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摘要:随着土地日趋紧张，高层住宅大量涌现。由于目前的高层住宅结构设计大多数是根据已经确定好的平面和竖向布置,先假定好构件尺寸,通过电算进行操作。如何在设计过程中使结构方案更加经济合理，是本文研究的重心。
关键词:高层；住宅；设计
Abstract: with the land increasingly nervous, high-rise residential a rash. Because of the high-rise residential structure design is based on the most has been set good plane and vertical layout, presuppose that good component size, through the computer operation. How to in the design process more economic structure scheme is reasonable and it is the center of gravity is studied in this paper.
Keywords: high-rise; Residential; design
中图分类号： TU241.8 文献标识码：A 文章编号：
随着城市高层建筑的大量增加，如何对住宅结构设计进行创新，在符合结构设计规范、规程中的基础上，设计出特色建筑，进行合理的结构选型，通过计算手段，合理评价结构，是结构工程师及建筑设计师在新形势下的必修课。
1．高层住宅的总体指标控制
计算判断结构抗震性指标，要依据风荷载和地震作用下水平位移的限值；要求将结构的振型曲线、自振周期、风荷载，包括地震作用下建筑物底部剪力与总弯矩控制在合理范围中。总体指标对建筑物的总体判别意义重大。比如，刚度太大、周期太短,可能导致地震效应增大，以至于造成不必要的材料浪费；但刚度太小,结构变形太大,又容易导致影响建筑物的使用。合理的刚度控制标准如何界定？一般说来，刚重比在10～15 之间应该属于合理范围。周期的合理区间，应该约为层数的0.06～0.08 倍之间。另外,对结构布置扭转的控制:在考虑偶然偏心影响的规定水平力作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移最好不要超过该楼层平均值的 1.2 倍,不要大于该楼層平均值的 1.5 倍。同时，笔者也建议，对顶层构件应不考虑在内，否则很难满足上述指标。
2．高层住宅的基础设计
目前的剪力墙体系高层由于考虑埋置深度的要求,一般均设置地下室。基础则采用桩筏基础。如何对桩进行合理选型,将对整个地下室设计的经济性产生重要影响。例如某一工程,上部十八层带一地下室,根据勘察报告,采用Φ400预应力管桩,可选桩长有桩长 25m,单桩承载力特征值 Ra=900kN,桩长34m,单桩承载力特征值 Ra=1300kN。采用25m 桩需要 290 根,采用 34m 桩需要 200 根。从桩本身比较两种方案, 总的桩延米数量相当, 但采用 2 5 m 桩为满樘布置, 筏板厚需1200mm,而采用 34m 桩为墙下布置,筏板可减至 900mm,经济性明显。因此,笔者认为基础选型应作方案比较,才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值, 则应考虑桩冲切,角桩冲切,墙冲切及板配筋等多方面的因素。
3.高层住宅的剪力墙设计
首先是剪力墙布置。必须均匀合理,使整个建筑物的质心和刚心趋于重合,且 X,Y 两向的刚重比接近。在结构布置应避免一字形剪力墙,若出现则应布置成长墙(h/w>8)；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上,若无法避免,则剪力墙相应部位应设置暗柱,当梁高大于墙厚的 2.5 倍时,应计算暗柱配筋,转角处墙肢应尽可能长,因转角处应力容易集中,有条件两个方向均应布置成长墙；规范中对短肢墙的定义是截面厚度不大于300mm、各肢截面高厚比的最大值大于4但是不大于8的剪力墙，这就引起高厚比为 7.9 倍及8.1 倍的两种墙的受力特性截然不同,而配筋亦大相径庭,这显得比较机械而不合理,因此笔者建议布置长墙时高厚比能大于 9。
其次是配筋及构造。高层住宅的剪力墙面广量大。合理地控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性作用明显。其一，剪力墙墙体配筋一般要求水平钢筋放在外侧,竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。(以 200mm 厚墙体为例)笔者建议加强区Φ 10@200,非加强区Φ 8@200 双层双向即可,双排钢筋之间采用Φ 6@600 × 600 拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。地下部分墙体配筋可将地下部分墙体的水平筋放在内侧,竖向钢筋放在外侧。在这种情况下,很多设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层 50mm 计算,笔者认为是不妥当的。首先此处采用的保护层厚度显然是参见了地下防水规范，其中的情况是无防水的情况，但是现在的地下室通常均采用建筑卷材防水，并采用抗渗混凝土浇注，对裂缝的控制可以适当放宽；再者当采取了双向钢筋网片后,计算保护层厚度也可放宽取值,这对节省墙体配筋效果相当明显。其二，剪力墙按规范应设置边缘构件，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第7.2.14条的规定，在满足要求的一、二、三级抗震设计的剪力墙底部加强部位、上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第7.2.16 条设置构造边缘构件。其三，剪力墙中的连梁跨度小、截面高度大，在地震作用下弯矩、剪力很大。一般情况下很难进行设计。简单加大连梁高度，可能引起配筋值增大。所以，连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞,上述所示情况梁的高度是一样的；但是对于窗洞,连梁高度，如果从窗洞算到上一层窗底，有坑能导致高度太高,这样高跨比太大，与计算图形不符，相应配筋亦较大，这是不合理的设计。因此，建议连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面,对于窗洞楼面至窗台部分可用砖或其他轻质材料砌筑。针对窗台有飘窗的情况，可再增加一根梁，用砖填充在两梁之间。连梁配筋应对称配置, 腰筋同墙体水平筋。其四，各设计院在剪力墙的楼层处均设置暗梁。对暗梁的作用与配筋，大家的理解不完全一致。因此，笔者认为对于框架——剪力墙结构，如剪力墙周边仅有柱而无梁时，可以设置暗梁，并要求剪力墙两端是明柱。当前情况下，剪力墙结构在楼层位置设置暗梁是可行的,但是没有必要设置太大断面及配筋。建议剪力墙结构底部加强区断面可取墙厚×300,配筋上下各2Φ16,一般部位断面可取墙厚×250,配筋上下各2Φ14即可。
4.结语
总之,高层设计时如何把握好合理性、经济性十分重要。在规范允许范围内,合理把握关键部位与次要构件的设计标准,改加强的地方加强，该放松的地方放松,这样就能保证建筑物的结构设计合理，建筑物安全，而且还会降低造价。只有这样的设计，才是今后的设计的方向。
参考文献：
[1]高一玲,王学伟. 小高层住宅设计探讨[J]. 中小企业管理与科技(上半月). 2008(04) .
[2]陈俊. 城市中小户型住宅居住空间的人性化设计思考[J]. 中国房地产业. 2011(03) .
[3]刘冬柏,李凤武.混凝土高层建筑采用短、长肢剪力墙结构设计的几个问题的讨论[J]. 中外建筑. 2010(12) .
关键词:高层；住宅；设计
Abstract: with the land increasingly nervous, high-rise residential a rash. Because of the high-rise residential structure design is based on the most has been set good plane and vertical layout, presuppose that good component size, through the computer operation. How to in the design process more economic structure scheme is reasonable and it is the center of gravity is studied in this paper.
Keywords: high-rise; Residential; design
中图分类号： TU241.8 文献标识码：A 文章编号：
随着城市高层建筑的大量增加，如何对住宅结构设计进行创新，在符合结构设计规范、规程中的基础上，设计出特色建筑，进行合理的结构选型，通过计算手段，合理评价结构，是结构工程师及建筑设计师在新形势下的必修课。
1．高层住宅的总体指标控制
计算判断结构抗震性指标，要依据风荷载和地震作用下水平位移的限值；要求将结构的振型曲线、自振周期、风荷载，包括地震作用下建筑物底部剪力与总弯矩控制在合理范围中。总体指标对建筑物的总体判别意义重大。比如，刚度太大、周期太短,可能导致地震效应增大，以至于造成不必要的材料浪费；但刚度太小,结构变形太大,又容易导致影响建筑物的使用。合理的刚度控制标准如何界定？一般说来，刚重比在10～15 之间应该属于合理范围。周期的合理区间，应该约为层数的0.06～0.08 倍之间。另外,对结构布置扭转的控制:在考虑偶然偏心影响的规定水平力作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移最好不要超过该楼层平均值的 1.2 倍,不要大于该楼層平均值的 1.5 倍。同时，笔者也建议，对顶层构件应不考虑在内，否则很难满足上述指标。
2．高层住宅的基础设计
目前的剪力墙体系高层由于考虑埋置深度的要求,一般均设置地下室。基础则采用桩筏基础。如何对桩进行合理选型,将对整个地下室设计的经济性产生重要影响。例如某一工程,上部十八层带一地下室,根据勘察报告,采用Φ400预应力管桩,可选桩长有桩长 25m,单桩承载力特征值 Ra=900kN,桩长34m,单桩承载力特征值 Ra=1300kN。采用25m 桩需要 290 根,采用 34m 桩需要 200 根。从桩本身比较两种方案, 总的桩延米数量相当, 但采用 2 5 m 桩为满樘布置, 筏板厚需1200mm,而采用 34m 桩为墙下布置,筏板可减至 900mm,经济性明显。因此,笔者认为基础选型应作方案比较,才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值, 则应考虑桩冲切,角桩冲切,墙冲切及板配筋等多方面的因素。
3.高层住宅的剪力墙设计
首先是剪力墙布置。必须均匀合理,使整个建筑物的质心和刚心趋于重合,且 X,Y 两向的刚重比接近。在结构布置应避免一字形剪力墙,若出现则应布置成长墙(h/w>8)；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上,若无法避免,则剪力墙相应部位应设置暗柱,当梁高大于墙厚的 2.5 倍时,应计算暗柱配筋,转角处墙肢应尽可能长,因转角处应力容易集中,有条件两个方向均应布置成长墙；规范中对短肢墙的定义是截面厚度不大于300mm、各肢截面高厚比的最大值大于4但是不大于8的剪力墙，这就引起高厚比为 7.9 倍及8.1 倍的两种墙的受力特性截然不同,而配筋亦大相径庭,这显得比较机械而不合理,因此笔者建议布置长墙时高厚比能大于 9。
其次是配筋及构造。高层住宅的剪力墙面广量大。合理地控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性作用明显。其一，剪力墙墙体配筋一般要求水平钢筋放在外侧,竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。(以 200mm 厚墙体为例)笔者建议加强区Φ 10@200,非加强区Φ 8@200 双层双向即可,双排钢筋之间采用Φ 6@600 × 600 拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。地下部分墙体配筋可将地下部分墙体的水平筋放在内侧,竖向钢筋放在外侧。在这种情况下,很多设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层 50mm 计算,笔者认为是不妥当的。首先此处采用的保护层厚度显然是参见了地下防水规范，其中的情况是无防水的情况，但是现在的地下室通常均采用建筑卷材防水，并采用抗渗混凝土浇注，对裂缝的控制可以适当放宽；再者当采取了双向钢筋网片后,计算保护层厚度也可放宽取值,这对节省墙体配筋效果相当明显。其二，剪力墙按规范应设置边缘构件，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第7.2.14条的规定，在满足要求的一、二、三级抗震设计的剪力墙底部加强部位、上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第7.2.16 条设置构造边缘构件。其三，剪力墙中的连梁跨度小、截面高度大，在地震作用下弯矩、剪力很大。一般情况下很难进行设计。简单加大连梁高度，可能引起配筋值增大。所以，连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞,上述所示情况梁的高度是一样的；但是对于窗洞,连梁高度，如果从窗洞算到上一层窗底，有坑能导致高度太高,这样高跨比太大，与计算图形不符，相应配筋亦较大，这是不合理的设计。因此，建议连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面,对于窗洞楼面至窗台部分可用砖或其他轻质材料砌筑。针对窗台有飘窗的情况，可再增加一根梁，用砖填充在两梁之间。连梁配筋应对称配置, 腰筋同墙体水平筋。其四，各设计院在剪力墙的楼层处均设置暗梁。对暗梁的作用与配筋，大家的理解不完全一致。因此，笔者认为对于框架——剪力墙结构，如剪力墙周边仅有柱而无梁时，可以设置暗梁，并要求剪力墙两端是明柱。当前情况下，剪力墙结构在楼层位置设置暗梁是可行的,但是没有必要设置太大断面及配筋。建议剪力墙结构底部加强区断面可取墙厚×300,配筋上下各2Φ16,一般部位断面可取墙厚×250,配筋上下各2Φ14即可。
4.结语
总之,高层设计时如何把握好合理性、经济性十分重要。在规范允许范围内,合理把握关键部位与次要构件的设计标准,改加强的地方加强，该放松的地方放松,这样就能保证建筑物的结构设计合理，建筑物安全，而且还会降低造价。只有这样的设计，才是今后的设计的方向。
参考文献：
[1]高一玲,王学伟. 小高层住宅设计探讨[J]. 中小企业管理与科技(上半月). 2008(04) .
[2]陈俊. 城市中小户型住宅居住空间的人性化设计思考[J]. 中国房地产业. 2011(03) .
[3]刘冬柏,李凤武.混凝土高层建筑采用短、长肢剪力墙结构设计的几个问题的讨论[J]. 中外建筑. 2010(12) .