨了，種子說我要發芽，我要發芽。”記得初來時，我在小巷中震作用下，破壞率仍然較高。

三、多層砌體住宅建筑結構設計易忽視的問題

1、地基處理及基礎設計

地基及基礎在建筑的安全性方面的重要作用不言而喻。砌體結構房屋，由于平面不規則，或房屋高差較大引起建筑物重量懸殊較大，或由于地基不均勻，即房屋各部位下面持力層地基強度不同，以及下臥層軟硬程度不同，而引起較大的不均勻沉降。顯然，對于以脆性材料為主的砌體結構這種不均勻沉降更是極其不利的。但由于砌體結構上部荷載相對來說并不很大，許多設計人員往往在設計中不太重視，在地基處理和基礎設計時的比較隨意，如：（1）人為造成不均勻地基。如建筑距離較小時，為了解決基礎外放的問題，同一結構單元，樁基和天然地基或換填土地基混用等。（2）采用軟件進行基礎設計時，為減少繪圖工作量，歸并系數較大，這等同于獨基(或條基)采用不同的地基承載力特征值。從理論上講，上述兩種情況，事實都是對同樣的地基承受不同的附加應力，必然會產生不均勻沉降。

為更好的控制不均勻沉降，從而減少由于沉降差引起的結構附加應力。在做地基處理及基礎設計時應該更加細致，比如：對同一結構，承載能力較低的地基之上的基礎，寬度取值可比計算值大些，以減少對地基的附加壓力，從而減少沉降值；而地基強度較高的基礎，寬度可按計算設置甚至略小于計算值（慎用），以期人為增加該部分基礎的沉降量，減少與較軟弱地基部分的沉降差。

設計中如遇到地質條件很不均勻的復雜地基時，除了對由于地基承載力不同而引起的砌體結構房屋的不均勻沉降作上述處理外，相應的應上部結構也適當進行加強，以增強結構的整體剛度，抵抗地基的均勻沉降。如增加設置圈梁的層數和圈梁設置的密度，加強不同土層的交接房屋結構的連接構造和配筋等。

2、預制過梁的設計與施工

過梁是墻體門、窗或設備洞口上承擔豎向荷載的構件。在設計及施工工程中常見問題如下:

（1） 過梁端部支承長度不足.(一般為240mm)

從設計角度講，過梁截面設計主要取決于：過梁上荷載選取；正截面受玩，支座斜截面受剪承載力計算；按梁端有效支承長度或過梁有效支承長度驗算支承處砌體局部受壓。預制尺寸的誤差，施工操作中的隨意擺放都能導致過梁支承長度的不足。在此中情況下，容易導致支承處砌體局部受壓強度不足。更有甚者，一端與構造柱相連的過梁沒有采用與構造柱整體澆筑， 只是在構造柱相應位置處甩筋后澆，使過梁支座截面的斜截面抗剪能力降低，滿足不了設計要求。

（2） 門窗洞口處過梁與設備洞口處過梁不區別對待

設備洞口處過梁與門窗洞口處過梁的區別在于設備洞口處過梁須預留洞口(供穿管用)，造成其本身強度的削弱。有的設計人員人為：住宅結構中過梁的荷載不大，故常常忽略。但是在實際工程之中，確確實實有的設備洞口上方的過梁由于開洞而設計時沒有加強，從而導致過梁跨中出現豎向裂縫，影響正常使用。所以在砌體住宅設計中，考慮過過梁開洞削弱的影響， 適當加大設備洞口連梁的截面高度和配筋，避免在使用期間其出現裂縫，滿足正常使用要求。

3、砌體承重墻設備留洞問題

（1）砌體住宅結構設計中,樓梯間由于樓層處開大洞沒有樓板連接形成了砌體結構中的一個比較薄弱的部位。然而，近幾年的砌體住宅設計中,往往把設備留洞放樓梯間在兩側橫墻上，致使本來就比較薄弱的部位更加變的薄弱了。具體表現如下:

a）樓梯間橫墻處較大洞口兩側沒有設置構造柱。

b）相鄰洞口之間凈距過小。

（2）因為結構施工圖中很少有設備洞口定位,有時只是在《結構設計總說明》統一注明墻體開洞加強措施，從而導致現場施工中墻體留洞帶有很大的隨機性.較大的消弱了墻體的側向剛度，大大降低了墻體側向承載力。對此提出建議如下:

a）較大洞口或洞口集中部位兩側設置構造柱，構造柱整層通高配置。并應于相應洞口（洞口上皮一致）上方設置現澆混凝土過梁，與兩側構造柱整澆一起。

b）若洞口上皮不一致時，除按條1 設置構造柱外，洞口間凈距最小須保證各洞口過梁在墻體上支承長度之和。

c）待設備箱體安裝完畢固定后,應用細石混凝土添塞充實。其次，砌體結構承重墻體砌筑過程中，各管線的預埋尤其注意。施工中往往由于疏忽大意，導致管線沒有預埋墻體之中，而只能在墻體上開線槽，臥管線與槽中。這種做法實際上存在幾個缺陷：其一，墻體開槽，削弱墻體強度。其二，線槽填充的混凝土與砌體材料的熱漲性能差異較大，將導致墻面開裂。其三，墻體懸掛器件穿孔時，易損壞管線，造成漏水，漏電。所以在施工時應組織周密，勿漏項，盡量避免這種費力不討好的返工之做。

4、樓板配筋問題

砌體住宅結構設計中，樓板鋼筋的用量占據上部結構鋼筋用量的很大比例。而開發商為了減少投資，控制造價，一味控制建筑結構用鋼量。甚至提出限制鋼筋用量的設計要求。有的結構設計人員就從樓板配筋上下“功夫”， 不合理的縮減樓板配筋或者過分相信軟件計算數據，沒有考慮工程經驗在內，從而造成鋼筋配置量偏小，構造布置上不滿足要求，導致樓板開裂或產生過大撓度變形，影響住宅的正常使用。造成這一現象的主要原因在于：結構計算中的理論條件與現實工程實際的情況不相符。列舉實例如下：（1）樓板負筋位置的正確保證。理論設計原則是采用“大直徑，大間距”。實際配置中僅滿足設計配筋需要從而采用了直徑小的鋼筋。這樣一來，施工人員的踩踏、現場澆注混凝土的砸壓造成負筋下移，結果是：a）樓板保護層過大，表層混凝土開裂b）樓板支座截面處樓板計算高度變小，支座負筋配置量加大，導致配筋不足，引起支座裂縫。（2）衛生間等開有較多洞口的樓板沒有考慮洞口削弱的影響，設計過程中沒有人為的適當增強。在多層砌體住宅結構設計中，衛生間所轄板塊較小，建議樓板配筋采用雙層雙向全部拉通的布置方式。而對于放置浴缸、浴盆的衛生間，其活荷載的取值應加大。

我國是一個發展中國家，經濟發展還很不平衡，在今后很長一段時間里，多層砌體結構房屋還會在中小城鎮、廣大農村，尤其是廣大民居建筑中還將廣泛采用。因此，設計人員必須嚴格執行規范和相應的構造要求，只有這樣才能有效消除設計質量隱患，保護人民生命財產安全。另外，還要深入開展科學研究，充分挖掘技術潛力，努力克服材料弱點，進而提高多層砌體結構的抗震性能，為經濟建設服務。

參考文獻：

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中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A 文章編號：

1.抗震結構體系的類型

關于多層輕鋼住宅結構抗震體系的類型，根據抗側力結構體系的組成方式劃分，有如下幾種類型：

1）純鋼框架結構。這種結構在水平作用力之下，有兩部分的框架側移，一是結構傾覆力矩造成柱拉壓變形，引起整個結構的彎曲，二是結構剪力造成梁柱受彎之后，引起了部分的側移。純鋼框結構具有比較好的延性體系，而且平面布置上各個部位的剛度都較為均勻，具有較長的自震周期。如下圖1.1所示：

圖1.1：純鋼框架結構

2）框架支撐結構體系，荷載力集中于結構的梁柱上，但抗側的剛度比較小，如果結構的高度較高，結構的抗側剛度不能滿足設計的，而如果結構的梁柱截面設計得太大，又會增加結構設計施工的成本，因此框架支撐結構體系通常都均勻對稱布置了支撐構成中心支撐框架結構。如下圖1.2所示：

圖1.2：框架支撐結構體系

3）伸臂及帶狀桁架。建筑物越高，其支撐系統的高度和寬度也會隨之增大，但抗側的剛度會明顯下降，為了提高結構體系的剛度，可以在建筑物的頂部和中部位置設置伸臂及帶狀桁架結構，提高建筑結構體系的抗彎能力。如下圖1.3所示：

圖1.3：伸臂及帶狀桁架

4）鋼框架混凝土剪力墻結構，在鋼框架當中設置混凝土剪力墻，布置于住宅的建筑平面中心位置，以提高結構的抗側力剛度水平。這種結構由鋼框架和混凝土兩種不同的材料組成，屬于混合型的結構。如下圖1.4所示：

圖1.4：鋼框架混凝土剪力墻結構

2.抗震結構體系設計的基本方法

地震的作用具有復雜性，在計算其作用力的時候要盡量簡單化，常見的有底部剪力法：

根據結構水平地震作用的規律，確定結構總水平地震作用的分布狀態，在計算的時候，需要考慮所有主軸方向的自由度。

總水平地震作用的標準值大小，可用公式2.1計算： （式2.1）

上式中

指的是結構體系的總水平地震作用標準值；

指的是水平地震影響系數；

指的是多層建筑的重力荷載。

當水平地震作用沿結構高度的方向分布，可用公式2.2計算： （式2.2）

上式中

指的是在第i層水平地震作用的標準值；

和分別代表第i層和第j層的計算高度；

和指的是集中在第i層和第j層的重力荷載代表值；

指的是結構頂部附加地震的作用系數。

3.抗震結構體系設計的內容

抗震結構體系的設計內容，可分為鋼框架抗側力體系、鋼框架梁柱連接體系兩種：

1）鋼框架抗側力體系

鋼框架抗側力體系包括偏心支撐框架、抗彎框架和中心支撐框架三種類型。如下圖1.5所示：

圖1.5：鋼框架抗側力體系

首先是偏心支撐框架，一端的支撐斜桿和梁連接，偏離梁柱軸線的交接點，另外一端在梁柱的交界處相連接。這種結構，能夠在支撐梁和支撐柱之間形成耗能短梁，以消耗地震的能量，適用于地震頻發地區的多層房屋。

其次是抗彎框架，組成部分是梁柱，不僅布置靈活，而且不占室內空間。其設計原理是利用梁端的非彈性變形特征，用塑性鉸來消耗地震產生的能量，但其抗側的剛度比較小，如果側向力太大，需要增加梁柱截面的面積，會增加設計和施工成本。

再次是中心支撐框架，將斜向支撐構件設置于抗彎框架里面，使得支撐面、梁柱的軸心線連接成一體，以支撐承受水平的荷載，這種設計方法側向剛度比較大，而且不需要使用太多的鋼梁就能夠抵抗側向力，適合用于非地震區域的多層房屋設計。

2）鋼框架梁柱連接體系

鋼框架梁柱連接體系根據連接的剛度，可以分為以下三種，如下圖1.6所示：

圖1.6：鋼框架梁柱連接體系

首先是剛性的連接模式。在設計當中，可以采用全焊連接和栓焊混合連接兩種模式，完全熔透對接梁翼緣和柱翼緣的焊縫。

其次是半剛性的連接模式。包括頂底角鋼連接、帶雙腹板角鋼的頂底角鋼連接、端板連接，將鋼板焊接于梁端，然后再與梁腹板、梁翼緣焊接。而T型鋼的連接則是在梁上和下翼緣的位置設置T型鋼，然后將高強螺栓連接在梁柱上面。

再次是柔性連接模式。連接梁腹板和柱，常見的是承托連接，這種連接方法是在柱翼的承托件上設置梁，然后用小角鋼與柱連接于梁端，這樣就能控制住梁整體的穩定性。

4.結束語

綜上所述，多層輕鋼住宅的抗震結構體系，要求具備足夠的強度、剛度和延性，是我國目前建筑設計環節的重點所在。我們一方面是提高體系的抗側移水平，另一方面是確保體系在地震發生時的側移限值。根據多層輕鋼住宅結構體系的受力特點，我們可以找出這種住宅抗震結構體系受力的基本原則。多層輕鋼結構的住宅設計抗側力體系的研究，需要綜合結構體系的布置模式、受力變形情況和結構體系的總體特點，通過多方案的比較選擇，才能夠設計出符合抗震基本要求的住宅結構方式。

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Abstract: a weight-light steel housing is a kind of new building system, it is also the domestic housing research and development direction. But its design method, structural system, structure characteristics, the common economic index is not for designers are familiar with, so a weight-light steel residential demonstration of the building design and construction is to promote the new system is the best way. This paper introduces the structure of the light steel housing system selection, component design, node design, etc.

Keywords: multilayer civil residence, light steel structure, structure system

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A文章編號：

1 多層輕鋼住宅的優勢

過去我國大量開發的是以小開間磚混結構為主的住宅。這種住宅體系由于使用實心粘土磚，浪費土地資源，建筑物自重大，對抗震不利。另一方面，由于結構體系自身的限制，住宅平面布局多為封閉式的小開間，不能適應不斷變化的居住模式的要求。與傳統住宅相比，多層輕鋼住宅具有明顯的特點與優勢，日益受到重視。

1.1自重輕，抗震性能好。采用高效輕型薄壁型材，構件截面特性優良，相對承載力高，受力性能良好，整體剛度大，抗震性能好，可以大量節約材料，減輕結構重量，降低基礎，運輸和安裝費用。因此，對地震區，地質條件差和運輸不便的地區，其優越性更為明顯。

1.2外形美觀，建筑造型簡潔，豐富，構件截面尺寸小，凈使用面積增加。鋼材強度高，可以提供較大的柱網布置；當考慮樓板的組合作用，使用組合梁或扁梁時，可以增加凈高。這種開放式住宅既為建筑師提供設計的回旋余地，又為住戶提供了靈活分隔室內空間的可能。

1.3供貨迅速，安裝方便，可以比混凝土結構至少縮短一半工期。在當前貸款利率高的金融形式下，早投產，早回收投資，這對于降低工程總造價，增加投資效益幅度是十分重要的。

1.4干法施工，裝備化程度高，建設快速，高效，質量有保證。

1.5輕鋼結構在生產和使用的過程中能源與原材料消耗低，建筑垃圾少，粉塵少，噪音低，具有很高的可重復使用性和可循環性，因此是一種綠色環保結構。

2 結構體系的選擇

結構體系的選擇，不僅要從滿足建筑的使用功能出發，節約投資考慮，更主要的是取決于建筑的高度，即取決于建筑層數的多少。建筑層數越多，高度越高，則由于風力或地震力引起的側向力就越大，建筑物必須有相應的剛度來抵抗側向力。因此，隨著建筑層數的不斷增加，結構體系也就需要不斷的發展。目前，多層和小高層鋼結構建筑常用的結構體系有以下幾種。

2.1純框架結構體系

純框架結構體系在地震區一般不超過15層。框架結構的平面布置靈活，可為建筑提供較大的室內空間，且結構各部分剛度比較均勻。框架結構有較大的延性，自振周期較長，因而對地震作用不敏感，抗震性能好。但框架結構的側向剛度小，由于側向位移大，易引起非結構構件的破壞，因此不宜建的太高。

2.2框支結構體系

純框架在風、地震荷載作用下，側移不符合要求時，可以采用帶支撐的框架，即在框架體系中，沿結構的縱、橫兩個方向布置一定數量的支撐。在這種體系中，框架的布置原則和柱網尺寸，基本上與框架體系相同，支撐大多沿樓面中心部位服務面積的周圍布置，沿縱向布置的支撐和沿橫向布置的支撐相連接，形成一個支撐芯筒。采用由軸向受力桿件形成的豎向支撐來取代由抗彎桿件形成的框架結構，能獲得比純框架結構大的多的抗側力剛度，可以明顯減小建筑物的層間位移。

2.3框架剪力墻結構體系

在框架結構中布置一定數量的剪力墻可以組成框架剪力墻結構體系，這種結構以剪力墻作為抗側力結構，既具有框架結構平面布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度，可用于40至60層的高層鋼結構。當鋼筋混凝土墻沿服務性面積（如樓梯間、電梯間和衛生間）周圍設置，就形成框架多筒體結構體系。這種結構體系在各個方向都具有較大的抗側力剛度，成為主要的抗側力構件，承擔大部分水平荷載，鋼框架主要承受豎向荷載。

3 鋼結構住宅主要構件設計

3.1樓面屋蓋結構

樓面和屋蓋必須有足夠的強度，剛度和穩定性，同時應當盡量減少樓板厚度，增加室內凈高。壓型鋼板－混凝土組合樓蓋是目前應用較為廣泛的形式。它具有施工速度快，平面剛度大，增加房屋凈高的優點。具體做法是在鋼梁上鋪設壓型鋼板，再現澆100～150mm混凝土。在鋼梁上焊接足夠的剪力連接件，使鋼梁與混凝土協同工作構成組合樓蓋。這種做法耗鋼量較大，且需防火處理。可以用預應力鋼筋混凝土薄板取代壓型鋼板。此外，預應力圓孔板、迭合板、組合扁梁也是常用形式。

3.2支撐和剪力墻形式

多層框架鋼結構體系的側向剛度較弱，隨著層數的增加，為了抵抗水平地震作用，減小層間錯移，常在墻體內布置垂直支撐，為了方便門窗開洞，支撐形式可以靈活采用，如X型、單斜桿型、K型、M型、W型、V型和人型等。建議多采用偏心支撐，因其在地震作用下具有較好的延性和耗能性能。

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關鍵詞：輕鋼結構；設計應用；現狀；問題；發展

1 當前我國發展輕鋼住宅的現狀

到目前為止，輕型鋼結構在我國已有20年的發展史，盡管說起步不是非常晚，但是，因受經濟、技術、思想意識等的影響，從而阻礙了輕型鋼住宅的順利發展，現如今，利用輕型鋼結構的住宅所占的比例僅有5%。

近年來，我國加大了對輕型鋼結構住宅建設的指導與支持，因此，輕型鋼結構住宅技術發展越來越快，完全具有發展輕型鋼結構住宅的基礎。和傳統的住宅施工相比，工期大大縮短了，同時抗震性增強了，減少了燒磚對土地資源的破壞。

現如今，我國鋼結構的年終總產值是600億元，并且每年都在以25%的速度持續增長。雖然我國鋼鐵的總產量位居世界前列，但是，鋼材在建筑行業使用的比例卻遠遠低于西方國家。

2 建造多層輕鋼結構住宅的好處

2.1 不僅自重較輕，而且抗震性能非常好

選用高效、輕型、薄質材料，那么構件截面的性能較好，而且，承載能力較大，剛度大、抗震性能良好。除此之外，還可以節省很多的建筑材料，降低運輸與安裝費用。由此看來，對于那些地質條件較差、不方便運輸的地區，其優越性非常的明顯。

2.2 造型簡潔、凈使用面積增大

因鋼材的強度較強，所以，能夠提供更大的柱網布置，如果充分考慮樓板的組合作用，那么要盡量使用組合梁，因為這樣能夠增加凈高。可以說，輕型鋼結構住宅比較開放，所以，為設計師提供更大的設計空間，同時又為用戶提供了更多分隔室內空間的可能。

2.3 安裝方便，工期較短

和傳統住宅建設相比，輕型鋼結構的安裝非常方便，這樣一來，工期也會大大縮短。同時，確保了輕型鋼結構的質量符合國家相應的質量標準要求。

2.4 建設速度較快，建筑質量大大提高

輕型鋼結構在生產與使用過程中，其原材料和能源消耗都非常少，相應的闡述的垃圾、噪音等有就很少，是一種綠色環保結構，有很強的重復性與可循環性。

3 輕鋼結構住宅存在的諸多問題

3.1 缺少完善的鋼結構住宅規范要求

現如今，我國的建筑標準規范都是根據近幾十年來所使用的結構體系來編制的，可以說，規范中并沒有涉及到輕型鋼結構住宅體系的規定，因此，有些設計指標并不能滿足現有的規范要求。有條文規定，我們現在不使用2毫米及以下的鋼材制作承重結構，而國外使用的壁厚為0.8—1.6毫米的輕型鋼材，在我國并沒有對此結構體系的受力情況、安全性等的理論依據，同時，也沒有與之相對應的實驗數據，那么，當前我國并沒有對輕型鋼結構住宅體系有明確的規范要求。此種和規范要求不銜接的情況，導致輕型鋼結構在工程建設與竣工驗收等階段，都會遇到更多的問題。

3.2 設計觀念比較落后

在我國，傳統的混凝土建筑都是首先進行建筑設計，然后進行接結構設計的模式來設計。然而，輕型鋼結構建筑因建筑材料的性能，再加上，先進的設計技術，因此，可以將輕型鋼結構實現一體化設計，也就是說，共同完成建筑設計和結構設計。現如今，國外的輕型鋼結構都是根據這一設計理念設計的，但是，在我國很多輕型鋼結構建設企業仍然在按照傳統的建筑設計理念來設計。如果按照傳統的設計理念來設計輕型鋼結構，那么不僅在結構上難以表現建筑風格，而且也破壞了輕型鋼結構的原有建筑特色。

3.3 保溫與節能問題沒有得到解決

由于鋼質材料的傳熱系數較大，而且熱量散熱又非常快，極易出現冷橋，所以，建筑保溫與節能成為輕型鋼結構住宅所要解決的首要問題。和傳統的混凝土建筑住宅的保溫方法一樣，輕型鋼結構的保溫也有內保溫與外保溫兩種方法。外保溫指的是要在墻柱中填充大量玻璃纖維，與此同時，在墻外側粘貼一層保溫材料，這樣一來，便阻斷了墻柱到外墻板的熱橋。內保溫指的是在外墻內表面層中加入保溫層，在加入石膏板，這樣，便形成了一硬質面層。不管采用的是內保溫方法還是外保溫方法都會大大提高墻體的保溫性。

3.4 建筑防火問題

由于鋼質材料耐火性能較差，因此，對輕型鋼結構材料應該進行抗火設計，或者是采用防火措施加以保護。當前最常見的防火措施有：涂防火涂料法、隔離法、包裹法、膨脹漆覆蓋法四種。利用上述四種方法之一，都能使剛才的抗火時間達到兩個小時。然而，對于輕型鋼結構來說，最主要的是防火技術的應用，其具體的做法是：在墻的兩側和樓板部位貼防火石膏板，其最大的防火時間為1小時。除此之外，墻柱間填充的玻璃纖維也具有防火的作用。

3.5 建筑的隔音效果差

現如今，建筑的隔音問題成為了當今社會關注的焦點問題。其聲音的傳播主要有兩種形式，即空氣傳播與固體傳播。根據我國的相關規定，其建筑的最低隔音標準是40分貝。然而，在輕型鋼結構住宅中，在內外墻之間填充足量的玻璃棉，這樣一來，便阻斷了空氣傳播；采用有效切槽的構造，能夠降低樓層的固體聲傳播。

4 未來輕鋼結構住宅發展的方向

4.1 建造一些試驗工程，引進先進的生產技術

假設沒有足夠的建造量，那么我們也不能編制出一套完善的輕型鋼結構規范，如果沒有相應的技術規范要求，那么此技術就不會非常順利的發展下去。盡管我們通常都會重點強調嚴格執行相應的規范要求，但是，技術標準與規范的發展都遠遠落后其技術的發展。所以，必須要建造一批試驗工程，只有這樣，才能更好的發展此技術。

4.2 進一步完善輕鋼結構住宅的規范要求

現如今，因我國輕型鋼結構的標準體系、技術條件等存在一定的差異，甚至其管理方法與部門分工都有很大的不同，使輕型鋼結構難以發展。現如今，我國建設的科研單位、高等學校。企業等一同編制輕型鋼結構的規范要求，待頒布標準后，將很快改變無技術標準可依的局面。

5 結語

總而言之，輕型鋼結構在我國仍然處于發展階段，目前還有很多的問題需要我們進行研究和解決，而輕型鋼結構體系完全符合我國的發展要求，特別是對建設小康社會，有較好的發展前景。近幾年，在我國發展非常迅速的輕型鋼結構住宅是我國建筑住宅研究和發展的主要方向。但是，因此結構的設計方法、結構、經濟指標等設計人員都不是非常的熟悉，所以，只有建設更多的輕型住宅示范樓才可以制定出相應的技術規范要求，才能使此技術順利的發展下去。

參考文獻

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中圖分類號：G267文獻標識碼：A 文章編號：

剪力墻分為平面剪力墻和筒體剪力墻。平面剪力墻用于鋼筋混凝土框架結構、升板結構、無梁樓蓋體系中。為增加結構的剛度、強度及抗倒塌能力，在某些部位可現澆或預制裝配鋼筋混凝土剪力墻。現澆剪力墻與周邊梁、柱同時澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結構和懸吊結構中 ，由電梯間、樓梯間、設備及輔助用房的間隔墻圍成，筒壁均為現澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強度較平面剪力墻高可承受較大的水平荷載。此兩類剪力墻比較復雜，最好采用有限元法借助于計算機進行計算。其計算判斷過程是由整體參數來判斷的有關計算方法有那些注意的問題,希望大家展開討論.

還有個比較重要而且需要進一步理解的概念是:協同工作原理 基本的原理是這樣的:框架結構和剪力墻結構，兩種結構體系在水平荷載下的變形規律是完全不相同的。框架的側移曲線是剪切型，曲線凹向原始位置；而剪力墻的側移曲線是彎曲型，曲線凸向原始位置。在框架—剪力墻（以下簡稱框-剪）結構中，由于樓蓋在自身平面內剛度很大，在同一高度處框架、剪力墻的側移基本相同。這使得框—剪結構的側移曲線既不是剪切型，也不是彎曲型，而是一種彎、剪混合型，簡稱彎剪型。在結構底部，框架將把剪力墻向右拉；在結構頂部，框架將把剪力墻向左推。因而，框—剪結構底部側移比純框架結構的側移要小一些，比純剪力墻結構的側移要大一些；其頂部側移則正好相反。框架和剪力墻在共同承擔外部荷載的同時，二者之間為保持變形協調還存在著相互作用。框架和剪力墻之間的這種相互作用關系，即為協同工作原理。

一、 框架抗震等級和機構高度的調整

抗震設計的細長框架—剪力墻結構，在基本振型地震作用下，其框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50％時，框架部分的抗震等級應按純框架結構采用，柱軸壓比限值宜按框架結構的規定采用；其最大適災高度和高寬比限值可比純框架結構適當增加。

目前不論手算近似方法還是計算機方法，一般均采用了樓板平面內剛度無限大的假定，即認為樓板是平面內不變形的。在框—剪結構中，剪力墻的間距較大，實際上樓板是會變形的。在水平作用下，剪力墻部位水平位移較小；而在框架部位由于框架的剛度較小，樓板位移較大，相應地框架的實際水平力比計算值大。

更重要的是，剪力墻剛度較大，承受了大部分水平力，在地震力作用下，剪力墻會首先開裂，剛度下降，從而使部分地震力向框架轉移，框架承受地震力會增加。此外，框架是框—剪結構抵抗地震作用的第二道防線，有必要提高其設計地震力，以使強度有更大的儲備。

因此，在地震力作用下，框—剪結構中框架的剪力標準值應適當調整，

在鋼筋混凝土中不使用墊塊，將無法保證鋼筋位置達到設計要求，嚴重時會出現鋼筋籠歪斜、鋼筋保護層大小不一、鋼筋外露等嚴重質量缺陷，大大降低構件承載能力，嚴重影響施工質量。在剪力墻澆筑過程中，為防止鋼筋移位，最好的辦法是使用對拉螺栓，螺栓在模板內和鋼筋焊接固定，在外由模板橫向牽扯，既固定了鋼筋又固定了模板，是最完善的方式，完全能替代墊塊的作用。其實，對拉螺栓在建筑工程中非常常見，如果有人注意觀察，如混凝土水池等結構的內外壁上有些鋼筋露頭，最后完工后會被割除，然后在其位置涂抹瀝青漆防腐，這些就是對拉螺栓的痕跡。

二、 剪力墻的機構布置

1．平面布置。剪力墻結構中全部豎向荷載和水平力都由鋼筋混凝土墻承受，所以剪力墻應沿平面主要軸線方向布置。

（1）矩形、L形、T形平面時，剪力墻沿兩個正交的主軸方向布置；

（2）三角形及Y形平面可沿三個方向布置；

（3）正多邊形、圓形和弧形平面，則可沿徑向及環向布置。

單片剪力墻的長度不宜過大：

（1）長度很大的剪力墻，剛度很大將使結構的周期過短，地震力太大不經濟；

（2）剪力墻以處于受彎工作狀態時，才能有足夠的延性，故剪力墻應當是高細的，如果剪力墻太長時，將形成低寬剪力墻，就會由受剪破壞，剪力墻呈脆性，不利于抗震。故同一軸線上的連續剪力墻過長時，應用樓板或小連梁分成若干個墻段，每個墻段的高寬比應不小于2。

2．每個墻段可以是單片墻，小開口墻或聯肢墻。每個墻肢的寬度不宜大于8.0m，以保證墻肢是由受彎承載力控制，和充分發揮豎向分布筋的作用。內力計算時，墻段之間的樓板或弱連梁不考慮其作用，每個墻段作為一片獨立剪力墻計算。

2.1邊緣構件的設置

一、二級抗震設計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應設置約束邊緣構件。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規范要求的最小配筋率，建議加強區0.7%，一般部位0.5%。對于短肢剪力墻，控制配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；對于小墻肢其受力性能較差，應嚴格按高規控制其軸壓比，宜按框架柱進行截面設計，并應控制其縱向鋼筋配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設計中往往就按長肢墻進行暗柱配筋。

(1)考慮梁約束作用時，結構剛度特征值 增大，自振周期T1減小，地震力增大，因而總底部剪力增大；剪力墻承擔的剪力加大，但除底層外，墻彎矩反而有所減小；框架承擔的剪力減小；建筑物頂點位移減小，但層間位移加大。

（2)在求得總剪力墻、總框架、總連梁內力以后，常根據各構件剛度進行第二步分配，計算構件控制斷面的內力。

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中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A

引言

在框架結構設計中,不論工程簡單還是復雜,其實終究是由梁、柱、板形成的基本單元組合而成，由主梁、柱與基礎構成平面框架，各平面框架再由連續梁連接起來而形成的空間結構體系。在合理的高度和層數的情況下，框架結構能夠提供較大的建筑空間，其平面布置靈活，可適合多種工藝與使用功能的要求。

多層框架房屋地基基礎設計時的注意點

1)要正確地閱讀和使用地質報告。熟悉勘察報告的主要內容,了解勘察結論和計算指標的可靠程度,進而判斷報告中的建議對該項工程的適用性。這里,要把場地的工程地質條件與擬建建筑物的具體情況和要求聯系起來進行綜合分析。

2)在滿足承載力和變形的基本要求下,盡量采用比較經濟的天然地基上的淺基礎。地基持力層的選擇應從地基基礎和上部結構的整體性出發,綜合考慮場地土層的分布情況及穩定性,土層的物理力學性質,建筑物的體形、結構類型和荷載性質與大小,還要考慮地下水的影響。

3)多層房屋一般采用條形基礎或獨立基礎。一般先由地基承載力和變形確定基礎底面尺寸,然后再進行基礎截面設計驗算。基礎高度由混凝土抗沖切和剪切條件確定,基礎配筋則由基礎驗算截面的抗彎能力確定。除滿足計算要求以外,還要滿足一些規范規定的構造要求。要注意的是,在確定基礎底面尺寸或計算基礎沉降時,應考慮設計地面以下基礎及其上覆土重力的作用;而在進行基礎截面設計中,應采用不計上覆土重力作用時的地基凈反力進行計算。

4)在地基處理時,要針對地質報告條件和水文地質條件選用合適的地基處理方法。要特別注意所選的方法必須符合土力的基本原理和重視當地的實際工程經驗。

5)要有長期荷載重心和基礎形心盡量相重合的概念。要有基礎整體性的概念,通過增設基礎連系梁和基礎圈梁等措施來保證。

三、框架結構構造配筋

1、框架外挑梁配筋

由于占地面積的限制!使用功能的要求或結構上的原因，工程上常在框架的梁端設計挑梁。由于框架梁的荷載與外挑梁的實際荷載值不同，因而框架梁與外挑梁的截面尺寸會有所不同，而有的設計人員在繪圖時只是將框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸了事，殊不知有些主筋根本無法伸進挑梁，這些差錯一般在施工時才會暴露出來，但為時已晚，許多鋼筋已截斷成型，這不僅影響了施工進度，而且也造成了不必要的損失。

2、框架邊柱柱頂配筋

對于框架結構的高層建筑，水平荷載對結構的傾覆力矩以及由此在豎向構件中所引起的軸力與建筑高度的平方成正比；頂點位移與建筑高度的 4次方成正比。水平荷載是結構設

計中的控制因素。框架頂層的風荷載較大，而屋面結構荷重傳給邊柱的軸向總力比樓層邊柱總力要小，顯然柱頂有大偏心問題，頂層邊柱節點出現軸向力對截面重心的偏心距大于 0.5倍的柱截面高度（e0>0.5h）。根據框架結構的構造要求，橫梁上部鋼筋應全部伸入柱內，且伸過橫梁下邊；柱內一部分鋼筋伸到頂端，另一部分鋼筋伸到橫梁內，其根數依據計算確定且不少于2根。設計人員在圖中經常容易將邊柱柱角的鋼筋彎入梁內，對這類問題，缺乏實踐經驗的工程技術人員不易立即發現，而要等施工時才會察覺。問題的癥結在于柱寬大于梁寬，柱角的縱筋要完全伸入梁內是辦不到的，對這種差錯應引起設計人員的重視。

3、框架梁、柱箍筋配置

《建筑抗震設計規范》第6.3.3條及6.3.8條對不同抗震等級的框架梁、柱箍筋加密區的最小箍筋直徑和最大箍筋間距都作了明確規定。根據這些規定，工程習慣上常取的梁、柱箍

筋加密區最大間距為100mm，非加密區箍筋最大間距為200mm。電算程序信息中通常也內定梁!柱箍筋加密區間距為100mm，由設計人員根據規范確定箍筋直徑和肢數。但是，在程序內定的條件下，當框架梁的跨中部位有次梁或有較大的其他集中荷載作用卻僅配兩肢箍筋時，多數情況下，非加密區箍筋間距若仍是200mm，會使梁的非加密區配箍不足。當框架梁中由于種種原因縱向鋼筋超筋時，梁端適當加大抗剪承載力對結構抗震非常有利。這也是當梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，規范規定梁的箍筋直徑應比最小構造直徑增大2mm的原因。對于框架柱，當框架內定柱加密區箍筋間距為100mm時，在某些情況下，亦可能因非加密區箍筋間距采用200mm引起配箍不足。這里需要指出的是，梁!柱箍筋非加密區配箍驗算時可不考慮強剪弱彎的要求，即剪力設計值取加密區終點處外側的組合剪力設計值，并且不乘以剪力增大系數。

住宅鋼筋混凝土框架結構設計策略

優化設計的方法。在無成熟的優化設計分析軟件的情況下，主要是應用小高層住宅結構分析軟件，采用人工分析進行調整，運用概念設計的方法對不同的結構選型和布置不斷地進行方案分析比較，以獲得比較理想的結構方案，這是在結構設計中最常用的也是最簡單的優選或者說是優化方法。用概念設計的方法所得的方案是較合理、經濟的，雖其費工費時、對設計人員的素質要求較高，但這種依靠設計人員經驗進行人工優化的方法仍是當前普遍采用的方法。

抗震性能分析。對結構體系來說足夠的承載能力和變形能力是兩個需要同時滿足的條件。結合概念設計的理念，對上述兩種結構體系進行對比分析，電算程序可以采用中國建筑科學研究院編制的結構空間有限元分析軟件SATWE。在結構設計中，不僅要求結構具有足夠的承載能力，還要求其有適當的剛度。高層結構的使用功能和安全與其側移的大小密切相關，過大的側向變形會使隔墻、維護墻及其飾面材料出現裂縫或損壞。結構分別按考慮5%的偶然偏心和雙向地震力作用的不利情況計算出各結構體系層間位移角，剪力墻結構小于框剪結構，但均小于規范要求，且富余量較大，說明兩種結構體系滿足剛度要求。

經濟性比較。我們通過對3種鋼筋混凝土住宅結構直接費用的計算，發現3種鋼筋混凝土住宅結構單位面積直接費用相差不是很多，其中短肢剪力墻結構的單位面積直接費用最大，框架——剪力墻結構的單位面積直接費用最小，其中短肢剪力墻結構的單位面積直接費用比框架——剪力墻結構的單位面積直接費用高出12.5%，比大開間剪力墻結構的單位面積直接費用高出7.3%，大開間剪力墻結構的單位面積直接費用比框架——剪力墻結構的單位面積直接費用高出4.9%。3種鋼筋混凝土住宅結構的次要項目造價基本相同。單位面積造價框架——剪力墻結構的最小，大開間剪力墻結構的次之，短肢剪力墻結構的造價較大，3種結構體系直接費用最大相差不到45元/m2元。

結語

鋼筋混凝土框架結構雖然相對比較簡單，但設計中仍有很多需要注意的問題，只有熟練地掌握規范，并具有良好的結構概念以及長期的設計經驗總結積累，才能設計出既安全又經濟適用的優秀作品。

參考文獻：

【1】于潔,陳玲俐. 鋼筋混凝土框架節點抗震性能研究進展[J]. 世界地震工程. 2010(02)