高层住宅结构设计

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高层住宅结构设计范文第1篇

关键词：高层住宅，结构体系，优缺点，适合

高层住宅建筑是商业世界竞争和相互推进的结果，随着建筑技术的不断发展，如新的结构的出现、玻璃幕墙技术的完善、电梯设备和水暖电设备的改进，使高层住宅的发展越来越适应于社会需求。高层住宅的结构体系也越来越得到众多设计者们得探讨，随着建筑业得不断发展，技术日益成熟，钢筋混凝土结构体系被公认为适应于高层住宅的结构体系。经过了10多年的工程实践，我国高层住宅结构体系也已经逐步成型，形成了短肢剪力墙、异形柱框架和扁柱（异形柱）――筒体三大结构体系，基本满足了不同种类高层住宅的需要。对于未来的不断发展不断创新，经过分析研究，新型的钢筋混凝土结构体系才能把人类高层住宅的建筑结构推向一个新的高度，二三十层的住宅建筑已经达不到人类需求，越来越高的建筑才是人们追求的创新和挑战，底部商业用房，中部办公用房，顶部住宅用房，会是未来可能出现的新型住宅形式，而刚臂芯筒――框架体系就是典型的代表。

一、短肢剪力墙体系

短肢剪力墙体系最突出的特点是可利用隔墙的位置来布置竖向构件，基本不与建筑使用功能发生矛盾。其结构平面布置灵活；剪力墙的位置、数量的多少、肢的长短可根据抗侧力的需要而定，容易使平面刚度中心与形心重合或接近，减少扭转作用。连接各墙的连系梁可隐藏在隔墙中，基本保证了室内空间的完整性。应用在塔式高层住宅时，可将交通服务区域处理成筒体，形成框架――筒体结构体系，以提高结构的整体抗推性能。

短肢剪力墙体系的结构布置应遵循六个基本原则：a）、各短肢剪力墙应尽量对齐，拉直；b）、短肢剪力墙应尽量分布均匀，数量适中；c）、在平面转角和凹凸处应布置短肢剪力墙，并考虑设计连系梁；d）、每道短肢剪力墙宜有两个方向的梁与它相连，即一般不采用一字型的短肢剪力墙；e）、短肢剪力墙的厚度以采用200mm、250mm、300mm为好；f）、在必要时也可以混合布置方柱和扁柱。

实例分析：

图1

如图1、这是某地区一个高层住宅，该住宅为每层4户，共28层的塔式高层住宅。从底至顶均为住宅用途，不存在结构转换的问题。由于建筑高层较高，采用筒体包裹交通服务核心，其余部分采用短肢剪力墙，大多都采用了T形、L形且基本对齐，拉直。由于建筑设计的要求，局部采用了一字型剪力墙。在平面凹槽部分设置了连系梁，以减轻应力集中的现象。

短肢剪力墙结构是十几年前在南方沿海地区发展起来的一种结构形式，为克服剪力墙结构刚度太大的缺点，适当减少墙体长度，使墙肢截面高度与厚度的比值为5～8。在设计之初，没有明确的国家规范，其设计理论、计算方法和构造措施均参照剪力墙结构设计进行，所以设计随意性较大。短肢剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构。但比框架结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，则传基础荷载更均匀、合理。短肢剪力墙结构体系由于自身的优点，它可以灵活布置，墙肢可长可短，房间内不会出现露梁露柱的现象，且短肢剪力墙的抗震性能也优于异形柱结构。

由于短肢剪力墙结构中，除墙肢平面内有梁外，常垂直墙肢方向也应有梁，此类梁由于支座上铁难以满足锚固（0.4LEa）构造要求，同时整体计算中不计算墙肢平面外作用，梁端只能按筒支考虑。墙和梁与轻质隔墙砌体隔墙之间，由于材料不同易产生裂缝，采取的措施只能减少裂缝增加造价。抗震性能也比一般剪力墙要差，尤其设烈度为8度房屋层数较多时，采用短肢剪力墙要慎重。

二、异形柱框架体系

在以往的结构设计中，原则上要求框架结构的柱采用矩形柱，矩形柱具有良好的受力性能，计算理论比较完善，穿力途径明确，而且在长期的工程实践中积累了大量的经验，但矩形柱用在民用建筑，特别是在住宅建筑中，随着建筑高度的增加，柱截面也随之增大，给房屋内部的布置造成了极大的不便，于是今年来采用的异形柱框架结构体系便很好的解决了这一个问题。异形柱肢的厚度一般与墙隔厚度一致或接近，使得抹灰完成后，室内空间完整，不露柱角。

实例分析：

图2

图2为某高层塔式住宅，大部分采用了框架异形柱体系。

延性是结构抗震的一个重要指标，在异形柱延性的研究中，已经发现L形、T形柱在纯腹板受压时其截面延性很差，并且导致其轴压比限值也比普通矩形柱小很多。异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，多为双向偏压受力构件，在受力状态下，各肢将产生翘曲正应力与剪应力，剪应力使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂痕。异形柱框架体系是框架体系的一个分支，因此它的抗侧向力水平不高，常用于7度以下抗震设计，12层以下的住宅。由于异形柱框架体系的历史不长，又未经过强烈地震的考验，对其抗震性能还有不同的意见，所以应该谨慎采用。

三、扁柱（异形柱）――筒体体系

由于核心筒体的存在，扁柱（异形柱）――筒体体系有更大的抵抗水平荷载的能力，因此它适用于30层左右，建筑高度在100m以内的高层塔式住宅。

扁柱（异形柱）――筒体体系的结构布置应遵循三个原则a)、扁柱、异形柱需按一定规律布置，使柱网规整，且上下对齐，尽量避免设置结构转换层；b）、扁柱、异形柱平面结构布置――其长边方向应在纵横两个方面都有分布，避免平面两个方向的刚度差异过大；c）、异形柱墙肢厚度不宜小于300mm，扁柱沿高度方向变截面时药避免刚度突变。

实例分析：

图3

图3为某高层塔式住宅，一梯三户的平面布局，结构上采用了扁柱（异形柱）――筒体体系，在山墙及分户墙处，局部设置剪力墙，既提高了结构的抗推性能，又不影响住户的使用。

四、刚臂芯筒――框架体系

现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。但对于立面的处理较为局限性，形式较为单一不能使建筑空间得到随意的应用。笔者就对新型的钢筋混凝土进行了大胆推测，认为刚臂芯筒――框架体系能很好的解决这一个问题。与筒中筒体系相比，由于它没有立面开洞率的限制，就为建筑立面造型提供了更大的自由度，也为使用者提供了更为开阔的视线景观。

在我国，还没有设计者把刚臂芯筒――框架体系应用于高层建筑住宅中，因为它每20层左右就要设置刚臂，这对于普通单一的住宅建筑造价未免有些过大。随着城市人口的不断增多，用地日益紧张，人类对高层的需求也越来越大，底部商业用房，中层办公用房，顶层住宅用房的形式可能会得到推广，得到大家的认可。与芯筒框架体系相比较，刚臂芯筒――框架体系通过设置“刚臂”将外圈框架柱与芯筒连为一体，形成一个整体构件来抵抗倾覆力矩，这样就相当于加大了力偶臂，从而大大提高了结构的抗推强度，它适用于更高的高层建筑，这也满足了在未来人们对高层的追求。

刚臂芯筒――框架结构是高层和超高层建筑的一种优越结构形式,这种结构形式具有较大的抗侧移刚度;但是刚臂的设置带来的芯筒刚度和内力沿楼高的突变等问题,容易造成结构在大震下的隐患。另外,刚臂芯筒――框架结构体系设置多道防线较难。针对该类结构体系在进行抗震设计时应当注意的问题同时耗能减震技术在该结构体系中的应用也是我们再设计过程中的新挑战。

四、结语，并非有最好的结构体系

并非有最好的结构体系，但有最适合的结构体系。每一个结构体系的诞生都有它应用的建筑空间，各个体系都各具特点, 一些成功的建筑整体，往往结构体系并非最好的形式，有可能它在受力合理性和经济性上并非最优，设计者往往在追求不同的目标而牺牲一部分东西，使建筑的整体合理性达到最大化。结构方案的选择是结合业主意见、当地抗震设防烈度、工程造价、建筑使用功能、当地审查机构的认识等诸多因素来决定的。建筑将会越来越复杂，功能越来越齐全，同时给高层建筑结构分析与设计带来更多的研究课题，也提出了更高的要求。

参考文献：

《高层建筑设计资料图集》 沈阳辽宁科学技术出版社 1995

《建筑设计资料集》 北京中国建筑工业出版社 2005

《住宅设计资料集》 北京中国建筑工业出版社 1999

高层住宅结构设计范文第2篇

关键词：剪力墙 结构设计选型 结构分析 设计绘图

一、 前言

近年来随着我国国民经济的迅猛发展，建筑业已经成为我国的支柱产业， 在国家城乡一体化统筹发展思路指引下，城市化进程加快，房地产开发和农居安置房的建设开展的如火如荼。由于经济的发展，加之土地资源宝贵，所以高层住宅小区占了很大的比例。本文以具体的工程实例为例，系统的介绍高层住宅设计中结构专业从结构选型、经济分析，到竖向构件布置、结构计算、构造措施及绘图细节，以供结构设计人员参考。

二、结构选型与经济分析

确定建筑结构方案应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地类别、房屋高度、地基基础和施工条件并结合结构体系的经济合理，选择最合适的结构体系。

在结构方案设计阶段，首先考虑建筑的使用功能对内部空间的需要。小空间平面布置方案，适用于住宅及旅馆的客房部。在较低的楼房中，水平荷载处于次要地位，结构的负荷主要以重力为代表的竖向荷载。高层建筑的受力特点是承受竖向荷载和水平荷载的作用，随着建筑物高度的增加，水平荷载（风或地震力）产生的内力和位移迅速增加。以下介绍在高层住宅中使用最多的3种结构体系.

1、 剪力墙结构

剪力墙结构房屋是将房屋的内、外墙都做成实体的钢筋混凝土结构，它既承担垂直荷载、也抵抗水平力。因剪力墙是一整片高大的墙体、侧面又有刚性楼盖的支撑，故在其身平面内有很大的侧向刚度，属于刚性结构，能承受较大的水平荷载（剪力）、“剪力墙”即由此而得名。剪力墙墙肢截面高度与厚度的比值大于8，特点是整体性能 好，侧向刚度大，水平力下侧向位移小，并且由于没有梁柱等外露或凸出部分，便于房间布置。剪力墙结构是一种传统、成熟、受力性能良好的结构形式，其缺点是结构墙体相对多、自重较大。综合评价，这种结构形式深受用户和建筑是的欢迎，因而在许多高层住宅建筑中得到了光泛的应用。 剪力墙结构房屋是将房屋的内、外墙都做成实体的钢筋混凝土结构，它既承担垂直荷载、也抵抗水平力。因剪力墙是一整片高大的墙体、侧面又有刚性楼盖的支撑，故在其身平面内有很大的侧向刚度，属于刚性结构，能承受较大的水平荷载（剪力）、“剪力墙”即由此而得名。

2.框架剪力墙结构

框架剪力墙结构是指由普通框架柱与一般剪力墙共同组成的一种结构形式，由框架与剪力墙共同承担荷载。它具有框架与剪力墙共同受力的优点，又能获得较大的房屋空间。但是由于现在建筑平面布置较灵活，框架布置非常复杂，很难形成规则的受力体系，并且随着房间布局的变化，容易产生柱楞和凸出的大梁，影响建筑外观和使用功能。同时，由于多次受力转换，梁板的受力性能受到影响，提高了造价。

3.异型柱框架剪力墙结构

采用异型柱框架剪力墙结构的墙肢截面高度与厚度的比值不大于4，柱肢受力情况复杂。由于对该结构形式的抗震性能存在很多争议，该结构形式也一直没有得到国家规范的承认，在很多地区的应用受限。经过近几年的实验和研究，该结构形式通过了国家抗震规范的审查。规范对这种结构形式的最大适用高度、使用范围、抗震等级、一般剪力墙承受的地震倾覆力矩、墙肢厚度、轴压比、截面剪力设计值、纵向钢筋配筋率、体积配箍率等作了严格的规定。同时，由于结构断面较小，克服了框架剪力墙结构适用性不好的缺点，该结构形式受到了业主和用户的欢迎。但必须明确的是，由于异型柱的断面很小，梁柱节点核心区钢筋密集，施工振捣困难，该结构形式的力学性能和抗震性能被削弱，须仔细计算核心区的相关数据。这种结构形式是我国独创的，主要是为了降低造价。

结论，在高层住宅中结合业主的意见、当地抗震设防烈度，工程造价、建筑使用功能、当地审查机构的认识等诸因素来决定的。应该说，剪力墙结构由于其良好的性价比受到设计人员的青睐。

四、剪力墙的平面布置

（1） 平面布置应尽可能的分散、对称、双向。要尽可能的布置在建筑物的尤其是角部，以便减少扭转效应，墙体尽量采用T型、L型、十字型，尽量避免一字型墙体。

（2） 建筑物的四角是保证结构整体性的重要部位，在地震作用下，建筑物发生平动、扭转和弯曲变形，位于建筑自交的结构构件受力较为复杂，其安全性又直接影响建筑物角部甚至整体建筑的抗倒塌能力。

（3） 剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。一、二、三级抗震等级剪力墙底部加强部位不宜采用上下洞口不对齐的错洞墙，一、二、三级抗震等级剪力墙所有部位均不宜采用叠合错洞墙。当采用错洞墙和叠合错洞墙时，应按有限元方法计算，并在洞口周边采取加强措施，或将叠合洞口转化为规则洞口。

（4） 避免采用较多的短肢剪力墙，当结构中有少量短肢剪力墙时，应按照相应规范对其做加强措施。

五、墙肢长度和厚度的选取

1、墙肢的长度

剪力墙墙肢长度一般不宜大于8m。结构设计中的剪力墙结构应具有延性，细高的剪力墙（高宽比大于2）容易设计中弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。当墙的长度很长时，为了满足每隔墙段高宽比大于2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙，洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁（其跨高比宜大于6），使其可近似认为分成了独立墙段。

2、墙肢厚度的选取

规定剪力墙的最小厚度，其主要目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能。其厚度要求见表1。

对短肢剪力墙结构，规定其抗震等级应必表1中规定的抗震等级要高一级采用。故除6度区外，短肢剪力墙的抗震等级至少为一级。对于住宅建筑，填充墙厚一般为200mm，相应剪力墙墙厚也取为200mm。住宅层高一般为2.8～3.0m，故墙厚取200mm，除底层加强区的一字型短肢剪力墙外，均能满足规范要求。

对于无地下室的高层住宅，因其基础埋深一般在2.5m以上，则底层墙体高度会在5.0m以上，若按层高1/16确定墙厚，将超过300mm，大于填充墙厚度。为避免出现这种情况，在布置剪力墙时，应结合建筑平面，尽量不用一字型剪力墙，而采用L、T、Z、十字型等截面形式，且使翼缘长度大于其厚度的3倍，这样一方面墙体抗震性能更好，另一方面墙厚也可取为剪力墙无支长度1/16。由于住宅建筑中剪力墙肢长一般小于3.0m，故厚度采用200mm满足构造要求。

六、剪力墙结构的结构构造措施以及施工图应注意的一些问题

1、类似“细腰”型平面的“腰”的宽度应满足国家规范和地方性建设标准。在高层住宅中一般为两个电梯，则两个电梯洞口间的板的位置，需要采取措施加强其连接作用。常用的措施是，加强薄弱区或“腰”区的板厚（厚度可取120mm），并双层双向配筋的方式与于加强。

2、《高规》2010版7.2.27中提到的梁端钢筋满足锚固长度的问题，当设置梁头在建筑功能上使用不便时，且计算数据不是很大时，梁端可采用细钢筋（如直径14mm）来满足锚固长度，画梁图时应该注意。

3、在剪力墙施工图中可采用墙身水平钢筋替代边缘构件钢筋的画法，对于约束边缘构件可以参见标准图集11G101-1，构造边缘构件可以参见下图的做法。此做法在满足相关规范的情况下，可以一定程度的降低含钢量，即经济又合理。

参考文献：

高层住宅结构设计范文第3篇

关键词：小高层住宅 钢筋混凝土 框架结构

中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：

一、 小高层钢筋混凝土结构的住宅的基本结构形式

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。

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。

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~1lm，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。 。

二、 小高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点

1、 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素

在低层住宅中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着钢筋混凝土结构设计;而在小高层住宅中，尽管竖向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响，但水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说，竖向荷载大体上是定值;而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随动力特性的不同而有较大幅度的变化。

2、轴向变形不容忽视

对于采用框架体系或框架一剪力墙体系的小高层住宅，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，这就使得中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到很大的数值，其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷，使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

3 、侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标

与低层住宅不同，结构侧移己成为小高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。随着房屋高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，结构的顶点侧移一般与房屋高度H的四次方成正比。在设计小高层住宅时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要有足够的抗侧移刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为:①过大的侧移会使人不舒服，影响房屋的正常使用。②过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。③过大的侧移会因P一效应使结构产生附加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。

4、 结构平面、竖向布置

为了保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等性能。设计中应合理地布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应；平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小（不应在同一层同时改变构件的截面尺寸和材料强度），避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。

抗震设计的框架结构，不宜采用单跨框架。如果不可避免的话，可设计为框架-剪力墙结构， 框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。

三、小高层住宅钢筋混凝土框架结构设计策略

1、 优化设计的方法

当前，在无成熟的优化设计分析软件的情况下，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，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。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。

2、 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;同时也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。

四、结语

随着我国经济的发展，人民生活水平进一步提高，用户对住宅的功能提出更高的要求，人们希望建筑物在使用过程中具有更大的灵活性，能够适应多功能变换的需求。因此，设计单位在拿到开发单位的设计意图后，应本着经济美观，安全适用的原则多为社会设计出更好的产品。

参考文献：

高层住宅结构设计范文第4篇

【关键词】高层住宅剪力墙结构设计

1 墙肢长度和厚度的选取

1.1 墙肢的长度

剪力墙墙肢长度（即墙肢截面高度）一般不宜大于8m。结构设计中的剪力墙结构应具有延性，细高的剪力墙（高宽比大于2）容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙，洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁（其跨高比宜大于6），使其可近似认为分成了独立墙段。

1.2 墙肢厚度的选取

规定剪力墙的最小厚度，其主要目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能。其厚

注：H－层高或剪力墙无支长度的较小值

对短肢剪力墙结构，规定其抗震等级应比表1中规定的抗震等级要高一级采用。故除6度区外，短肢剪力墙的抗震等级至少为一级。对于住宅建筑，填充墙厚一般为200mm，相应剪力墙厚也取为200mm。住宅层高一般为2.8～3.0m，故墙厚取200mm，除底层加强区的一字形短肢剪力墙外，均能满足规范要求。

对于无地下室的高层住宅，因其基础埋深一般在2.5m以上，则底层墙体高度会在5.0m以上，若按层高的1/16确定墙厚，将超过300mm，大于填充墙厚度。为避免出现此种情况，在布置剪力墙时，应结合建筑平面，尽量不用一字形剪力墙，而采用L、T、Z、十字形等截而形式，且使翼缘长度大于其厚度的3倍，这样一方面墙体抗震性能更好，另一方面墙厚也可取为剪力墙无支长度的1/16。由于住宅建筑中剪力墙肢长一般小于3.0m，故厚度采用200mm满足构造要求。

2 对结构扭转影响的处理

《高规》4.3.5条规定：“结构平面布置应减少扭转的影响。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，A级高度高层建筑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1.5倍；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑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。结构扭转为主的第一自振周期T1与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。”对于位移比超限的处理方法。可采取

的方法有：调整最大位移发生处的附近洞口位置及尺寸，或最大位移发生处的墙肢厚度，以增加该处的刚度，减小位移。对于周期比的超限，可采取的方法有调整质心两侧剪力墙的位置及墙肢长度，使其质心与刚心尽量接近；尽量加大周边剪力墙，提高抗扭刚度，减少核心筒刚度，削弱结构侧移刚度，从而加大第一平动周期；其轴线通过或靠近结构刚心的剪力墙对结构抗扭刚度贡献不大，但对侧移刚度贡献较大，也必须削弱。

3 对角窗的处理

高层建筑的角部在地震中是最薄弱的部位，但有些时候建筑为了立面效果或为了开发商房子好销售，在高层建筑的角部设置角窗，对此类情况应采取以下措施：提高角窗两侧墙肢的抗震等级，并按提高后的抗震等级满足轴压比限值的要求，如不满足宜加厚墙肢；角窗两侧的墙肢应沿全高均按《高规》5.5.4条要求设置约束边缘构件；抗震计算时应考虑扭转藕连影响；转角窗房间的楼板宜适当加厚，宜采用双层双向配筋；加强角窗窗台的连梁的配筋与构造。

4 对剪压比超限的连梁处理

剪压比超限问题在剪力墙中是很常见的，尤其是在高烈度区，经常是计算完后多处洞口上连梁超限。处理方法是一般先减连梁高度，以减少连梁吸收的地震力，如果仍然超筋，说明该连梁两侧的墙肢过强或者是吸收的地震力太大。此时，想通过调整使计算结果不超筋是困难的，也是没有必要的。就好比说，它原来没有这个能力，你非要让它有这个能力，这当然很困难。从连梁的作用来说，首先它是在两个墙肢之间传递内力，对墙肢起到约束作用，其次它是在地震来临时充当第一道防线，起到耗能作用。因此，对于减少连梁的高度仍然超筋连梁（指抗剪超筋）的设计原则应该是这样的：首先按该连梁截面能承受的最大剪力（高规JGJ3－20027.2.23）计算连梁抗剪箍筋；根据该剪力值计算出连梁端部弯矩（为简化起见，假设反弯点在中点），并作适当折扣（例如：一级乘以0.8），然后根据该弯矩值计算连梁纵筋。这样做的目的是为了保证连梁的强剪弱弯，故意让连梁先出现塑性铰。当多遇地震来临时，连梁端部弯矩很快达到极限抗弯承载力，出现塑性铰，端部弯矩不再增加。由于弯矩与剪力之间的导数关系，连梁中的剪力也不再增加。而我们在设计的时候，已经保证了在端部弯矩达到极限抗弯承载力的情况，，抗剪能力是有富余的，所以此时抗剪不会破坏。在这种情况下，连梁仍能保证对竖向荷载的承载能力，同时对墙肢有一定的约束能力，并具有变形耗能能力，破坏具有一定延性，基本上满足设计对连梁的基本要求。唯一与计算不符的是，连梁对墙肢的约束作用比计算的要小，其结果是墙肢的内力比计算值要大，可以在电算时对此类墙肢的地震力放大系数进行调整，按调整后的电算结果适当加强相邻墙肢的配筋。

5 约束边缘构件箍筋的设置

约束边缘构件分为“阴影部分”和“非阴影部分”，对于“阴影部分”规范中对竖向钢筋和箍筋或拉筋的配置都有较明确的要求，设计中易于理解和执行。但对于“非阴影部分”仅规定其箍筋配箍特征值为“阴影部分”配箍特征值的一半，但箍筋或拉筋沿竖向的间距及竖向钢筋应如何配置并未做出具体规定，因此，目前在工程设计中做法比较混乱。而竖向钢筋可在箍筋交叉点处按剪力墙竖向分布筋直径设置。同时，还有一点应注意，为了充分发挥约束边缘构件的作用，在剪力墙边缘构件范围内，箍筋的长短边之比不宜大于3，相邻两个箍筋之间宜相互搭接1/3箍筋长边的长度。

参考文献

[1]李国胜多高层钢筋混凝结构设计中疑难问题的处理及算例[M].中国建筑工业出版社2004年6期

[2]李盛勇张元坤.剪力墙边缘构件的一种科学配筋形式[J].建筑结构2003年8期

[3]李国胜多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例、[M].中国建筑工业出版社2004年

高层住宅结构设计范文第5篇

【关键词】转角窗；高层住宅楼；剪力墙；连梁；配筋构造

近几年来，由于建筑功能的需要，建筑师在建筑平面外墙转角处常常采用转角窗，以使用户充分享受室外绿化景观和满足室内采光要求。采光充足、视觉良好的生活环境成为人们对房屋要求的必要条件之一，住宅转角窗设置已不可避免。但结构安全问题同样不容忽视，在抗震区，由于转角窗的存在而取消了具有较大扭转刚度且抗震性能较好的转角墙，使高层住宅的抗扭刚度大为削弱，作为工程技术人员应高度重视，从规划、设计到竣工结束各个环节都应采取科学有效的技术保障措施。

一、工程实例分析

某大厦建筑面积2.6万平方米，主体由地上两栋18层塔式住宅地下两层车库组成，采用框架剪力墙结构，建筑高度为53.5米。建筑南临小区中央绿化，东临规划绿地，具有优越的地理位置，带转角窗的建筑设计为居住环境提供了良好的视野。

1.转角窗设置的内在不利因素

从建筑布局看，转角窗的设置具有居民可以切身感受到的诸多优点，但从结构设计角度看，转角窗的设置导致很多结构设计方而的不利因素，同时也给后期施工质量的控制增加了一定难度。具体体现在以下几点：①转角窗的设置对剪力墙结构高层住宅抗震总体不利，建筑物角部是结构抗震的薄弱部位。地震时，角部构件内力较大，应力集中，受力复杂。②转角部位墙体开洞后，其连梁处于悬臂状态；悬臂挑梁不利受力状态，受到较大剪力，且连梁的扭转效应明显。③外墙角部位墙体开洞后，相邻外墙肢的剪力、弯矩也都将明显增大，若内外墙等厚，则此时外墙的地震力要大得多。④由于转角窗的设置，楼板在转角部位无竖向构件的有利约束，只能靠角窗上连梁的横向约束，又由于该连梁实为悬挑梁，故对角部楼板的约束相对较弱。当高层建筑核心筒稍有偏置，或建筑总体布置明显不对称时，楼板会因水平力偏心而受扭，此时转角部位的楼板扭转应力集中，变形会很大，严重时会挤坏脱落。⑤ 转角部位由连梁代替了端体，使同一房间楼板约束有强有弱，显然对抗震整体性不利。⑥转角处连梁配筋多、截面小，不利于混凝土的浇筑和振捣密实。⑦转角连梁大多高于楼板兼做窗下墙，施工时一般分两次，楼板以下部分随同下层墙体混凝土浇筑，楼板以上部分随本层墙体混凝土浇筑，施工缝处若处理不好，梁支撑强度不够或过早拆除，或过早承受较大荷载，会使两部分梁不能同时共同工作，严重时会开裂，破坏结构。⑧剪力墙施工通常采用大模板，转角处模板的设计及固定具有相当大的难度。

由此可见，一般情况下，应限制高层剪力墙结构设置转角窗,可改为采用外挑阳台等替代措施。当需设置时，必须采取相应的加强措施，以确保结构的安全性。

2.安全控制措施

结构设计是工程安全的根本，施工质量是保障。本工程从初步设计到施工方案确定，针对转角窗都采取了一定的有效措施。

2.1 建筑设计控制

（1）控制开间宽度：尽可能布置小开间剪力墙，设置角窗的角部房间开间最大为3.9m，不超过4.5m，形成切掉角的筒体结构。

（2）控制剪力墙高厚比：洞口两边短肢剪力墙不宜太短，最短边长2.4m，首层墙厚300mm，最大截面高厚比为 8，尽可能避免出现截面高厚比 < 8 的短肢剪力墙。

（3）控制转角窗单向宽度尺寸：按非落地转角窗设计，南、北朝向的一边宽1800 mm，东、西朝向的一边宽900mm，最大边不超过1800 mm。

（4）控制外墙厚度：1至2层墙厚300mm，3至6层墙厚250mm，7至18层墙厚200，墙厚最小不小于 200 mm。

（5）梁高设计；梁高 900 mm，对应每层楼板，板下 400 mm，板上 500 mm 兼做窗下墙。

2.2 结构设计控制

（1）窗洞口两侧暗柱配筋：转角窗两侧墙肢的暗柱，断面为墙厚 b × 600，配筋见表 1。

表 1 窗洞口两侧暗柱配筋

墙厚 Bw（mm） 主筋合计 箍筋

（2）转角窗上连梁的设计：

a. 电算时的输入方法，输入时均不应简单采取剪力墙开洞法，而应折算粱高按普通框架梁输入。该输入方法不会受到剪力墙开洞法程序自动添加角部短墙肢带来的不真实性的干扰，使计算模型与构件实际工况精确吻合。输入时按图 1 先在竖墙末端人工加节点 1，横墙肢末端加节点 2，然后将角窗连梁放置在轴线 1―A 和 2―A 上，输入即可结束，另外，该连梁按框架梁输入，连梁刚度不折减，即折减系数应输入 1. 0。

b. 连梁的配筋：配筋量通常根据电算结果，再适当调整。也可采用手算方法用以估算或校核电算结果。此时，角窗连梁的计算简图可取一端固定、一端简支。连梁的负弯矩 M上 = 1 / 2ql（q为连梁竖向线荷载设计值，考虑地震作用再放入 1. 3 ～ 1. 5 倍）：连梁的正弯矩按考虑塑性调幅取 M下 = l / 11ql2。

c. 连梁的构造配筋：在连梁梁肋两侧配置足够数量的构造腰筋，其规格一般同墙体水平筋，其作用一是抵抗因梁搭梁对本梁产生的扭矩：二是抵抗因结构平面周边扭转应力对连梁产生的侧向弯矩；三是防止连梁因对室内外温度敏感而产生的侧向裂缝。

(3）板内暗拉梁的做法（见图 2）

由于角窗转角处局部板块没有竖向构件的可靠约束，只有角窗悬挑梁的简单约束，因此，根据经验，该角部房间楼板厚度不得小于 150 mm，本工程取 150 mm，而且在该板内按上图设置一道斜向暗拉梁，板内主筋下铁遇暗拉粱下铁时要上弯绕行，斜度 1：6（见图 2 A-A），以保证拉粱下铁的位置，从概念上使暗拉梁成为板的可靠支座。暗拉梁的主筋均应锚入角窗相邻墙端暗柱或墙内 45 d。

2.3 施工控制

（1）施工程序：梁分两次施工，楼板以下部分随下层墙体浇筑砼，楼板以下梁同本层墙体浇筑砼，即每层墙体混凝土浇筑时，同时浇筑本层梁的楼板以上部分以及上层梁的楼板以下部分。

（2）模板设计：为便于施工操作，利于加快施工进度，模板分成两部分；一部分为窗洞内侧的芯模，宽度同墙厚：一部分为外侧的定型大模板。窗洞口两侧位置每边大模板上开设 500 mm × 300 mm 振捣孔，芯模底侧模板开设 DN 50 放气孔及振捣棒插入口，间距 400 mm。

（3）施工缝处理：模板支设前，消除已硬化的混凝土表面上的水泥浆膜、松动的石子或软弱的混凝土，加以充分润湿，并冲洗干净，不留积水。彻底清除连梁上铁及箍筋上附着的水泥浆。调整好箍筋间距及上铁的位置，检查是否绑扎紧固。混凝土浇筑前，铺设与混凝土成分相同的 20 mm 厚水泥砂浆。

（4）混凝土的施工：混凝土应分层浇筑，每层厚度不超过 300 mm，浇筑至芯模底侧高度时，通过模板上预设的振捣孔，充分振捣楼板以上梁混凝土，直至芯模底侧放气孔有混凝土冒出。然后继续其他部位混凝土浇筑。

（5）芯模拆除：芯模的拆除最早在楼板以上梁混凝土强度达到 100% 时进行，不得过早拆除。混凝土强度检测以现场同条件养护试块为准。

3.现场观测检查

芯模拆除后，监理组织设计、施工单位认真对混凝土表面进行检查，未发现任何裂纹、蜂窝、露筋现象。结构竣工验收时，监理组织有关人员再次进行了重点检查，仍未发现任何问题。自2005年至今，未发现异常情况。

二、结束语