時間：2022-10-08 16:54:09
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關鍵詞：高層住宅，結構體系，優缺點，適合
高層住宅建筑是商業世界競爭和相互推進的結果，隨著建筑技術的不斷發展，如新的結構的出現、玻璃幕墻技術的完善、電梯設備和水暖電設備的改進，使高層住宅的發展越來越適應于社會需求。高層住宅的結構體系也越來越得到眾多設計者們得探討，隨著建筑業得不斷發展，技術日益成熟，鋼筋混凝土結構體系被公認為適應于高層住宅的結構體系。經過了10多年的工程實踐，我國高層住宅結構體系也已經逐步成型，形成了短肢剪力墻、異形柱框架和扁柱（異形柱）――筒體三大結構體系，基本滿足了不同種類高層住宅的需要。對于未來的不斷發展不斷創新，經過分析研究，新型的鋼筋混凝土結構體系才能把人類高層住宅的建筑結構推向一個新的高度，二三十層的住宅建筑已經達不到人類需求，越來越高的建筑才是人們追求的創新和挑戰，底部商業用房，中部辦公用房，頂部住宅用房，會是未來可能出現的新型住宅形式，而剛臂芯筒――框架體系就是典型的代表。
一、短肢剪力墻體系
短肢剪力墻體系最突出的特點是可利用隔墻的位置來布置豎向構件，基本不與建筑使用功能發生矛盾。其結構平面布置靈活；剪力墻的位置、數量的多少、肢的長短可根據抗側力的需要而定，容易使平面剛度中心與形心重合或接近，減少扭轉作用。連接各墻的連系梁可隱藏在隔墻中，基本保證了室內空間的完整性。應用在塔式高層住宅時，可將交通服務區域處理成筒體，形成框架――筒體結構體系，以提高結構的整體抗推性能。
短肢剪力墻體系的結構布置應遵循六個基本原則：a）、各短肢剪力墻應盡量對齊，拉直；b）、短肢剪力墻應盡量分布均勻，數量適中；c）、在平面轉角和凹凸處應布置短肢剪力墻，并考慮設計連系梁；d）、每道短肢剪力墻宜有兩個方向的梁與它相連，即一般不采用一字型的短肢剪力墻；e）、短肢剪力墻的厚度以采用200mm、250mm、300mm為好；f）、在必要時也可以混合布置方柱和扁柱。
實例分析：
圖1
如圖1、這是某地區一個高層住宅，該住宅為每層4戶，共28層的塔式高層住宅。從底至頂均為住宅用途，不存在結構轉換的問題。由于建筑高層較高，采用筒體包裹交通服務核心，其余部分采用短肢剪力墻，大多都采用了T形、L形且基本對齊，拉直。由于建筑設計的要求，局部采用了一字型剪力墻。在平面凹槽部分設置了連系梁，以減輕應力集中的現象。
短肢剪力墻結構是十幾年前在南方沿海地區發展起來的一種結構形式，為克服剪力墻結構剛度太大的缺點，適當減少墻體長度，使墻肢截面高度與厚度的比值為5～8。在設計之初，沒有明確的國家規范，其設計理論、計算方法和構造措施均參照剪力墻結構設計進行，所以設計隨意性較大。短肢剪力墻的受力、變形特征，類似于框剪結構。但比框架結構的剛度分配、內力分配更合理，結構的變形協調導致的豎向位移差別，也比框剪結構小，則傳基礎荷載更均勻、合理。短肢剪力墻結構體系由于自身的優點，它可以靈活布置，墻肢可長可短，房間內不會出現露梁露柱的現象，且短肢剪力墻的抗震性能也優于異形柱結構。
由于短肢剪力墻結構中，除墻肢平面內有梁外，常垂直墻肢方向也應有梁，此類梁由于支座上鐵難以滿足錨固（0.4LEa）構造要求，同時整體計算中不計算墻肢平面外作用，梁端只能按筒支考慮。墻和梁與輕質隔墻砌體隔墻之間，由于材料不同易產生裂縫，采取的措施只能減少裂縫增加造價?？拐鹦阅芤脖纫话慵袅σ睿绕湓O烈度為8度房屋層數較多時，采用短肢剪力墻要慎重。
二、異形柱框架體系
在以往的結構設計中，原則上要求框架結構的柱采用矩形柱，矩形柱具有良好的受力性能，計算理論比較完善，穿力途徑明確，而且在長期的工程實踐中積累了大量的經驗，但矩形柱用在民用建筑，特別是在住宅建筑中，隨著建筑高度的增加，柱截面也隨之增大，給房屋內部的布置造成了極大的不便，于是今年來采用的異形柱框架結構體系便很好的解決了這一個問題。異形柱肢的厚度一般與墻隔厚度一致或接近，使得抹灰完成后，室內空間完整，不露柱角。
實例分析：
圖2
圖2為某高層塔式住宅，大部分采用了框架異形柱體系。
延性是結構抗震的一個重要指標，在異形柱延性的研究中，已經發現L形、T形柱在純腹板受壓時其截面延性很差，并且導致其軸壓比限值也比普通矩形柱小很多。異形柱由于多肢的存在，其剪力中心與截面形心往往不重合，多為雙向偏壓受力構件，在受力狀態下，各肢將產生翹曲正應力與剪應力，剪應力使柱肢混凝土先于普通矩形柱出現裂痕。異形柱框架體系是框架體系的一個分支，因此它的抗側向力水平不高，常用于7度以下抗震設計，12層以下的住宅。由于異形柱框架體系的歷史不長，又未經過強烈地震的考驗，對其抗震性能還有不同的意見，所以應該謹慎采用。
三、扁柱（異形柱）――筒體體系
由于核心筒體的存在，扁柱（異形柱）――筒體體系有更大的抵抗水平荷載的能力，因此它適用于30層左右，建筑高度在100m以內的高層塔式住宅。
扁柱（異形柱）――筒體體系的結構布置應遵循三個原則a)、扁柱、異形柱需按一定規律布置，使柱網規整，且上下對齊，盡量避免設置結構轉換層；b）、扁柱、異形柱平面結構布置――其長邊方向應在縱橫兩個方面都有分布，避免平面兩個方向的剛度差異過大；c）、異形柱墻肢厚度不宜小于300mm，扁柱沿高度方向變截面時藥避免剛度突變。
實例分析：
圖3
圖3為某高層塔式住宅，一梯三戶的平面布局，結構上采用了扁柱（異形柱）――筒體體系，在山墻及分戶墻處，局部設置剪力墻，既提高了結構的抗推性能，又不影響住戶的使用。
四、剛臂芯筒――框架體系
現代住宅建筑要求大開間，平面及房間布置靈活、方便，室內不出現柱楞、不露梁等。異形柱與短肢剪力墻結構能較好地滿足現代住宅建筑的要求，因而逐漸得到了推廣應用。但對于立面的處理較為局限性，形式較為單一不能使建筑空間得到隨意的應用。筆者就對新型的鋼筋混凝土進行了大膽推測，認為剛臂芯筒――框架體系能很好的解決這一個問題。與筒中筒體系相比，由于它沒有立面開洞率的限制，就為建筑立面造型提供了更大的自由度，也為使用者提供了更為開闊的視線景觀。
在我國，還沒有設計者把剛臂芯筒――框架體系應用于高層建筑住宅中，因為它每20層左右就要設置剛臂，這對于普通單一的住宅建筑造價未免有些過大。隨著城市人口的不斷增多，用地日益緊張，人類對高層的需求也越來越大，底部商業用房，中層辦公用房，頂層住宅用房的形式可能會得到推廣，得到大家的認可。與芯筒框架體系相比較，剛臂芯筒――框架體系通過設置“剛臂”將外圈框架柱與芯筒連為一體，形成一個整體構件來抵抗傾覆力矩，這樣就相當于加大了力偶臂，從而大大提高了結構的抗推強度，它適用于更高的高層建筑，這也滿足了在未來人們對高層的追求。
剛臂芯筒――框架結構是高層和超高層建筑的一種優越結構形式,這種結構形式具有較大的抗側移剛度;但是剛臂的設置帶來的芯筒剛度和內力沿樓高的突變等問題,容易造成結構在大震下的隱患。另外,剛臂芯筒――框架結構體系設置多道防線較難。針對該類結構體系在進行抗震設計時應當注意的問題同時耗能減震技術在該結構體系中的應用也是我們再設計過程中的新挑戰。
四、結語，并非有最好的結構體系
并非有最好的結構體系，但有最適合的結構體系。每一個結構體系的誕生都有它應用的建筑空間，各個體系都各具特點, 一些成功的建筑整體，往往結構體系并非最好的形式，有可能它在受力合理性和經濟性上并非最優，設計者往往在追求不同的目標而犧牲一部分東西，使建筑的整體合理性達到最大化。結構方案的選擇是結合業主意見、當地抗震設防烈度、工程造價、建筑使用功能、當地審查機構的認識等諸多因素來決定的。建筑將會越來越復雜，功能越來越齊全，同時給高層建筑結構分析與設計帶來更多的研究課題，也提出了更高的要求。
參考文獻：
《高層建筑設計資料圖集》 沈陽遼寧科學技術出版社 1995
《建筑設計資料集》 北京中國建筑工業出版社 2005
《住宅設計資料集》 北京中國建筑工業出版社 1999
關鍵詞：高層住宅剪力墻轉換層結構調整構件設計
中圖分類號：TU241.8 文獻標識碼：A 文章編號：
1 工程概況
某高層住宅樓，采用框支剪力墻結構，總建筑面積為202210㎡，其中， 高層住宅地上28層，一層為架空門廳，層高7m，二層以上標準層，層高3.15m。建筑總高度84m，有兩層人防地下室，總建筑面積：1210.9㎡，基礎采用人工挖孔灌注樁，持力層為中、微風化花崗巖，建筑類別為一類，抗震設防烈度為7度。
2 抗震等級的確定
本工程轉換層以下為框架—剪力墻結構，轉換層以上為純剪力墻結構，是多層結構高層建筑，從而不能以單純的框架結構或者剪力墻結構形式來確定抗震等級，而應該嚴格按照現行規范的不同章節，分別針對性地確定結構體系各部位不同結構構件的抗震等級。該工程屬“框支剪力墻”結構，地上高度84m，轉換層設在三層樓面(屬高位轉換)，其框支框架抗震等級為一級，加強部位剪力墻抗震等級為一級，非底部加強部位剪力墻抗震等級為二級。
3 上部與下部結構的調整
建筑的側向剛度宜下大上小，且應避免剛度突變，然而帶轉換層的結構顯然有悖于此,因此《高規》對轉換層結構的側向剛度作了專門規定。對該工程而言，屬于高位轉換，轉換層上下等效側向剛度比宜接近于1，不應大于1.3。在設計過程中，應把握的原則歸納起來就是要強化下部，弱化上部，盡量避免出現薄弱層。可采用以下幾點方法進行調整：
（1）應與建筑工程師協商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時甚至可以在底部增設部分剪力墻(不伸上去)。這是增大底部剛度最有效的方法。除核心筒部分剪力墻在底部必須設置外，還通過與建筑專業協商，讓兩側各有一片剪力墻落地，并且北部還有一大片L型剪力墻也落地。這些措施大大增強了底部剛度。
（2）底部剪力墻厚度應加大，而減小上部剪力墻厚度，轉換層以下剪力墻厚度取為300~500mm,上部厚度取為200mm。
（3）底部剪力墻應不開洞，以造成剛度削弱太多。
（4）采用C55混凝土，以提高墻混凝土強度等級。
4 結構布置
本工程轉換層下部為框架-剪力墻結構，體形復雜，不規則；轉換層上部為純剪力墻結構，由于建筑布置的不對稱，剪力墻的布置經過多次試算，最后結果是質量中心與剛度中心偏差不超過1m，結構偏心率較小。除核心筒外，其余部位剪力墻布置分散、均勻，且盡量沿周邊布置，以增強整體抗扭效果。通過有關的計算結果，扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.81，各樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移與樓層平均值的比值不大于1.4，均滿足平面布置及控制扭轉的要求。
5 結構整體計算與分析
本工程主要運用中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編制的《高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件》SATWE進行分析計算。計算結果見表1。
表1：住宅樓(23層)前五個結構計算周期
X方向的地震作用最小剪力系數為1.77%，Y方向的地震作用最小剪力系數為1.91%。最大層間位移見表2：
表2：住宅樓(23層)最大層間位移
轉換層位于三層，轉換層上下剛度比為：X方向:0.9839，Y方向:1.1982
結論：2棟1座樓周期、位移均正常。
6 結構構件設計
6.1框支柱設計
框支柱截面尺寸主要由軸壓比控制并滿足剪壓比要求。為保證框支柱具有足夠延性，對其軸壓比應嚴格控制。
（1）該工程框支柱抗震等級為一級，軸壓比不得大于0.6，對于部分因截面尺寸較大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性還與配箍率有密切關系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全長加密，且配箍率不得小于1.5%。
（2）在工程中，個別框支柱還兼作剪力墻端柱，所以還應滿足約束邊緣構件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率(C55混凝土)即為1.82%。框支柱為非常重要的構件，為增大安全性，對柱端剪力及柱端彎矩均要乘以相應的增大系數，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30%。因為程序計算時，一般假定樓板剛度無限大，水平剪力按豎向構件的剛度分配，底部剪力墻剛度遠大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考慮到實際工程中樓板的變形以及剪力墻出現裂縫后剛度的下降，框支柱剪力會增加，因而對框支柱的剪力增大作了單獨規定。
（3）為了加強轉換層上下連接，框支柱其上部有墻體范圍內的縱筋應伸入上部墻體內一層；其余在墻體范圍外的縱筋則水平錨入轉換層梁板內，滿足錨固要求?？拐鹪O計時，規范規定了剪力墻底部加強部位包括底部塑性鉸范圍及其上部的一定范圍，其目的是在此范圍內采取增加邊緣構件箍筋和墻體縱橫向鋼筋等抗震加強措施，避免脆性的剪切破壞，改善整個結構的抗震性能。
6.2框支梁設計
框支梁截面尺寸一般由剪壓比控制，寬度不小于其墻上厚度的2倍，且不小于400mm；高度不小于計算跨度的1/6。
（1）本工程框支梁寬度為500~1000mm?？蛑Я菏芰薮笄沂芰η闆r復雜，它不但是上下層荷載的傳輸樞紐，也是保證框支剪力墻抗震性能的關鍵部位，是一個復雜而重要的受力構件，因而在設計時應留有較多的安全儲備。
（2）一級抗震等級的框支梁縱筋配筋率不得小于0.5%?？蛑Я阂话銥槠氖芾瓨嫾?，梁中有軸力存在，因此應配置足夠數量的腰筋，腰筋采用φ18，沿梁高間距不大于200mm，并且應可靠錨入支座內。框支梁受剪力很大，而且對于這樣的抗震重要部位，更應強調“強剪弱彎”原則，在縱筋已有一定富余的情況下，箍筋更應加強，譬如某根700寬框支梁箍筋采用φ16@100六肢箍全長加密，配箍率達到1.18%。
6.3樓板設計
框支剪力墻結構以轉換層為分界，上下兩部分的內力分布規律是不同的。
（1）在上部樓層，外荷載產生的水平力大體上按各片剪力墻的等效剛度比例分配；
（2）在下部樓層，由于框支柱與落地剪力墻間的剛度差異，水平剪力主要集中在落地剪力墻上，即在轉換層處荷載分配產生突變。
（3）由于轉換層樓板承擔著完成上下部分剪力重分配的任務，且轉換層樓板自身必須有足夠的剛度保證，故轉換層樓板采用C40混凝土，厚度200MM，￠12@150鋼筋雙層雙向整板拉通，配筋率達到0.41%。
（4）為了協助轉換層樓板完成剪力重分配，將該層以上及以下各一層樓板也適當加強，均取厚度150MM。
7 結束語
總之，帶轉換層高層建筑結構設計不僅要盡可能地滿足建筑的使用功能的要求，而且要使結構體系更加合理化，應從建筑功能、結構受力、設備使用、經濟合理等多方面入手進行結構的選型和柱網布置，不斷地提升住宅建筑結構的設計水平，從而滿足建筑結構合理的使用要求。
參考文獻
[1]李中軍，徐茂江，李龍.預應力混凝土轉換層結構設計[J].建筑結構學報，2008.
【關鍵詞】住宅；轉換層；結構設計；構造措施
一、工程概況
某住宅區由東、西兩區組成，總建筑面積約14.11萬m2，地上有6棟32～35層住宅，其中1#、2#樓1～2層為商業裙樓，3～32層為住宅，總高度97.8m；3#樓一層為架空層，2～32層為住宅，總高度97.6m；4#～6#樓1～35層均為住宅，總高度98.2m；地下2層，設置連通地下室作為車庫及設備用房使用，其中負2層有部分設有平戰結合的核6級、常6級防空地下室。
因本工程平面呈細腰型，腰部應力最集中，而在此處又布置了電梯井道和消防疏散樓梯，開洞較多，對樓板剛度削弱較嚴重，不利于抗震，是結構設計中值得高度重視的部位?？蛑Ъ袅勇涞赝搀w及部分落地剪力墻結構，屬A級高度復雜高層建筑結構。底部設計為規整的大跨度柱網，既可滿足地下室停車場和設備用房的使用要求，又為其上的商業裙樓提供了更大的空間。其中1#、2#樓在2層頂部設置結構轉換層，3#樓在1層頂部設置結構轉換層，轉換層以下為框支框架及部分落地剪力墻，轉換層以上為剪力墻結構；4#～6#樓為剪力墻結構。上部住宅采用剪力墻結構，其中剪力墻最小厚度200mm，轉換層以下剪力墻厚度400～ 700mm，框支柱最大截面800*2300mm，底部加強部位在六層以下，加強部位豎向抗側力構件采用C50混凝土。1#～6#樓均以地下室頂板作為嵌固端。
二、計算分析及參數選取
采用中國建研院編制的SATWE進行計算，計算參數為：抗震設防烈度為7度，建筑抗震設防類別為丙類，Ⅱ類場地土，基本風壓0.9KN/m2（承載力計算）及0.75 KN/m2（位移計算），框支框架和剪力墻抗震等級分別為一級和二級，計算中考慮雙向地震扭轉效應、模擬施工加載，取18個振型進行計算。
1、側向剛度計算方法的選取
A：剪切剛度法，即GKi=GiAi/Hi；B：剪彎剛度法，即 Ki=Δi/Hi；C：抗震規范條文說明建議方法（地震層間剪力與地震層間位移的比值），即 Ki=Vi/Δui。其中方法A適用于底層大開間結構；在計算高位轉換這類長細柱（墻）結構時，側向剛度宜采用方法B計算，以充分反映彎曲變形的影響；方法C適用于除A、B以外的規則建筑結構。
2、嵌固端選擇的合理性分析
地下室作為地下車庫使用，空間大間隔少，其頂板作為上部結構構件的嵌固端，應保證被嵌固構件在嵌固處不會發生平動位移和轉動位移。本工程地下室頂板覆土1m，且消防車道部分給予20KN/m2的活荷載，地下室頂板采用現澆梁板框架井字梁結構，主框架梁500*900（消防車道下部分500*110），次梁300*700mm；板厚200mm，混凝土強度等級C30，采用雙向拉通配筋，并滿足構造要求。結構側向剛度亦能滿足規范要求，因此嵌固端選擇在地下室頂板處是合理的。
3、結構自振周期
以3#樓為例，按框支結構經驗公式計算，T=（0.05～0.07）N=1.70～2.38s，自振周期值在經驗值范圍內，扭轉周期與平動周期Tt/T1=0.721
4、結構規則性
本工程采用的是豎向抗側力構件內力由水平轉換構件向下傳遞的形式，屬于豎向不規則結構，通過計算、內力調整及構造的方式調整，使其余各項均能滿足規范要求：結構在地震和風荷載作用下的層間最大位移轉角滿足規范要求；最大位移與樓層平均位移的比值滿足規范要求；側向剛度不小于相鄰上層的70%和相鄰3個樓層平均值的80%；腰部樓板通過構造措施避免尺寸和平面剛度的急劇變化。
三、轉換層的設計特點
本工程轉換結構構件為梁―柱體系，框支框架抗震等級取一級?？蛑Ъ袅Y構剪力墻底部加強部位的高度取六層以下，抗震等級為二級，軸壓比限值為0.6，在結構質量不變的情況下， 該部位不落地剪力墻往往不能滿足要求，需要特別加厚或加長，為避免轉換層上下結構側向剛度突變，加大落地剪力墻和底部核心筒剪力墻厚度，提高底部豎向構件混凝土強度等級。結合樓層扭轉位移控制條件，在平面剛度較弱的周邊部位增加布置剪力墻并調整使其對稱均勻，避免過大偏心，增強結構的抗扭剛度，結構扭轉效應，同時也能提高轉換層下部的側向剛度比。上部剪力墻的水平剪力需要通過轉換層樓板傳遞到落地剪力墻，實現上下層剪力的重分配，轉換層樓板傳遞因豎向不連續產生的水平集中應力，平面翹曲變形顯著，因此轉換層板厚取 200mm，雙層雙向配φ12@150結合周邊框架梁的布置，轉換層樓板整體性得到加強。
結構中轉換梁盡量做到一次轉換，盡量做到轉換梁軸線與上部墻肢軸線相重合，以避免由偏心支承帶來的彎剪扭效應對結構延性的降低。對于二次轉換、偏心布置和受力復雜的轉換構件，施工圖階段補充局部應力分析，在考慮最不利荷載組合情況下得到轉換梁的應力分布特點，對高應力區進行重點加強，如提高配箍率和增加抗扭筋的設置，提高轉換梁構件的抗剪和抗扭能力。
四、概念設計與構造措施
概念設計比數值設計更重要，先進的設計思想可以通過概念設計得到充分的體現。概念設計是指通過力學規律、震害教訓、試驗研究、工程實踐經驗等的設計概念、設計對策和措施 ， 它比量化的計算更能有效的從宏觀上處理好結構的安全問題，特別是抗震安全。結構抗震概念設計的目標是使整體結構能發揮耗散地震能量的作用，避免結構出現敏感的薄弱部位，地震能量的耗散僅集中在少數薄弱部位，導致結構過早破壞?，F有抗震設計方法的前提之一是假定整個結構能發揮耗散地震能量的作用，在此前提下，才能以多遇地震作用進行結構計算、構件設計并加以構造措施，或采用動力時程分析進行驗算，試圖達到罕遇地震作用下結構不倒塌的目標。
本工程采用合理的建筑結構概念設計，在方案階段早期介入，并將概念設計貫徹整個設計始終。通過不同結構布置方案的試算和比較，不斷調整剪力墻的位置和數量使之趨于合理經濟，對結構的薄弱部位采取抗震加強措施，主要包括：提高結構抗震能力，保證框支轉換層及以上作為剪力墻底部加強區的部位有足夠的承載能力和延性，將轉換層以上6層不落地剪力墻混凝土等級提高至C50，降低構件軸壓比，增加墻體豎向和水平鋼筋，提高構件延性，并適應罕遇地震作用下塑性鉸的出現和發展；提高結構抗扭剛度，降低扭轉作用，將底部加強層以下兩邊縱向的剪力墻厚度增大至250mm；加強樓板傳遞水平力的能力，將細腰部樓板厚度加大至160mm，并提高其配筋率，采用雙層雙向通長配筋。
五、結束語
綜上所述，本工程抗側力構件結構布置合理，自振周期及剪重比適中，水平位移滿足規范限制要求，構件截面取值合理，結構體系具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力，構件設計滿足“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件”的原則，對結構可能出現的薄弱部位采取了必要的加強措施，結構體系選擇恰當。
參考文獻：
關鍵詞：剪力墻 結構設計選型 結構分析 設計繪圖
一、 前言
近年來隨著我國國民經濟的迅猛發展，建筑業已經成為我國的支柱產業， 在國家城鄉一體化統籌發展思路指引下，城市化進程加快，房地產開發和農居安置房的建設開展的如火如荼。由于經濟的發展，加之土地資源寶貴，所以高層住宅小區占了很大的比例。本文以具體的工程實例為例，系統的介紹高層住宅設計中結構專業從結構選型、經濟分析，到豎向構件布置、結構計算、構造措施及繪圖細節，以供結構設計人員參考。
二、結構選型與經濟分析
確定建筑結構方案應綜合考慮房屋的重要性、設防烈度、場地類別、房屋高度、地基基礎和施工條件并結合結構體系的經濟合理，選擇最合適的結構體系。
在結構方案設計階段，首先考慮建筑的使用功能對內部空間的需要。小空間平面布置方案，適用于住宅及旅館的客房部。在較低的樓房中，水平荷載處于次要地位，結構的負荷主要以重力為代表的豎向荷載。高層建筑的受力特點是承受豎向荷載和水平荷載的作用，隨著建筑物高度的增加，水平荷載（風或地震力）產生的內力和位移迅速增加。以下介紹在高層住宅中使用最多的3種結構體系.
1、 剪力墻結構
剪力墻結構房屋是將房屋的內、外墻都做成實體的鋼筋混凝土結構，它既承擔垂直荷載、也抵抗水平力。因剪力墻是一整片高大的墻體、側面又有剛性樓蓋的支撐，故在其身平面內有很大的側向剛度，屬于剛性結構，能承受較大的水平荷載（剪力）、“剪力墻”即由此而得名。剪力墻墻肢截面高度與厚度的比值大于8，特點是整體性能 好，側向剛度大，水平力下側向位移小，并且由于沒有梁柱等外露或凸出部分，便于房間布置。剪力墻結構是一種傳統、成熟、受力性能良好的結構形式，其缺點是結構墻體相對多、自重較大。綜合評價，這種結構形式深受用戶和建筑是的歡迎，因而在許多高層住宅建筑中得到了光泛的應用。 剪力墻結構房屋是將房屋的內、外墻都做成實體的鋼筋混凝土結構，它既承擔垂直荷載、也抵抗水平力。因剪力墻是一整片高大的墻體、側面又有剛性樓蓋的支撐，故在其身平面內有很大的側向剛度，屬于剛性結構，能承受較大的水平荷載（剪力）、“剪力墻”即由此而得名。
2.框架剪力墻結構
框架剪力墻結構是指由普通框架柱與一般剪力墻共同組成的一種結構形式，由框架與剪力墻共同承擔荷載。它具有框架與剪力墻共同受力的優點，又能獲得較大的房屋空間。但是由于現在建筑平面布置較靈活，框架布置非常復雜，很難形成規則的受力體系，并且隨著房間布局的變化，容易產生柱楞和凸出的大梁，影響建筑外觀和使用功能。同時，由于多次受力轉換，梁板的受力性能受到影響，提高了造價。
3.異型柱框架剪力墻結構
采用異型柱框架剪力墻結構的墻肢截面高度與厚度的比值不大于4，柱肢受力情況復雜。由于對該結構形式的抗震性能存在很多爭議，該結構形式也一直沒有得到國家規范的承認，在很多地區的應用受限。經過近幾年的實驗和研究，該結構形式通過了國家抗震規范的審查。規范對這種結構形式的最大適用高度、使用范圍、抗震等級、一般剪力墻承受的地震傾覆力矩、墻肢厚度、軸壓比、截面剪力設計值、縱向鋼筋配筋率、體積配箍率等作了嚴格的規定。同時，由于結構斷面較小，克服了框架剪力墻結構適用性不好的缺點，該結構形式受到了業主和用戶的歡迎。但必須明確的是，由于異型柱的斷面很小，梁柱節點核心區鋼筋密集，施工振搗困難，該結構形式的力學性能和抗震性能被削弱，須仔細計算核心區的相關數據。這種結構形式是我國獨創的，主要是為了降低造價。
結論，在高層住宅中結合業主的意見、當地抗震設防烈度，工程造價、建筑使用功能、當地審查機構的認識等諸因素來決定的。應該說，剪力墻結構由于其良好的性價比受到設計人員的青睞。
四、剪力墻的平面布置
（1） 平面布置應盡可能的分散、對稱、雙向。要盡可能的布置在建筑物的尤其是角部，以便減少扭轉效應，墻體盡量采用T型、L型、十字型，盡量避免一字型墻體。
（2） 建筑物的四角是保證結構整體性的重要部位，在地震作用下，建筑物發生平動、扭轉和彎曲變形，位于建筑自交的結構構件受力較為復雜，其安全性又直接影響建筑物角部甚至整體建筑的抗倒塌能力。
（3） 剪力墻的門窗洞口宜上下對齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁。一、二、三級抗震等級剪力墻底部加強部位不宜采用上下洞口不對齊的錯洞墻，一、二、三級抗震等級剪力墻所有部位均不宜采用疊合錯洞墻。當采用錯洞墻和疊合錯洞墻時，應按有限元方法計算，并在洞口周邊采取加強措施，或將疊合洞口轉化為規則洞口。
（4） 避免采用較多的短肢剪力墻，當結構中有少量短肢剪力墻時，應按照相應規范對其做加強措施。
五、墻肢長度和厚度的選取
1、墻肢的長度
剪力墻墻肢長度一般不宜大于8m。結構設計中的剪力墻結構應具有延性，細高的剪力墻（高寬比大于2）容易設計中彎曲破壞的延性剪力墻，從而可避免脆性的剪切破壞。當墻的長度很長時，為了滿足每隔墻段高寬比大于2的要求，可通過開設洞口將長墻分成長度較小、較均勻的聯肢墻，洞口連梁宜采用約束彎矩較小的弱連梁（其跨高比宜大于6），使其可近似認為分成了獨立墻段。
2、墻肢厚度的選取
規定剪力墻的最小厚度，其主要目的是保證剪力墻出平面的剛度和穩定性能。其厚度要求見表1。
對短肢剪力墻結構，規定其抗震等級應必表1中規定的抗震等級要高一級采用。故除6度區外，短肢剪力墻的抗震等級至少為一級。對于住宅建筑，填充墻厚一般為200mm，相應剪力墻墻厚也取為200mm。住宅層高一般為2.8～3.0m，故墻厚取200mm，除底層加強區的一字型短肢剪力墻外，均能滿足規范要求。
對于無地下室的高層住宅，因其基礎埋深一般在2.5m以上，則底層墻體高度會在5.0m以上，若按層高1/16確定墻厚，將超過300mm，大于填充墻厚度。為避免出現這種情況，在布置剪力墻時，應結合建筑平面，盡量不用一字型剪力墻，而采用L、T、Z、十字型等截面形式，且使翼緣長度大于其厚度的3倍，這樣一方面墻體抗震性能更好，另一方面墻厚也可取為剪力墻無支長度1/16。由于住宅建筑中剪力墻肢長一般小于3.0m，故厚度采用200mm滿足構造要求。
六、剪力墻結構的結構構造措施以及施工圖應注意的一些問題
1、類似“細腰”型平面的“腰”的寬度應滿足國家規范和地方性建設標準。在高層住宅中一般為兩個電梯，則兩個電梯洞口間的板的位置，需要采取措施加強其連接作用。常用的措施是，加強薄弱區或“腰”區的板厚（厚度可取120mm），并雙層雙向配筋的方式與于加強。
2、《高規》2010版7.2.27中提到的梁端鋼筋滿足錨固長度的問題，當設置梁頭在建筑功能上使用不便時，且計算數據不是很大時，梁端可采用細鋼筋（如直徑14mm）來滿足錨固長度，畫梁圖時應該注意。
3、在剪力墻施工圖中可采用墻身水平鋼筋替代邊緣構件鋼筋的畫法，對于約束邊緣構件可以參見標準圖集11G101-1，構造邊緣構件可以參見下圖的做法。此做法在滿足相關規范的情況下，可以一定程度的降低含鋼量，即經濟又合理。
參考文獻：
關鍵詞：高層住宅；轉換層；結構設計
隨著社會經濟的發展，越建越多高層建筑進入到我們到的生活。然而很多高層建筑使用功能不是單一的，建筑上部跟下部之間要滿足不同功能要求，例如有些建筑下部樓層用作商場、餐館和文化娛樂設施，上部樓層作為住宅。我們知道商業服務設施往往要求開放的大空間，而住宅這部分需滿足居住功能，不需要像商業那樣的大開間以及不允許柱角外凸等要求。因此為了滿足上下層建筑使用功能，結構上必須設置轉換層（transfer story），以協調上下部樓層之間結構上的“轉變”。轉換層的設置屬于“非規設計”，從荷載傳遞、抗震等方面來看都不是很有利的，所以在《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ 3-2010（簡稱《高規》）中歸入了復雜高層建筑范疇，可以說轉換層的處理是帶轉換層高層住宅結構設計中的關鍵部分，對設計技術要求較高，所以本文對這部分內容進行了分析和探討。
1 轉換層的結構類型與選擇
1.1 轉換層的主要結構類型
從結構體系角度區分，帶轉換層高層住宅可分為“上剪下框”和“上小下大”兩種類型。“上剪下框”是指轉換層以上結構為剪力墻結構，轉換層以下為框架筒體結構或框架剪力墻結構；“上小下大”是指轉換層以上為小柱網的框架結構或筒體結構、剪力墻結構，轉換層以下為大柱網的框架結構或筒體結構、剪力墻結構。按照結構形式，也可分為兩種類型：一種是梁式轉換，如梁式結構、桁架結構、空腹桁架結構、箱型結構、斜撐結構等；另一種是板式轉換，主要由現澆整體厚平板組成。隨著社會的發展，轉換層結構形式近幾年還出現了塔接柱轉換結構、寬扁梁轉換結構、斜撐轉換結構等形式[1]，使轉換層結構設計有更多的選擇。
1.2 轉換層結構類型的選擇
梁式轉換結構在帶轉換層高層住宅結構設計中應用比價廣泛。因為梁式結構傳力直接明確、計算分析較方便、造價較節省等優點成為設計人員的首選。但是轉換梁比較高，而且《高規》10.2.8-6規定“轉換梁不宜開洞”，深梁式轉換有時不利于設備層使用。如果深梁不能滿足使用要求的情況下可選用寬扁梁轉換形式，寬扁梁轉換形式有利于降低結構高度可以方便設備安裝。但造價相對于深梁轉換要高。隨著寬扁梁設計理論和實踐的成熟，扁梁轉換可作為梁式結構的又一轉換形式。斜撐轉換結構結構受力比較好，而且采用型鋼混凝土施工方便快捷，可以使轉換結構受力更加合理，結構更加經濟，但是有時受使用空間的制約，在滿足使用功能的情況下斜撐轉換是一種不錯選擇。板式轉換高度小但結構厚重、材料利用率低，而且受力復雜、計算困難、配筋不便，所有應用比較少。箱形轉換層是解決轉換梁較大扭矩的結構形式，但造價也比較高所以在建筑工程中應用也不常見，桁架結構采用預應力結構是一個不錯的選擇，但是由于設計經驗少，有時需要通過試驗研究才能確定參數，這在一定程度上限制了它的應用。
2 轉換層結構設計中的一些問題討論
2.1 轉換梁上偏心剪力墻的處置問題
在結構設計中，經常出現上部剪力墻軸線與轉換梁軸線不對齊的情況，此時在轉換梁中將形成比較大的扭矩。應用三維實體有限元計算分析，偏置剪力墻形成的扭矩在轉換梁中形成很大的應力，其數值遠大于平面內的主應力，這種情況容易造成深梁受壓區失穩，因此要采取措施解決偏心扭矩對轉換梁所造成的不利影響。解決轉換梁較大的扭矩的方法[2] 有幾種：（1）設置箱形轉換層，即利用轉換層上下樓板來共同抵抗偏心扭矩；（2）加大轉換梁截面，并增加抗扭鋼筋抵抗偏心扭矩；（3）在剪力墻端部增加樓面梁；（4）在高位轉換結構中，不增加梁截面和混凝土用量，而加大梁高、減小梁寬，以此提高層間抗側移剛度，減輕轉換層上、下部分剛度突變，而由樓面梁解決穩定問題。在這4種方法中比較加設樓面梁的方法最為經濟，設置箱形轉換層經濟性最差，加大轉換梁截面也不經濟，并且該方法無法克服梁扭轉帶給上部剪力墻的形變和內力問題。設置樓面梁的方法，如圖1所示。
2.2 豎向荷載引起框支梁上部剪力墻超筋問題
有這樣一個案例[3]，轉換層框支梁上部一層的剪力墻超筋現象非常嚴重，一些剪力墻墻肢剪力達到幾千kN，彎矩超過1萬kN?m，經查轉換層相鄰結構的等效剛度比在《高規》附錄E.0.2規定的范圍內，說明超筋問題并非由水平地震剪力引起。后經過多方分析，超筋由豎向載荷引起。因為剪力墻剛度較大，轉換層上面一層墻體豎向變形較小，與之相比框支梁剛度較小，會引起較大的變形，如此一來梁、墻之間變形的不協調，會在轉換層以上樓層內形成內力的突變。根據這樣的分析結果，可以采取以下措施：（1）增加轉換梁的剛度，可以通過增加梁高減小寬度的做法來提高梁的抗彎剛度；（2）布置轉換層上下結構時，避免相鄰兩片墻體分別落在墻柱硬支座和轉換梁軟支座上，若無法避免則增加兩片墻體之間的距離；（3）增加剪力墻厚度，同時減少配筋率，適當降低墻的剛度；（4）在剪力墻中部開洞，以協調框支梁的的剛度。采取以上措施，再經有限元計算，超筋現象大為改善。
2.3 轉換層下框支柱截面與配筋控制問題
《高規》表6.4.2列出框支剪力墻結構柱軸壓比限值，抗震等級一、二級時分別為0.60和0.70。限制軸壓比的主要目的是為了控制框支柱的延性并滿足抗震要求。再據《高規》第6.4.3條框支柱縱向受力鋼筋的最小配筋率，對于抗震一級為1.1%，二級為0.9%；對Ⅳ類場地較高的高層建筑，還要在此基礎上再增加0.1%。為了滿足軸壓比限值要求，同時又要經濟，有些設計人員采取減小框支梁截面尺寸同時加大框支柱截面尺寸的做法，這樣會產生一種效果，框支柱“包著”轉換層上部的剪力墻，但因為框支柱的起算高度從轉換層樓面到基礎頂面（個別框支柱高度達20～30m），而全截面又要滿足配筋率要求，那么通過框支梁節省下來的材料用量就不足以抵消加大框支柱所增加的材料用量，而且這種做法對改善側移剛度貢獻不大[2]，所以這實在是一種得不償失的做法。
2.4特定條件下框支剪力墻結構抗震設計問題
《高規》10.2.25條規定“部分框支剪力墻結構中，抗震設計的矩形平面建筑框支轉換層樓板，當平面較長或不規則以及各剪力墻內力相差較大時，可采用簡化方法驗算樓板平面內受彎承載力”?！捌矫孑^長”未限定具體的量值，在處理上難免遇到一些困難。首先應根據經驗去確定，缺乏可靠的設計經驗時，可以將平面長寬比大于等于3作為“平面較長”的界限[4]。長矩形平面建筑的剪力間距，本條文未予說明，可按照《高規》8.1.8條表8.1.8進行選取?？蛑訕前迤矫鎯仁軓澇休d力的驗算，規定可以采用簡化方法，但沒有規定具體采用那種簡化方法，故應結合工程實際情況進行簡化計算，或采用幾種簡化方法計算后進行比較。采用連續梁法簡化驗算時，可將框支層樓板簡化為圖2～3所示情況，框支層樓板支撐在落地剪力墻上（支座），不落地剪力墻底部剪力作為集中荷載，或可按照《高規》10.2.24條中公式進行計算。如果落地剪力墻抗側剛度較大，還應檢查落地剪力墻支撐是否有效，必要時需作出適當調整。
3 帶轉換層高層住宅結構設計應用
3.1 工程概況
該項目為茂名市和興苑高層多功能住宅樓。建筑1～3層為商業用途，層高5.5m；4～25層全部為住宅，層高皆為3.0m；總高度為79.5m。設防烈度為7度，場地為Ⅲ類，基本風壓為0.65kN/m2。結構抗震等級方面，框支柱、框支框架、底部加強區剪力墻均取一級，非底部加強區剪力墻取二級。
3.2 結構方案
該工程平面形狀較為規則，其中高寬比為5.1，長寬比為1.4，轉換層設在3～4層之間，轉換層以上樓層既無外挑，也無收進，結構平面與豎向布置均符合《高規》要求。轉換層方案采用成熟可靠的梁式轉換。構件尺寸及材料如表1所示，轉換層與標準層平面結構布置如圖4～5所示。
3.3 設計計算
本項目設計采用SATWE和Midas Building兩款三維空間分析軟件進行計算。其中周期比（）：SATWE為0.79，Midas為0.82。最大層間位移角：SATWE為1/1.2402（向）、1/1.5919（向）；Midas為1/1.2400（向）、1/1.6011（向）。最大層間位移比：SATWE為1.22（向）、1.19（向）；Midas為1.19（向）、1.05（向）。這幾項數據均滿足《高規》要求。樓層結構抗剪承載力及抗側剛度比，是判斷結構是否在承受水平方向作用產生側向變形以致破壞的重要指標。最小樓層抗剪承載力之比：SATWE為0.99（向）、0.95（向）；Midas為0.97（向）、0.97（向）。轉換層上下等效側向剛度比：SATWE為1.2402（向）、1.5919（向）；Midas為1.2400（向）、1.6011（向）。這兩項指標也滿足《高規》要求。因此，通過兩款軟件的對比，最大層間位移角、最大層間位移比、結構抗剪承載力及抗側剛度比等各項計算指標能滿足要求，可以對該結構進行轉換。
4 結語
為了滿足建筑上下層各種功能需求，高層建筑帶轉換層結構的應用越來越普遍。轉換結構合理性決定了整幢建筑的安全性和經濟性，因此我們應在符合規范的基礎上正確合理設計轉換層，能使我們的建筑結構更加安全、更加美觀、更加實用和經濟。
參考文獻：
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關鍵詞：高層住宅 剪力墻體系 結構設計
中圖分類號：TU241.8 文獻標識碼：A 文章編號：
0 引言
改革開放以來，隨著我國國民經濟的迅猛發展，建筑業已經成為我國的支柱產業。近年來，在國家城鄉一體化統籌發展思路指引下，城市化進程加快，房地產開發如火如荼，其中高層住宅小區占了很大的比例。而目前的鋼筋混凝土高層結構住宅以剪力墻結構居多，因此，對于從事高層結構設計的工程師來說，必須能夠吸收當代高層建筑結構設計的一些成功經驗，并把結構的經濟性、合理性與結構抗震的安全性等諸多因素加以統籌考慮，才能很好的與建筑師配合并設計出經濟合理的高層建筑結構體系。
1 高層住宅的受力特點與支撐件
對于高層住宅而言，越高所承受的豎向荷載就越大，水平風荷影響也越大，所承受的外力主要就是水平和垂直方向。對于比較低的建筑來說，高度較低，地基面積較大，相對而言所受的風荷及地震影響就相對較小，在高層住宅上，水平荷載產生的傾覆力會很大，設計人員主要考慮的問題是水平荷載，軸向變形及結構延性等方面。
1.1 水平載荷
建筑物的高度達到一定數值后，它們在豎直方向上承載的荷載變化量并不大，所承受的風荷載以及地震作用的水平荷載會呈現一定的規律性，建筑物的結構特性不同，風荷載及地震水平荷載則會隨之發生較大變化。
1.2 軸向變形
建筑物越高，豎向荷載越大，豎向荷載越大，連接柱中的軸向變形就會越大，相應的，連續梁的彎矩所受影響就會越大，預制構件的下料長度也會受影響而有所改變，由此可見，在施工時必須計算出軸向變形值，并及時調整下料長度。
1.3 結構側移
高層住宅的結構設計關鍵之一是結構側移的控制，建筑物越高，水平荷載下結構的側移就會越大，對于建筑物的穩定性威脅也就越大，因此，高層住宅的結構側移一定要嚴格控制，以確保建筑物的穩定性。
1.4 結構延性
相對于低層建筑而言，高層住宅的結構柔和性較好，在地震侵襲發生較大震動時，會產生較大的變形。建筑物在塑性變形階段中對變形能力的要求相對較高，要想保證結構延性，必須在建筑設計中采取一定的措施。
2 剪力墻結構設計的基本原則
剪力墻結構在建筑中主要承擔豎直方向重力與水平方向荷載，剪力墻結構的設計既要安全合理，又要考慮經濟問題。設計過程中，各種位移限制值都要滿足，結構構件中抗側力構件的作用也要充分考慮到。設計時，剪力墻的數量也要滿足位移限制值相關規范的要求，數量應該盡量少，但又不能影響基本振型的要求。建筑中剪力墻結構所承受的傾覆力矩應不小于總數的一半。
2.1 調整樓層最小剪力系數方面的原則
設計中剪力墻結構的布置要盡量減小，大開間的剪力墻結構布置是最好的設計方案，側向剛度結構可以達到較為理想的狀態。樓層間的剪力系數盡量小，但不能超出規范的極限范圍，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩于整體總底部承受的地震傾覆力比要小于或等于1:4，這樣既可以減輕結構自重，同時降低了地震帶來的危害又可以節約費用。
2.2 調整樓層間最大位移與層高之比方面的原則
規范規定的最大的樓層間的位移在計算的時候，如果樓層地區地震比較頻繁，所用的標準值產生的樓層計算可以保留在結構的整體彎曲變形，應該計入扭轉變形在以彎曲變形為主的高層住宅中。高層住宅重點考慮的方面就是樓層間的扭轉和剪力變形。結構的剪切變形由豎向構件的數量決定，在建設施工中，有足夠多數量的構件還是遠遠不夠的，更要考慮構建的布局是否合理，如果不合理，就會產生過大的扭轉變形，樓層間的位移就達不到要求。因此，對于高層住宅而言，不能只是以樓層間的位移來確定豎向構件的剛度，而應該盡量減小扭轉變形。
2.3 調整剪力墻結構連續超限方面的原則
剪力墻結構的連續跨高比太小會導致彎矩超限及剪力過大，超過規范限度，跨高比一般大于或等于2.5。規范規定，在跨高比小于5的時候，連續梁不能夠拆減。跨高比的正確選擇，可以很好地避免彎矩及剪力過量，可保持在規定范圍內。在結構設計時，如果可以有效合理的用上這些，可以大大降低工程成本。
3 剪力墻結構設計
剪力墻的剛度較大，整體性較好，容易達到承受的荷載要求。設計師主要考慮以下幾個方面：
3.1 剪力墻截面的厚度要求
剪力墻厚度盡量小的優點主要是保證剪力墻平面的剛度及其穩定性。當剪力墻相較于墻體平面外面時，相交處可以作為剪力墻的支撐，對于平面外的剛度與穩定性有很好的保證。剪力墻最小厚度確認時，計算依據主要是建筑物層高及無支長度中的較大值。按一、二級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應小于200mm；其他部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/20，且不應小于160mm。當為無端柱或翼墻的一字形剪力墻時，其底部加強部位截面厚度尚不應小于層高的1/12；其他部位尚不應小于層高的1/15，且不應小于180mm；按三、四級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/20，且不應小于160mm；其他部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/25，且不應小于160mm；非抗震設計的剪力墻，其截面厚度不應小于層高或剪力墻無支長度的1/25，且不應小于160mm。
3.2 剪力強結構中混凝土強度等級要求
剪力墻中混凝土要求相對較高，等級最少要為C20，如果剪力墻結構中帶有筒體與短肢，那么其中的混凝土強度最少要為C25。
3.3 剪力墻結構在進行抗震設計時，構造邊緣的構件在剪力墻墻肢中是必不可少的。在非抗震設計中，其墻端部位的構件配置及鋼筋配置都要符合相關的規范。
3.4 剪力墻結構設計中要考慮豎向分布時鋼筋配筋率的最小值，主要作用就是保證混凝土墻體在受到彎矩較大出現裂縫時不至于立刻達到抗彎承載力的極限，還可以防止斜裂縫出現后發生脆性剪拉破壞。
3.5 剪力墻結構開洞構造設計。若是剪力墻結構中開洞較小，其影響較小，在計算時可不必考慮在內。為了保證剪力墻結構截面的承載力，要在鋼筋切斷集中處將洞口補足，并且鋼筋直徑最小要達到12mm。具體施工要根據實際情況，邊緣構件的設置根據實際情況。
3.6 高層住宅剪力墻結構體系受到的豎直方向荷載比較大，豎直荷載包括建筑整體的自身重量及樓面荷載產生的影響。由于荷載的存在，豎直方向會產生軸力，使連續梁內出現彎矩。計算時依據的是其受力面積。若是水平荷載，其計算就要按平面考慮了。剪力墻結構計算工作比較復雜且工作量較大，在設計時，要針對不同的剪力墻結構的受力特點進行計算。
剪力墻結構體系是一種抗剪性能較好的結構，設計時要考慮建筑施工的具體情況，設計時應盡量避免豎向剛度突變，確保其剛度。
4 結束語
目前我國城市土地供應緊張與住宅市場需求旺盛的矛盾日漸突出，城市轉而向高度要空間的趨勢越來越明顯，高層剪力墻結構體系在住宅市場也隨之大量應用。因而結構設計的合理與否直接影響千家萬戶的生命財產安全，作為結構設計人員，應嚴格按照設計原則進行合理的設計，反復驗算，使剪力墻結構滿足使用的需要并且有優良的抗震性能，并在以上前提下優化設計以達到合理的工程造價。
參考文獻：
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關鍵詞：小高層住宅 鋼筋混凝土 框架結構
中圖分類號：TU241.8 文獻標識碼：A 文章編號：
一、 小高層鋼筋混凝土結構的住宅的基本結構形式
1、 框架結構框架結構的特點是開間大、靈活性好、抗震性能較好，造價較低，但由于柱截面大于隔墻厚度而造成柱角外凸，影響家具的布置和美觀，有時由于住宅中房間分隔的不規則性又造成柱網的難以布置。
2、框架一剪力墻結構在框架結構中布置一定數量的剪力墻就組成了框架一剪力墻結構。它是小高層住宅中應用比較廣泛的一種主體結構型式。其特點是平面靈活，適用性強，結構合理，能使框架、剪力墻兩種有不同變形性能的抗側力結構很好地協同發揮作用。
3、 大開間剪力墻結構隨著時代的發展和人們生活水平的提高，原來建造的小開間剪力墻體系住宅在建筑功能上的局限性變得日益明顯。從強度方面看，小開間結構中墻體的作用不能得到充分的發揮，并且過多的剪力墻布置還會導致較大的地震力，增加工程費用，另外，由于結構自重較大，也增加了基礎的投資，因此，大開間剪力墻應運而生。承重墻的開間達到4.5m~7.5m，進深達到7.5m~1lm，室內一般無承重的橫墻和縱墻，可以按照住戶的不同要求靈活分隔，隨著家庭的變化還可重新布置。 。
二、 小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的要點
1、 水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結構設計的控制因素
在低層住宅中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著鋼筋混凝土結構設計;而在小高層住宅中，盡管豎向荷載仍對鋼筋混凝土結構設計產生著重要影響，但水平荷載將成為控制因素。對某一特定建筑來說，豎向荷載大體上是定值;而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨動力特性的不同而有較大幅度的變化。
2、軸向變形不容忽視
對于采用框架體系或框架一剪力墻體系的小高層住宅，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，這就使得中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到很大的數值，其后果相當于連續梁中間支座產生沉陷，使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。
3 、側移成為鋼筋混凝土結構設計的控制指標
與低層住宅不同，結構側移己成為小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的關鍵因素。隨著房屋高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，結構的頂點側移一般與房屋高度H的四次方成正比。在設計小高層住宅時，不僅要求結構具有足夠的強度，而且還要有足夠的抗側移剛度，使結構在水平荷載下產生的側移控制在一定的范圍內。這是因為:①過大的側移會使人不舒服，影響房屋的正常使用。②過大的側移會使隔墻、圍護墻以及它們的高級飾面材料出現裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形而導致不能正常運行。③過大的側移會因P一效應使結構產生附加內力，甚至因側移與附加內力的惡性循環導致建筑物的倒塌。
4、 結構平面、豎向布置
為了保證框架結構的抗震安全，結構應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性及耗能等性能。設計中應合理地布置抗側力構件，減少地震作用下的扭轉效應；平面布置宜規則、對稱，并應具有良好的整體性；結構的側向剛度宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小（不應在同一層同時改變構件的截面尺寸和材料強度），避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。
抗震設計的框架結構，不宜采用單跨框架。如果不可避免的話，可設計為框架-剪力墻結構， 框架結構按抗震設計時，不應采用部分由砌體墻承重之混合形式。框架結構中的樓、電梯間及局部出屋頂的電梯機房、樓梯間、水箱間等，應采用框架承重，不應采用砌體墻承重。
三、小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計策略
1、 優化設計的方法
當前，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的進行方案分析比較，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所普遍采用的主要方法。對于同一小高層住宅方案，可以有許多不同的結構(包括基礎)布置方案;確定了結構布置的小高層住宅物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是唯一的;小高層住宅物細部的處理更是不盡相同等等，這些問題目前計算機是無法完全解決的，都需要設計人員自己做出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下，根據工程實踐經驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
2、 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同時需要滿足的條件。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，且富裕量較大，說明兩種結構體系滿足剛度要求。
但就使用性能方面，剪力墻結構由于墻體太多，結構自重大，導致了較大的地震作用，混凝土和鋼材用量也較高;同時也增加了基礎工程的投資，而且限制了建筑上的靈活使用。而框架一剪力墻結構的特點是平面使用靈活，適用性強，結構合理，能使框架、剪力墻兩種有著不同變形性能的抗側力結構很好地協同發揮作用。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結構更為有利的水平變形曲線。由框架構成自由靈活的使用空間，容易滿足不同建筑功能的要求;同時剪力墻具有相當大的抗側移剛度，從而使框一剪結構具有較好的抗震能力，也大大減少了結構的側移。
四、結語
隨著我國經濟的發展，人民生活水平進一步提高，用戶對住宅的功能提出更高的要求，人們希望建筑物在使用過程中具有更大的靈活性，能夠適應多功能變換的需求。因此，設計單位在拿到開發單位的設計意圖后，應本著經濟美觀，安全適用的原則多為社會設計出更好的產品。
參考文獻：
關鍵詞：小高層住宅；結構設計；初探
中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：
隨著我國經濟的發展，人民生活水平進一步提高，用戶對住宅的功能提出更高的要求，人們希望建筑物在使用過程中具有更大的靈活性，能夠適應多功能變換的需求。因此，設計單位在拿到開發單位的設計意圖后，應本著經濟美觀，安全適用的原則多為社會設計出更好的產品。
1 小高層鋼筋混凝土結構的住宅的基本結構形式
1.1 框架結構
框架結構的特點是開間大、靈活性好、抗震性能較好，造價較低，但由于柱截面大于隔墻厚度而造成柱角外凸，影響家具的布置和美觀，有時由于住宅中房間分隔的不規則性又造成柱網的難以布置。
1.2 框架一剪力墻結構
在框架結構中布置一定數量的剪力墻就組成了框架一剪力墻結構。它是小高層住宅中應用比較廣泛的一種主體結構型式。其特點是平面靈活，適用性強，結構合理，能使框架、剪力墻兩種有不同變形性能的抗側力結構很好地協同發揮作用。
1.3 大開間剪力墻結構
隨著時代的發展和人們生活水平的提高，原來建造的小開間剪力墻體系住宅在建筑功能上的局限性變得日益明顯。從強度方面看，小開間結構中墻體的作用不能得到充分的發揮，并且過多的剪力墻布置還會導致較大的地震力，增加工程費用，另外，由于結構自重較大，也增加了基礎的投資，因此，大開間剪力墻應運而生。承重墻的開間達到4.5m～7.5m，進深達到7.5m～1lm，室內一般無承重的橫墻和縱墻，可以按照住戶的不同要求靈活分隔，隨著家庭的變化還可重新布置。
1.4 短肢剪力墻結構
短肢剪力墻（墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻）介乎于異形框架柱和一般剪力墻之間，由于這種結構體系在建筑功能、結構形式、投資效益、節能指標等多方面效果良好，己成小高層住宅的主要結構形式。
2 小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的要點
2.1 水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結構設計的控制因素
在低層住宅中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著鋼筋混凝土結構設計;而在小高層住宅中，盡管豎向荷載仍對鋼筋混凝土結構設計產生著重要影響，但水平荷載將成為控制因素。對某一特定建筑來說，豎向荷載大體上是定值;而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨動力特性的不同而有較大幅度的變化。
2.2 軸向變形不容忽視
對于采用框架體系或框架一剪力墻體系的小高層住宅，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，這就使得中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到很大的數值，其后果相當于連續梁中間支座產生沉陷，使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。
2.3 側移成為鋼筋混凝土結構設計的控制指標
與低層住宅不同，結構側移己成為小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的關鍵因素。隨著房屋高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，結構的頂點側移一般與房屋高度H的四次方成正比。在設計小高層住宅時，不僅要求結構具有足夠的強度，而且還要有足夠的抗側移剛度，使結構在水平荷載下產生的側移控制在一定的范圍內。這是因為:①過大的側移會使人不舒服，影響房屋的正常使用。②過大的側移會使隔墻、圍護墻以及它們的高級飾面材料出現裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形而導致不能正常運行。③過大的側移會因P一效應使結構產生附加內力，甚至因側移與附加內力的惡性循環導致建筑物的倒塌。
2.4 結構延性是鋼筋混凝土結構設計的重要指標
相對于低層住宅而言，小高層住宅更柔一些，地震作用下的變形就更大一些。為了使結構在進入塑性階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。
3 小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計策略
3.1 優化設計的方法
當前，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的進行方案分析比較，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所普遍采用的主要方法。對于同一小高層住宅方案，可以有許多不同的結構(包括基礎)布置方案;確定了結構布置的小高層住宅物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是唯一的;小高層住宅物細部的處理更是不盡相同等等，這些問題目前計算機是無法完全解決的，都需要設計人員自己做出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下，根據工程實踐經驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
3.2 性能分析
3.2.1 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同時需要滿足的條件。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，且富裕量較大，說明兩種結構體系滿足剛度要求。
但就使用性能方面，剪力墻結構由于墻體太多，結構自重大，導致了較大的地震作用，混凝土和鋼材用量也較高;同時也增加了基礎工程的投資，而且限制了建筑上的靈活使用。而框架一剪力墻結構的特點是平面使用靈活，適用性強，結構合理，能使框架、剪力墻兩種有著不同變形性能的抗側力結構很好地協同發揮作用。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結構更為有利的水平變形曲線。由框架構成自由靈活的使用空間，容易滿足不同建筑功能的要求;同時剪力墻具有相當大的抗側移剛度，從而使框一剪結構具有較好的抗震能力，也大大減少了結構的側移。
3.2.2 經濟性比較
我們通過對三種鋼筋混凝土住宅結構直接費的計算，發現三種鋼筋混凝土住宅結構單位面積直接費相差不是很多，其中短肢剪力墻結構的單位面積直接費最大，框架一剪力墻結構的單位面積直接費最小，其中短肢剪力墻結構的單位面積直接費比框架一剪力墻結構的單位面積直接費高出12.5%，比大開間剪力墻結構的單位面積直接費高出7.3%，大開間剪力墻結構的單位面積直接費比框架一剪力墻結構的單位面積直接費高出4.9%。三種鋼筋混凝土住宅結構的次要項目造價基本相同。單位面積造價框架一剪力墻結構的最小，框架一剪力墻結構的次之，短肢剪力墻結構的稍微較大，三種結構體系直接費最大相差不到45元/m2元。
4 結束語
隨著社會經濟的繁榮，我國小高層建筑發展迅速。設計思想也在不斷更新。結構體系日趨多樣化。小高層鋼筋混凝土框架結構越來越廣泛應用于建筑中，小高層鋼筋混凝土框架結構設計有著光明的應用前景。我國尚未形成相應的規范，還需要進行大量的研究工作。
參考文獻：
