住宅结构设计
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住宅结构设计范文第1篇
1概念设计的意义
概念设计的应用面非常广泛，几乎组含了所有的结构设计。在不确定因素多、受力状况变化较大的抗震设计、高层建筑设计、基础设计中，概念设计的应用尤显重要和突出。
概念设计的重要性，主要体现在三方面：一是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性。为了弥补计算理论的缺陷，或实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要用概念设计来满足结构设计的目的。 二是由于在方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案。概念设计在设计人员中提得比较多，但往往被人们片面地理解，认为其主要是用于一些大的原则，如确定结构方案、结构布置等。其实，在设计中任何地方都离不开科学的概念作指导。三是由于计算机计算结果的高精度，容易给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，过分地依赖于计算机和设计软件，进行习惯性、传统的结构设计，对计算结果明显不合理、甚至错误的地方不能及时发现，使许多的建筑结构留下安全隐患。因此，概念设计在结构设计中具有重要的地位。
2 总体指标控制
计算判断结构抗震是否可行的主要依据是在风荷载和地震作用下水平位移的限值 ；地震作用下，结构的振型曲线，自振周期以及风荷载和地震作用下建筑物底部剪力和总弯矩是否在合理范围中，总体指标对建筑物的总体判别十分有用。若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费；但刚度太小，结构变形太大，影响建筑物的使用。合理的刚度是多少，建议对于小高层住宅取 μ/H=1/2 500～1/3500，刚重比在10～15之间是比较合理的。周期约为层数的0.06倍～0.08倍之间。而对结构布置扭转的控制：在考虑偶然偏心影响的地震作用下 ，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。建议对于顶层构件可不考虑在内，否则很难满足上述指标。
另外，地震效应是与建筑物质量成正比，减轻房屋 自重是高结构抗震能力的有效措施。高层建筑中质量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，P-效应造成附加弯矩更大。
因此，在小高层建筑房屋中，结构构件宜采用高强度材料，非结构构件和围护墙体应用轻质材料。减轻房屋自重，既减小了竖向荷载作用下构件的内力 ，使构件截面变小 ，又可减小结构刚度与地震效应，不但能节省材料，降低造价，还能增加使用空间。
3基础设计
研究地基基础对建筑抗震能力的影响 ，作出恰当的选择，已成为高层建筑结构设计的重要部分，基础是房屋的根基，是房屋中极为重要的组成部分 ，一幢房屋如果没有一个坚实可靠的基础，再好的上部结构也不可能正常发挥其作用，甚至可能导致上部结构的破坏与倾斜。
目前的小高层由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。如何对基础进行合理选型，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，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34 m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25m桩为满堂布置，筏板厚需l000 mm，而采用34m桩为墙下布置，筏板可减至 700mm，经济性明显。因此，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。
另外，筏板长度的设置也须研究探讨，由于考虑地下室的使用合理性，常规采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝，后浇带的作用是明显的，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。而有些高层，长宽均达100 m以上，中间就设置几条后浇带,也没有其他措施，这样是不妥当的。
4 剪力墙设计
1)布置：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。结构布置应避免一字形剪力墙，若出现则应布置成长墙(h／ω>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；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍以下为短墙，大于 8倍则为普通墙 ，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，因此建议布置长墙时高厚比能大于8.5。
2)配筋及构造：对于小高层住宅来说 ，剪力墙是面广量大的，因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。
剪力墙墙体配筋(以200厚墙体为例)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。建议加强区 (φ10@200，非加强区φ8@200双层双向即可，双排钢筋之间采用φ6@600×600拉筋，但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，而由于简化计算经常由竖 向筋控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平钢筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定：迎水面保护层应大干50mm，且在保护层内按《混凝土结构设计规范》第9.2.4条规定增设双向钢筋网片。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计算是不妥当的。当采取了双向钢筋网片后，计算保护层厚度至少可按 30 mm来取值，这对节省墙体配筋效果相当明显。
剪力墙按规范应设置边缘构件，一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其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》第 7.2.17条设置构造边缘构件。现就构造边缘构件的配筋作一点讨论。
首先要区分剪力墙的受力特性及类别，即：普通剪力墙(长墙)，短肢剪力墙 ，小墙肢和一个方向长肢墙而另一方向属短肢墙来区别对待配筋。对于普通剪力墙，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率 ，建议加强区0．7％，一般部位 0.5％；对于短肢剪力墙，应按高规第7.1.2条控制配筋率加强区1.2％，一般部位1.0％；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按高规控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计 ，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2％，一般部位 1.0％；而对于一个方 向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往就按长肢墙进行暗柱配筋，这并不妥当，建议采取以下两种方法：
1)计算中另一方向短肢不计入刚度，则配筋可不考虑该方向短肢影响；
2)计算中短肢计入刚度，则配筋中应考虑该方向短肢的不利影响。建议该短肢配筋率适当加强，可参考短肢墙加强区1.0％，一般部位0.8％。
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，有时很难进行设计 ，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。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；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底 ，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。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。对于窗台有飘窗时，可再增加一根梁，两根梁之间用砖填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。
目前，各设计院在剪力墙的楼层处均设置暗梁 ，而对暗梁的作用及配筋亦各有理解。对于框架一剪力墙结构，如剪力墙周边仅有柱而无梁时，则设置暗梁，并且要求剪力墙两端是明柱，这是因为周边有梁柱的剪力墙，抗震性能比一般剪力墙要好 。剪力墙结构则没有这方面的要求，在墙板交接处设置暗梁对加强墙体整体性作用还是有的，但究竟有多大则无从确定。因此认为，就目前而言，在楼层位置设置暗梁是可行的，但没有必要设置太大断面及 配筋，建议底部 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。
5 结束语
小高层设计时，做好概念设计，根据房屋的建造地点，平立面体形，层数多少，在满足安全性、耐久性与舒适性要求的前提下采用合理的结构体系。在构件设计中精打细算，严格执行规范构造要求对于整个建筑物，保证安全，降低造价影响巨大，这也是在今后设计中应该不断提高和改进的。
住宅结构设计范文第2篇
关键词：结构设计概念设计 地基设计
1住宅结构设计常见的问题
1.1结构选型
建筑结构设计，不仅要求具有足够的承载力，而且必须使结构具有足够抵抗侧力的刚度，使结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定的范围内.基于上述基本原理，工程综合分析了结构的适用，安全，抗震，经济，施工方便等因素，选取了结构方案.结构为框架体系，由钢筋混凝土框架承担竖向力和侧力。钢筋混凝土框架刚度布置相对比较均匀，在满足建筑功能情况下，尽量减少平面扭转对结构的影响。
1.2部分结构设计不合理，安全隐患比较多
如《建筑抗震设计规范》第7.1.8条（强制性条文）规定“底部框架-抗震墙结构，上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间，抗震墙很少，上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐，造成结构体系不合理，传力不明确；有些设计中抗震分类、场地类别选用错误，导致整个结构设计错误。一些混凝土构件，特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求，有的相差一半，有的甚至一半都达不到，有些设计中荷载取值没有按规范要求来确定，常见漏算错算现象，有些结构设计与提供的计算书不一致，结构强度远远低于计算结果，设计常见严重安全隐患。
1.3设计深度达不够
一些设计人员制作图纸“偷工减料”，设计粗糙，过于简单，施工图中应有的系统图、大样图、相关剖视图漏缺；一些重要的、应该用图纸反映的内容只标注“见图集”、“由设备厂家确定”等，施工图设计表述不全，细部大样不详，不能反映工程的全貌；一些重要的设计依据、设计参数、工程类别、安全等级、耐火等级、防火消防处理等在设计总说明中没有标明或交待不全。这些问题的产生，有的是由于设计人员没有对一般住宅尤其是多层住宅设计引起高度重视，盲目参照或套用其他的设计的结果；有的则是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解；还有的是由于设计者的力学概念模糊，不能建立正确的计算模式，对结构电算结果也缺乏判断正确与否的经验。
2住宅结构设计的概念设计与地基设计
2.1必须及早介入建筑结构的概念设计
住宅设计无论是多层砖混或框架剪力墙结构，都不同于以往的静力设计，必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计，方案设计阶段应正确把握建筑结构的概念设计，对不同形式的住宅建筑掌握各自概念设计中容易疏忽的要点。
（1）对一般多层砌体住宅结构，应按《建筑抗震设计规范》要求做到优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系：纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处；不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
（2）对钢筋混凝土多、高层结构住宅，力求做到结构布置尽量采用规则结构。对复杂结构，可以设置防震缝，把它分割成各自规则的结构单元。结构布置以少设缝为宜，一旦设缝，则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一；框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置，以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力；框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态，除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外，还需采取措施，保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
2.2加强住宅地基结构设计
为防止或减少由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。 （1）对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式。此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合；当土层有较大起伏时，应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。
（2）对多层建筑而言，从经济的角度考虑，一般不愿意采用长桩的方案。但对软土层覆盖层厚度较大的地区，一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性。同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验，进行多方案比较，最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
3住宅结构设计的要求
为避免出现上述结构设计问题，在住宅结构设计时首先必须从结构计算和构造上满足规范的相关要求。
3.1结构计算注意的问题
（1）免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符，基础底板上多算或少算土重。
（2）底框砌体结构验算。底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构，对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响，通常对底层地震剪力乘以1.2～1.5的增大系数；底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底层框架结构中只有底层框架抗震墙，应采用双保险的方法，抗震墙承担全部剪力，框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时，框架不折减，抗震墙折减到弹性刚度的20%～30%；应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
（3）避免楼板计算中方法不正确。连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替；双向板查表计算时，不能忽略材料泊松比的影响，否则由于跨中弯矩未进行调整，将使计算值偏小。
（4）对电算结果的正确性作出有效评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算，如何对计算结果进行分析、评价，是一个非常重要的方面。因此必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断，根据其正确与否，决定能否作为施工图设计的依据。
3.2构造设计注意的问题
（1）严格按照规范要求，保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度，材料选用也必须满足强度要求。
（2）注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性，又必须满足最小配筋的要求。
（3）按抗震构造要求设置的构造柱，应在整个建筑物高度内上下对准贯通，上至女儿墙压顶，下至浅于500mm基础圈梁，或伸入室外地面以下500mm的构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
住宅结构设计范文第3篇
【关键词】轻钢结构；选型；选材
中图分类号：TU291 文献标识码：A
所谓“轻钢结构建筑”，其主要材料是钢结构框架辅以彩色金属压型钢板，由于其框架结构以门式钢架为主，因此，其建筑表现是以门式钢架为基础进行衍化。通常是指由下列钢材所构成的结构：①冷弯薄壁型钢结构；②热轧轻型钢结构；③焊接或高频焊接轻型钢结构；④轻型钢管结构；⑤板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。
轻钢结构具有以下几个优势：⑴ 自重轻, 抗震性能好, 安全性高。⑵ 建筑造型简洁美观, 内部空间布置灵活丰富。⑶ 实现住宅产业化、建筑集成化轻钢结构住宅构件在工厂大批量、标准化生产, 现场拼装, 工业化程度高, 设计、生产、施工一体化, 提高了住宅产业化水平。⑷ 施工快捷、工期短, 不受季节限制。⑸ 绿色、环保, 符合国家可持续性发展的要求。⑹ 防腐耐久, 舒适性好。⑺ 宜于拆卸搬迁 ⑻ 设计技术先进。利用先进的计算机辅助设计(CAD) 和计算机辅助制造(CAM) 技术, 能全面按用户要求进行设计, 且效率高、报价快、造价低、供货迅速。
随着人们生活水平的提高，对建筑物抗震性和安全性要求的提高，人们开始将目光投向轻钢低层住宅建筑，即墅建筑。其丰富优美的坡屋顶造型以及与众不同的建筑外观，越来越受到人们的青睐。
1 轻钢住宅的结构选型
低层住宅多见于墅，一般为2层或3层，由于采用轻型屋面，所以顶层结构受力远比其它结构层小，所以钢柱可以变截面，以节省钢材。为了美观要求，别墅住宅一般不允许有水平支撑和垂直支撑，所以轻钢别墅的结构体系一般情况下，钢柱和钢梁刚接。次梁与主体结构的连接采取铰接办法，以简化施工工艺。屋面层结构的钢梁和钢柱可采用刚接或铰接，由于该层结构的断面尺寸和厚度均比较小，焊接较容易，若采取螺栓连接，整个结构方案比较复杂，为了简化施工工艺，笔者认为最好采取刚接。梁柱可用截面高度100～120mm的方管或双C型冷弯薄壁型钢制作而成，屋面结构和其它结构层的节点连接既可刚接也可铰接，笔者倾向于刚接，因为轻钢别一般也就是2层或3层，总高度一般不会超过15m，所以整个变截面钢柱可以在工厂制做好，这样既节省了安装时间，又可节省螺栓，从而降低安装费用。首层结构由于受力较大，所以断面也较大，钢柱与基础的连接既可以刚接，也可以铰接。如果风载较大或设防烈度要求较严，可以采取刚接的方法以控制侧移。一般情况下建议采用铰接柱脚。这样对基础的要求放松，从而降低基础成本。
综上所述，轻钢别墅的结构方案可以归纳为如下几种形式：①刚接框架，柱脚铰接；②刚接框架，柱脚刚接；③下层刚接框架，上层门式刚架，柱脚铰接；④下层刚接框架。上层门式刚架，柱脚刚接。
若楼板采用现浇板或压型组合楼板，则可以考虑楼板的组合作用，这样得到的结构体系较以上四种方案经济。但如果楼板为预制板，不宜考虑楼板的组合作用，此时预制板加大了结构的负荷，对抗震是不利的。为了改善抗震性能，在预制楼板上再做一薄层现浇钢筋混凝土叠加层。如果结构层数增加，荷载增大。并且考虑防火要求，钢柱又可以采用组合柱，那么以上四种结构方案又可以延伸成以下几种新的结构形式：④组合柱刚接框架．柱脚铰接；⑤组合柱刚接框架，柱脚刚接；④下层组合柱刚接框架，上层门式刚架，柱脚铰接；④下层组合柱刚接框架，上层门式刚架，柱脚刚接。
2 轻钢别墅的结构选材
钢柱一般可选用截面高度200―300mm．的焊接H型钢或方钢管、矩形管等。H型钢有强弱轴之分，其两个方向的截面特性相差很大，选用H型钢做钢柱，一般由弱轴来控制钢柱的截面特性，所以由此选取的断面偏大，不经济。为了使两个方向的截面特性相近，笔者采用管材作为钢柱，其对各个方向的受力具有良好的改善。并且管材封闭，既便于装修，又利于维护。同时表面积减少，也降低了油漆费用。
钢梁一般可选用截面高度250―350mm的焊接H型钢或方管、矩形管等。由于H型钢强轴方向性能比弱轴方向优越得多，相对管材而言，强轴方向上的优点是显而易见的，所以从钢材强度和经济角度上，应优先采用H型钢，但从美学角度看，选取管材做钢梁也是非常有意义的。
楼板可以选取现浇板，压型钢板加现浇板、预制板等。从经济的角度看，选用现浇板的总费用是最低的，预制板次之，压型板加现浇板最贵，如果工期不是特别紧张，笔者建议采取现浇板作为楼板比较合适。
维护结构可以采用混凝土砌块，钢丝网架板，石膏板等。为了保温要求，外墙最好位于钢柱外皮。同时为了便于安装其它设备，外墙做好采用强度较高的维护材料，如配筋空心混凝土砌块等。
屋面材料可以采用EPS夹芯板，也可以采用现场复合而成的金属夹芯板。
3 轻钢别墅的计算
结构分析比较简单，可以采用SAP2000计算程序，以及TAT和SATWE三维空间计算程序，梁柱采用杆系单元。一般应建立空间模型进行计算分析。
4 轻钢别墅的特点
与传统结构相比，轻钢别墅具有以下特点：钢结构的截面尺寸小，可以增加建筑物的有效使用面积3％一6％：屋面结构采用冷弯薄壁型钢，易于制作各种造型的坡屋顶：屋面采用轻质彩色钢板，外观丰富美观，防水、保温性能好；钢结构作为承重体系，有效降低了建筑物自身的重量，减轻基础受力，节省了基础造价，同时还减少了地震反应，抗震性能好；平面布置灵活而方便，容易满足建筑上提出的要求；若和楼板共同作用，能有效地降低结构层高，从而降低造价；施工速度快，周期短。缩短工期。提前投产，可以带来可观的经济效益；便于管道设置。管道和各种线路可方便地穿越钢梁，使用方便；结构建成后，可以根据需要进行扩建，加层，拆卸。施工上比传统结构简易可靠，甚至可以将整个建筑物设计成可移动式住宅；轻钢别墅是绿色建筑．轻钢别墅是可再生资源，使用超过一定年限后，旧钢材可以回收，经高炉冶炼后重新成为建筑钢材。
5 小结
近150年来，钢材在建筑业的应用已遍及世界。钢材至今仍然是最坚固、耐久和经济的建筑材料之一。虽然，钢结构在传统上主要用于高层建筑和桥梁建筑，然而近年来钢结构住宅建筑在全球范围内的发展极其迅速，越来越多的建筑商、地产商及业主开始认识并感受到钢结构住宅的优越性。此外,轻钢构件的多样化，为高效、高质、高强，以及省工省时省料的轻钢住宅结构体系提供了保证，同时也为其工业化、系列化和成套生产奠定了基础。随着对环保建筑的呼声日益增长，这就促使建筑业寻求有利于环境保护，且又经济实用的建筑材料及施工方法。由于钢材可以回收利用，而且施工时废料少，这就促成轻钢结构体系在住宅建设中成为一种倍受青睐的选择。轻钢住宅体系在商用建筑上的应用和普及是必然，需要从业者深入研究，为我国的轻钢住宅结构设计和发展做出贡献。
参考文献
[1] 建设部科技发展促进中心1.钢结构住宅设计与施工技术[M] .北京: 中国建筑工业出版社, 2003 :
住宅结构设计范文第4篇
关键词：小高层住宅 结构形式基础设计 优化设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
前言：在建筑范畴，习惯上把8―12层的建筑称为小高层。小高层设计时如何把握好合理性，经济性至关重要。在规范允许范围内，合理把握关键部位及次要构件，什么地方应加强，什么地方可以放松，对于整个建筑物保证安全及降低造价影响巨大，这也是我们在今后的设计中要不断提高及改进的。因此，根据建筑功能选择结构受力特性良好、经济性能优越的结构体系方案，成为结构设计人员必须面对的重要内容。
一、小高层住宅结构的基本结构形式
1.1框架结构
框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好，造价较低，但由于柱截面大于隔墙厚度而造成柱角外凸，影响家具的布置和美观，有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置。
1.2框架一剪力墙结构
在框架结构中布置一定数量的剪力墙就组成了框架一剪力墙结构。它是小高层住宅中应用比较广泛的一种主体结构型式。其特点是平面灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。
1.3大开间剪力墙结构
随着时代的发展和人们生活水平的提高，原来建造的小开间剪力墙体系住宅在建筑功能上的局限性变得日益明显。从强度方面看，小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥，并且过多的剪力墙布置还会导致较大的地震力，增加工程费用。另外，由于结构自重较大，也增加了基础的投资，因此，大开间剪力墙应运而生。承重墙的开间达到4.5m―7.5m，进深达到7.5m―11m，室内一般无承重的横墙和纵墙，可以按照住户的不同要求灵活分隔，随着家庭的变化还可重新布置。
1.4短肢剪力墙结构
短肢剪力墙（墙肢截面高度与厚度之比为5―8的剪力墙）介乎于异形框架柱和一般剪力墙之间，由于这种结构体系在建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好，不仅对基础设计有利，而且对结构抗震较为有利,己成小高层住宅的主要结构形式。
二、基础设计
墙下基础优先选择条基，基础持力层宜选择坚硬的中风化岩石，当遇到溶洞时，可采用桩基来处理，值得提出的是，由于墙下基础反力很大，我们需要演算基础的抗剪切承载力。另外，地下室底板长度的设置也须我们研究探讨，由于考虑地下室的使用合理性，常规我们采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝。后浇带的作用是明显的，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。
三、剪力墙设计
3.1布置：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。在结构布置应尽量避免一字形剪力墙，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。规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍以下为短墙，大于8倍则为普通墙，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。
3.2配筋及构造：对于小高层住宅来说，剪力墙是面广量大的，因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。 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。建议加强区φ10@200，非加强区φ8@200双层双向即可，双排钢筋之间采用中6@600x600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力，土压力产生的侧压力控制，而由于简化计算经常由竖向筋控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》规定：迎水面保护层应大于50mm，且在保护层内按《混凝土结构设计规范》规定增设双向钢筋网片。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50mnn计算，笔者认为是不妥当的。当采取了双向钢筋网片后，计算保护层厚度至少可按30mm来取值，这对节省墙体配筋效果相当明显。
四、小高层住宅框架结构的优化设计
4.1优化设计方法
当前，小高层住宅钢筋混凝土框架结构的优化设主要是应用小高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。
对于同一小高层住宅方案，可以有许多不同的结构（包括基础）布置方案；确定了结构布置的小高层住宅物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的；小高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等，这些问题目前计算机是无法完全解决的，都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。
4.2结构性能分析
⑴抗震性能分析
对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。结合概念设计的理念，对上述两种结构体系进行对比分析，电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。
但就使用性能方面，剪力墙结构由于墙体太多，结构自重大，导致了较大的地震作用，混凝土和钢材用量也较高，增加了基础工程的投资，而且限制了建筑上的灵活使用。而框架一剪力墙结构的特点是平面使用灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有着不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。在水平荷载作用下，具有较纯框架和纯剪力墙结构更为有利的水平变形曲线。由框架构成自由灵活的使用空间，容易满足不同建筑功能的要求；同时剪力墙具有相当大的抗侧移刚度，从而使框一剪结构具有较好的抗震能力，也大大减少了结构的侧移。
⑵经济性比较
通过对三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算，发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大，框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。三种钢筋混凝土住宅结构的次要项目造价基本相同。
住宅结构设计范文第5篇
关键词：住宅；结构；地基；设计
Abstract: The author of this article some of the problems in the residential building structure design process is analyzed and discussed, and some of the considerations in structural design for the peer reference.
Keywords: residential; structure; foundation; design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
前言
住宅建筑质量的主要由设计质量和施工质量两个方面组成。相对而言，住宅设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。在实际设计工作中，常常发生住宅结构设计上的种种概念和方法上的差错。本人结合多年参加施工图的设计和审查的工作经验，对住宅建筑结构设计质量存在的问题进行了部析，提出了住宅结构设计中应注意的问题，并重点阐述了住宅建筑结构的概念设计和地基设计。
1 结构设计常见的问题
1.1结构设计中容易忽视结构防火设计问题
在建筑设计中，一些设计人员对防火规范不熟悉，对建筑物分类有错误，导致在设计中对防火标准执行有误，消防处理不当，存在许多安全隐患：一些重要场合的安全疏散出口。疏散门开启方向不正确，影响安全疏散；有些设计中的防火分区面积过大，防火间距过长，设计中存在随意性；有些消防设施设计不合理，不配套，建筑物一旦失火，消防设施将不能有效的发挥作用。此外，结构设计人员往往认为建筑防火只是建筑专业的工作范畴，在结构设计中并没有对结构和构件的防火设计给予足够的重视，尤其是对于钢结构的建筑，这会给建筑留下致命的安全隐患，9.11事件中倒塌的世贸大厦就是最好的例证。因此，结构设计中除了关注结构的稳定性，耐久性，可靠性之外，应当对结构和构件的防火性能作出必要的考虑，如梁、板、柱的构件尺寸及其保护层厚度；防火墙，各类间隔墙，楼梯板的防火厚度等等。
1.2 建筑设计中的抗震设计问题
有些设计不能满足抗震设计的一般规定，如超越房屋高度的限制，超越房屋最大高度比的限制，或超越抗震横墙间距的限制等，有的存在违反强制性条文的现象，如《建筑抗震设计规范》第7.1.8条（强制性条文）规定“底部框架-抗震墙房屋结构的布置应符号上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间，抗震墙明显减少，上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐，造成结构体系不合理，传力不明确；有些设计中抗震分类，场地类型选用错误，导致整个结构设计错误。一些混凝土构件，特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求，有的相差一半，有的甚至一半都达不到；有些设计中荷载取值没有按照规范要求来确定，存在漏算错算现象；有些结构设计中与提供的设计书不一致，结构强度远远低于计算结果，设计存在严重的安全隐患。因此，在结构设计过程中，不应采用严重不规则方案，结构应具有明确的计算简图合理的地震作用传递途径，避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力和承载能力，
1.3结构设计中设计深度不达标
一些设计人员制作施工图时“偷工减料”，设计粗糙，过于简单；施工图应有的大样图，相关创新图漏缺；一些重要的，应该用图纸反映的内容只标注“见图集”，“由设备厂家确定”等，施工图设计表述不全，细部大样不详，不能反映工程的全貌；一些重要的设计依据，设计参数，工程类别，安全等级，耐火等级，防火消防处理等在设计总说明中没有标明或交代不全。
2 住宅结构设计中应当遵循规范的要求
为了避免出现上述结构设计问题，在住宅结构设计时首先必须从结构计算和构造上满足规范的相关要求。主要应当遵循的规范有：《住宅建筑设计规范》,《建筑设计防火规范》，《民用建筑设计通则》，《高层建筑防火设计规范》，《混凝土结构设计规范》，《建筑抗震设计规范》，《混凝土结构设计规范》，《建筑地基基础设计规范》，《建筑桩基技术规范》等相应法律法规等。
2.1 结构设计计算时应注意的事项
（1）荷载计算时的错误。诸如漏算或少算荷载，活荷载折减不当，建筑物用料与实际计算不符。
（2）楼板计算应采用正确的方法，连续楼板的计算不能简单地采用单向板计算方法来替代，双向板查表计算时，应该考虑采用材料泊松比的影响，否则由于跨中弯矩从未进行调整从而导致计算结果偏小。
（3）底框砌体结构验算。底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构，对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变性集中的影响，通常对底层地震剪力乘以1.2～1.5的增大系数；底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按照框架抗震墙的方法，因为底层框架混合结构中只有底层框架抗震墙，应采用双保险的方法，抗震墙承担全部剪力，框架按照刚度比例承担剪力。刚度计算时，框架不折减，抗震墙折减到弹性刚度的20～30%；应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
2.2 住宅构造设计应注意的事项
（1）注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性，又必须满足最低配筋率的要求。
（2）严格按照规范要求，保证钢筋在各个部位所需满足的锚固，延伸，搭接长度，材料选用也必须满足强度要求。
（3）为了防止屋面温度应力引起的开裂，建筑物每隔40m左右应设置伸缩缝，层面现浇板厚度不宜小于120㎜，屋面现浇板中应设置双层双向钢筋，钢筋直径不应小于8㎜，间距不应大于100㎜.外墙阳角处应设置放射形钢筋，钢筋数量不应少于7根10㎜，长度应大于板跨的1/3，且不应小于2m。
（4）按抗震构造要求设置的构造柱，应在整个建筑物的高度内上下对准贯通，上至女儿墙压顶，下至浅于500㎜基础横梁，或伸入室外地面以下500㎜的构造柱与圈梁，楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
3 住宅建筑结构设计的概念设计和地基设计若干问题
3.1 概念设计的重要性
住宅结构的概念设计是指一些在计算中或规范中难以作出具体规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析，作出判断，以便采取相应的措施。例如结构破坏机理的概念，力学概念以及由震害试验现象等总结提供的各种宏观和具体的经验等。这些概念及经验贯穿在方案确定及结构布置过程中，也体现在计算简图或计算结果的处理中。住宅结构的设计，无论是多层砖混或框架剪力墙结构，都不同于一般的静力设计。特别是抗震设计，必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计，否则将导致建筑结构设计的不合理，给以后的结构设计带来难度。住宅结构的概念设计在整个设计过程中起着举足轻重的作用，一幢建筑物的设计，如果没有事先经过全盘正确的概念设计，以后的计算模式再准确，计算再精确，配筋再合理，也不可能是经济，合理的设计。因此在建筑物的方案设计阶段应正确把握建筑结构的概念设计，对不同形式的住宅建筑应注意概念设计中容易疏忽的要点。
3.2 地基结构设计的重要性
为了减少和防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如：避免采用建筑平面形状复杂，阴角多的平面布置；避免立面体形变化过大，将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分为若干个单元；加强上部结构和基础的刚度，同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。地基的结构设计分为：高层建筑设计，多层建筑设计。
（1） 对高层建筑来说，从经济的角度考虑，高层建筑的地基需要埋置的一定深度，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式。此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时，应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。
（2） 对多层建筑而言，从经济角度考虑，一般不愿采用长桩的方案。但对软土层覆盖层较大的地区，一般需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前，必须认真研究土层结构和地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方法的适用性。同时综合考虑处理方案的成熟程度和及施工单位的经验，对方案再进行比较，最终选定安全实用，经济合理的处理方案。地基处理后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
另外， 对于 较长的建筑，上部结构超长设置了温度伸缩缝，但基础仍然连在一起。过长的基础，应当设置后浇带或使用微膨胀砼。
4 结束语
