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多層住宅結構設計范文1
從住宅建筑的發展來看，鋼結構住宅具有強度高、自重輕、抗震性好、施工污染少、可循環再生、使用率高等一系列優點，發展鋼結構住宅可提高住宅的產業化水平和居住功能水準。本文就多層鋼構住宅最新發展中的問題進行探討。
1結構體系選擇與結構布置
多層鋼結構住宅可以選用的建筑結構體系主要有純框架體系、框架一支撐體系、交錯桁架結構體系等。
1.1框架體系和框架―支撐體系
框架體系是由基礎、柱、梁、板結構件組成?？蚣芙Y構體系平面布置靈活，可提供較大的室內空間，結構各部分剛度均勻，結構有較好的延性，自振周期較長，延性較好;但框架結構的側向剛度較小，在水平荷載作用下位移較大，易引起非結構構件破壞。在房屋層數較多時，為增加橫向抗側移剛度，同時減小柱子的計算長度，增強穩定性，可采用框架一支撐體系?？蚣芤恢误w系在梁柱框架基礎上沿豎向布置抗剪支撐構件，水平剪力主要由腹桿軸力的水平分量承擔而不是由柱承受。
多層住宅框架體系和框架一支撐體系的梁柱截面可采用軋制或焊接H形截面、方鋼管等，支撐構件多采用角鋼或部分T型截面，在7°抗震設防區多層住宅的用鋼量多在35~40Kg/m2。在結構平面布置上宜采用大柱網、大開間的結構布置形式，柱距5~8m較常見?？蚣苤诜课輽M向、縱向成列布置、不宜錯開太多，若設置支撐構件時，應注意避讓門窗洞口或設在無孔口的分戶墻中。
1.2交錯桁架結構體系
交錯桁架結構體系的基本組成是柱子、桁架、梁和板。柱子僅布置在房屋周圍，不設中間柱。
桁架跨度等于建筑全寬，高度等于樓層高度，桁架兩端支承在柱上，在相鄰柱軸線上為上、下層交錯布置。而樓板一端支承在桁架的上弦桿，另一端懸掛在相鄰桁架的下弦桿。建筑縱向各柱通過連梁連接。建筑水平荷載主要被桁架中斜腹桿軸力的水平分量所平衡，水平荷載最終通過落地桁架的斜腹桿或底層斜撐傳至基礎。桁架桿件截面可采用角鋼、焊接T型、H型或方管截面。柱截面通常采用H型、鋼管等。交錯桁架結構體系中桿件受力合理，大部分桿件以受軸心力為主，用鋼量節約，在7°抗震設防區，其用鋼量較框架結構節約10%左右，當建筑橫向尺寸較大，這一優勢將更明顯;桁架結構抗側移剛度大，位移也較小，柱強軸可布置在縱向，以加大結構縱向側移剛度。交錯桁架結構體系結構布置時注意使一層桁架的斜腹桿落地(與基礎梁連接)或通過底層斜撐傳至基礎，否則結構水平位移過大，難以滿足規范要求。還應注意水平、豎向結構布置要做到規則對稱。從結構布置上說，交錯桁架結構體系可以提供兩倍于框架結構體系的更大開間，進深也大大增加?？梢蕴峁└蟮氖褂妹娣e。此外，交錯桁架結構體系柱子數目較少，所以基礎數量較少，能夠進一步節約材料。
在設計中采用何種結構體系，應綜合考慮多種影響因素。除分析建筑高度、受力特點、合理柱網尺寸等結構因素外，還應該考慮施工的難易程度、用鋼量、施工速度、造價、宜改變布置的大空間更適應現代生活等因素的影響。
2節點設計及結構計算
在鋼結構住宅體系中，節點的設計相當重要。節點設計不僅應做到傳力可靠連接方便，還應該注意節點的受力特征應和計算模型相吻合，這樣才能保證結構的安全可靠。按傳力特征來分，鋼結構節點可分為鉸接、剛接和半剛接節點。鉸接節點構造簡單，在受彎構件中引起跨中彎矩較大，用鋼量增多;剛接節點連接可減小跨中彎矩，節約用鋼，但構造較復雜。在框架結構多層住宅中，柱多采用H型截面，強軸布置在橫向，橫向梁柱通常為剛接節點?？v向腹板一般較薄，亦可采用鉸接節點?？蚣塄D支撐結構中梁柱節點可以是鉸接或半剛接。支撐與構件的連接、交錯桁架結構中桁架桿件的連接、桁架與柱連接通常設計為鉸接節點。交錯桁架結構中縱向連梁與柱可設計為剛接。
在剛性連接中，應重視節點域的問題，節點域直接影響到節點的強度、剛度、變形及抗震性能。當節點域驗算不滿足時，不應該簡單的調整構件截面尺寸，這樣可能帶來用鋼量的大量增加，可以考慮采用在柱腹板處貼焊補強板、梁上下翼緣加楔形蓋板、狗骨法等方法解決。
多層鋼結構住宅設計計算可采用設計單位較普及的STS、MTS、SAP2000、ANSYS等鋼結構設計軟件。對計算結果要逐一審核，包含周期、位移、應力比等方面，應重視結構設計的優化以節約用鋼量。
3圍護墻體的選取
為突出鋼結構自重輕、布置靈活、可改性好的特點，鋼結構住宅不宜采用傳統的“磚”類或其它自重較大的材料。而多采用“板”“塊”類墻體。在多層住宅中，可選擇加氣混凝土砌塊、壓型鋼板加輕質保溫材料組成的復合墻體、蒸壓輕質加氣混凝土(ALC)板、鋼絲網水泥增夾芯板等墻體，ALC板是目前應用較多的一種墻體材料。內墻也可采用紙面石膏板、纖維石膏板、玻璃纖維增強水泥板、紙面稻草板等。
4樓蓋體系
多層鋼結構住宅房屋的樓板不僅起著傳遞豎向荷載的作用;在水平荷載作用下，還起著保證抗側力構件空間協調的作用。因此，樓板必須有足夠的承載力、剛度和整體性。目前，鋼結構住宅中較多地采用壓型鋼板混凝土組合樓板。由于組合樓板擔負著傳遞水平力的作用，故而鋼梁與壓型鋼板連接處應設置必要的栓釘，壓型鋼板組合樓板有蝶型壓型鋼板樓板、勁扣式壓型鋼板樓板等，對鋼結構住宅可采用勁扣式壓型鋼板，其內口封閉，平整的板底外觀不需要再做吊頂。
多層住宅結構設計范文2
【關鍵詞】多層建筑；結構體系；結構設計
1 多層輕鋼住宅的優點
由于我們自己的局限性的結構體系，為封閉的小開間住宅平面布局，不斷地適應生活的要求不斷變化的模式。與傳統的住宅相比，多層住宅建筑具有明顯的特點和優勢，受到了越來越多人的關注。
（1）外形美觀，建筑造型簡潔，富有，截面尺寸小，使用的凈面積的增加鋼材強度高，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。
（2）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。
（3）干法施工，裝備化程度高，建設快速，高效，質量有保證。
（4）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
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，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。
（1）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）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 主要構件設計
3.1 柱
前已述及，鋼結構住宅一般為大開間，框架柱在兩個方向都承受較大的彎矩，同時應該考慮強柱弱梁的 要求。而目前廣泛使用的焊接H型鋼或I字熱軋鋼截面，強弱軸慣性矩之比3～10，勢必造成材料浪費。因 此對于軸壓比較大，雙向彎矩接近，梁截面較高的框架柱采用雙軸等強的鋼管柱或方鋼管混凝土柱是適宜的。對于方鋼管混凝土柱，不僅截面受力合理，同時可以提高框架的側向剛度，防火性能好，而且結構破壞時柱體不會迅速屈曲破壞。因此，盡管平面受力結構中，選用H型鋼或I字鋼在受力上還是合理的但總體上，箱形鋼管柱尤其是方鋼管混凝土柱應得到廣泛應用。方鋼管混凝土柱將是鋼結構住宅發展的 主要方向，但由于缺乏相應的規范、規程，目前在住宅中應用還很少。尤其鋼管砼梁、柱的連接較為復雜，不利于工廠制作和現場施工，應加大力度開發研究。
3.2 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。
3.3 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。
剪力墻按其材料和結構的形式可分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼筋混凝土帶縫剪力墻和鋼板剪力墻等。鋼筋混凝土剪力墻剛度較大，地震時易發生應力集中，導致墻體產生斜向大裂縫而脆性破壞。為避免這種現象，可采用帶縫剪力墻。鋼板剪力墻是以鋼板做成剪力墻結構，與鋼框架組合，起到剛性構件的作用。
4 節點設計
在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。按傳力特性不同，節點分剛接，鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。常用的參考書[2]有豐富的推薦的節點做法及計算公式。
連接節點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法，初學者可偏安全選用前者。設計手冊中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用，比較方便。也可以使用結構軟件的后處理部分來自動完成。
具體設計主要包括以下內容：
4.1 焊接
對焊接焊縫的尺寸及形式等，規范有強制規定，應嚴格遵守。焊條的選用應和被連接金屬材質適應。E43對應Q235，E50對應Q345. Q235與Q345連接時，應該選擇低強度的E43，而不是E50.
焊接設計中不得任意加大焊縫。焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近。其他詳細內容可查規范關于焊縫構造方面的規定。
4.2 栓接
鉚接形式，在建筑工程中，現已很少采用。
普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。
高強螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級。根據受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。高強螺栓最小規格M12.常用M16～M30.超大規格的螺栓性能不穩定，設計中應慎重使用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國外在低層墻板式住宅中，也常用于主結構的連接。
4.3 連接板
可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm.然后驗算凈截面抗剪等。
4.4 梁腹板
應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。
4.5 節點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現場無法安裝是初學者長犯的錯誤。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定。
4.6 節點設計還應考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節點的相貫線的切口需要數控機床等設備才能完成。
5 結束語
當前我國鋼結構研究已進入一個新階段，應及時把握其發展趨勢，結合我國國情，積極借鑒并吸納國外成熟技術，注意各專業間的相互配合，促進鋼結構住宅產業化發展，相信我國鋼結構住宅的發展前景是美好的。
參考文獻：
多層住宅結構設計范文3
關鍵詞：多層民用住宅 輕鋼結構
1. 輕鋼住宅在我國的發展
我國輕型鋼結構經過20多年的發展歷史，雖然起步并不晚，主要由于經濟與技術的原因使得多層輕鋼住宅的發展受到制約。國內最早出現的輕鋼結構住宅是94年11月建于上海浦東北蔡的8層鋼結構住宅，采用冷彎成型的矩形鋼管混凝土柱和U型冷彎型鋼組合梁組成框架。其特點是采用稻草板作外墻和樓板的組件，單位面積用鋼量34kg/m2。
天津經濟開發區太平村是我國住宅產業化的探索基地之一，來自中國，日本，美國，加拿大等15個國家和地區的95名參展商展示了各自的產品，其中鋼結構住宅均采用框架結構。樓板及墻體、屋頂均采用復合結構，工廠預制，現場安裝，縮短了施工工期。
長沙遠大集團建造的8層鋼結構公寓，稱之為集成化建筑。該建筑裝有中央空調一體化機組，整體浴室，“五表”遠傳系統等現代化設備。室內設計考究，體現了鋼結構住宅的風格和質量，表明了鋼結構住宅的良好發展前景。表1為若干輕鋼住宅經濟技術指標。
當前，國家將住宅產業作為國民經濟新的經濟增長點。為居民提供高質量的符合市場需求的商品化住宅成為必然趨勢。國家鼓勵發展
表1 輕鋼住宅經濟技術指標
工程名稱 馬鋼住宅試驗樓 北京西三旗水電工程宿舍 涿州中鐵紫荊關鋼結構公司試驗樓保定太行集團輕鋼住宅示范樓
結構體系 12層框架－支撐體系 6層框剪體系 6層鋼框架－砼核心筒體系 空間框架結構
結構型式 熱軋H型鋼 H型鋼，壓型鋼板組合樓板焊接工型梁柱 H形柱，工形梁
用鋼量(kN/m2) 52 63 46 52
單位造價（元） 1100 1100 1200 900
“新型建筑體系”，已將其列入優先發展的高新技術領域中。國務院1999年頒發的72號文件
提出要發展鋼結構住宅產業，在沿海大城市限期停止使用粘土磚。建設部標準定額研究司正在編制與修改與多層鋼結構房屋密切相關的技術規程。建設部科技司在今年上半年分別召開了“鋼結構住宅產業化技術導則編制研討會”和“鋼結構住宅建筑體系及關鍵技術研究課題立項評審會”。通過了18個包括鋼結構住宅建筑體系及其關鍵和試點工程的立項。國家政策為鋼結構住宅開發創造了條件，鋼結構產業化住宅有望在最近取得突破性進展。
2. 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)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。
(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。
(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。
(4)干法施工，裝備化程度高，建設快速，高效，質量有保證。
(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。
3.多層輕鋼住宅的體系與結構特點
3.1抗側力結構體系
主要應用于多層輕鋼住宅的體系可分為：純鋼框架體系，框架－支撐體系，鋼框架－混凝土剪力墻體系，周圍抗側力體系等。
(1)純框架體系常用于4～8層住宅。它主要由寬翼緣的H型或箱形柱和工字型梁組成，亦可采用熱軋H型鋼。這種體系具有較為靈活的空間布局，但側向剛度較弱。相對于框架－支撐體系，用鋼量較大。純框架體系多采用雙向剛接，這樣可以加大結構自身的側移剛度，減少抗側移構件內力，加強耗能機制，提高建筑物的延性。但節點形式較為復雜。由于建筑美觀的要求，端板連接不宜于多層輕鋼住宅。
(2)框架－支撐體系主要由焊接工字型梁柱組成。多數情況下，這種體系為橫向承重。梁柱節點在橫向上，為剛接；縱向為鉸接。因此，結構在縱向相當于排架，抗側移剛度很低，需設置側向支撐抵抗水平荷載，限制結構的水平變形。支撐可用槽鋼，角鋼或圓鋼桿，具體形式可結合建筑立面或門窗洞口需要采用單斜桿、X型、K型或偏心支撐。單斜桿簡單明快，但必須設置兩組不同傾斜支撐，以保證結構在兩個方向具有同樣抗側力能力。X型支撐具有很好的側向剛度，但是交叉點處的細部構造比較復雜。偏心支撐具有非常好的抗震耗能效果。它的工作原理是：在中、小地震作用下，支撐提供主要的抗側力剛度，與中心支撐相似；在大地震作用下，保證支撐不發生受壓屈曲，而讓耗能梁段屈服消耗能量。它是專為抗震設計提供的支撐形式。
(3)框架－鋼筋混凝土剪力墻（筒）體系。用鋼筋混凝土剪力墻部分或全部代替鋼支撐，就形成了框架－鋼筋混凝土剪力墻（筒）體系。它適用于小高層住宅。一般將樓梯或電梯間設計成鋼筋混凝土墻（筒）。這樣即有效的加強了建筑物的側向剛度，又解決了樓梯間的防火問題。如果結構剛心偏移過大，出現扭轉的問題，可在適當部位設置鋼支撐。
(4)周圍抗側力體系。這種體系在歐美國家的商業和民用建筑中十分流行。它的特點是剛架柱強軸與其相交的建筑軸線垂直，形成外筒，抵抗水平荷載，將之傳遞到基礎。它適用于建筑外型接近于正方型的結構?？梢詫⑦@種思路應用到框架－支撐體系中。把縱向的支撐去掉，將原有位置的剛架柱扭轉90度，梁柱由鉸接變為剛接。這樣，剛架柱同時起到抗風柱與豎向支撐的作用。
對于多層輕鋼民用住宅體系的選擇，不必拘泥于某一種特定的體系?？梢愿鶕ㄖ矫嬖O計的要求，靈活處理，綜合使用不同的抗側力體系。
3.2 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?？梢杂妙A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。
3.3 墻體結構
各種輕質墻體材料以其良好的保溫、隔熱、隔聲性能受到開發商的青睞。目前，墻體主要分為自承重式和非自承重式。自承重墻體主要包括用于外圍護結構的加氣混凝土塊、太空板、輕鋼龍骨加強板等，以及用于內墻的輕混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外掛的非自承重式墻體材料主要有彩色壓型鋼板、彩色壓型鋼夾芯板、玻璃纖維增強外墻板等。采用非自承重式墻體材料，需設置墻梁用以懸掛外圍護結構。門窗洞口上下要布置。墻梁多采用C或Z型冷彎薄壁型鋼，尺寸取決于跨度（剛架間距）和墻距（板跨）。
3.4 多層輕鋼住宅的防火
鋼材屬于不耐火材料，溫度為400 °C時，鋼材的屈服強度將降為常溫的一半，溫度達到600 °C時，鋼材基本喪失全部強度和剛度。所以，鋼結構不僅要進行結構的抗火設計，還要采用防火措施保護。目前常用的防火措施有以下四種方法(1)防火涂料法。將具有一定厚度的防火涂料直接噴在鋼結構構件上。防火涂料主要兩類：涂層8～50mm，粒狀表面，密度較小，耐火極限1～3h的為厚涂型防火隔熱材料；涂層3～7mm，遇火膨脹增厚，耐火極限0.15～2h的為薄涂型防火隔熱材料。噴涂法造價較低，操作簡便，施工速度快，但是構件表面不平整，影響美觀。（2）隔離法。將防火材料或防火磚沿構件的外圍，將構件包裹，與外界隔離。這種方法美觀，無污染，但施工速度較慢，適用于外露的構件。（3）實心包裹法。將鋼構件澆注到混凝土中。（4）膨脹漆覆蓋法。將具有一定厚度的膨脹漆噴涂、抹、刷在經過處理的構件表面?？够饦O限最高達2h。覆蓋法施工容易，但不適用于潮濕的環境，僅適用于干燥的室內。
4. 工程實例
4.1 工程背景介紹
某示范樓建筑面積4665m2，5層純鋼框架結構，長67m，寬13.5m，層高3m。焊接工字形梁，縱橫雙向剛接H形柱。樓面活荷載為2.0kN/m2，屋面活荷載0.3kN/m2，輕型屋面恒荷載0.3kN/m2；基本風壓0.25 kN/m2；設計地震烈度為7度，Ⅱ類場地。屋面為冷彎薄壁C型檁條鋪雙層鍍鋅壓型鋼板夾100mm厚保溫棉屋面系統，外墻采用200mm厚陶?；炷量招钠鲶w墻，分戶墻為180mm厚菱鎂土板，戶內隔墻為90mm厚菱鎂土板。條型基礎，柱與基礎為剛接。
示范樓共有四個居住單元，兩種建筑平面布置形式，建筑面積分別為143 M2，102 M2。一單元為大兩室兩廳，二、三、四單元為小兩室兩廳。一單元的大客廳使用了組合扁梁，從而實現了梁與樓蓋的一體化，減少了結構層高。對于正常極限狀態下的組合扁梁，將鋼和混凝土兩種材料組成的組合梁截面換算成同一種材料的截面，再按照彈性理論計算。為了樓板的放置，扁梁的下翼緣一般較寬，需驗算施工時產生的偏心荷載。為了減少設計工作量，通常把扭矩簡化為已對大小相等、方向相反的力分別作用于扁梁的上下翼緣。詳細分析方法見文獻。
4.2 計算方法與基本要求
對于多層輕鋼住宅，盡管采用單向板，但由于縱橫向均有墻體荷載分布，宜采用三維空間計算模型。本工程采用的是普通樓板，不考慮樓蓋對鋼架梁剛度增大的作用，忽略樓板的空間聯系作用，空間模型為純框架結構。計算分析是采用有限元分析軟件ANSYS完成。在結構計算中采用三維梁單元，質量單元計算結構自振周期以及靜力分析。
相對于工業建筑而言，多層民用建筑的荷載工況簡單明了。主要考慮以下三種工況：
工況一：1.2×恒載標準值＋1.4×活荷載標準值
工況二： 1.2×恒載標準值＋0.85×1.4×（風荷載＋活荷載）標準值
工況三：1.2×重力代表值＋1.3×水平地震作用標準值
對于多層輕鋼住宅地震荷載計算，由于樓層較低，結構布置對稱，采用底部剪力法就可滿足要求。
多層輕鋼住宅側向位移具體要求如下:
(1)在風荷載作用下的頂點水平位移與總高度之比不宜大于1/500。
(2)層間相對位移與層高之比不宜大于1/400。
(3)在常遇地震作用下，層間側移不超過樓層高度1/250。
對于多層輕鋼住宅，還要滿足剛架柱構件穩定性與鋼框架的整體穩定性要求。
表2 兩種方案（空間模型）比較
柱截面（mm） 柱用鋼量(t) 單位用量（kg/m2）縱向主自振周期(s) 地震作用下縱向最大層間位移 橫向主自振周期（s） 地震作用下橫向最大層間位移(mm)
方案一 300x300x12x8 92.91 51.96 1.657 1/426 1.232 1/633
方案二 300x300x10x10 114.55 57.46 1.140 1/700 1.231 1/632
方案比較 節省19％ 節省9.6％ 基本相同
4.3 計算分析
由于活荷載與基本風壓較小，所以工況三為控制工況。計算設計時將兩種方案進行了比較，不改變剛架梁的截面形式，只對剛架柱進行改動。方案一，剛架柱為工字形；方案二，剛架柱為箱形。表2給出兩種方案空間模型的主要計算結果，可得到以下結論：
(1)兩種方案的剛架柱在強軸方向慣性矩相同，即在橫向結構的剛度相同，因此橫向主自振周期以及地震作用下橫向最大層間位移基本一致。
(2)本工程長寬比5，縱橫雙向剛接，因此對于方案一，當橫向側向剛度滿足要求時，縱向剛度也能達到要求。
(3)在滿足規范要求的前提下，方案一節約鋼材用量，單位面積用鋼量減少約10％，經濟性好。因此，在設計中選擇了工字形剛架柱。表3示范樓主要構件尺寸及其用鋼量。但是由于輕鋼體系剛架柱的腹板很薄，為了防止局部失穩引起的結構失效，剛架柱宜在縱向梁柱剛接處做成局部箱形柱。
表3 示范樓主要構件尺寸及其用鋼量
截面尺寸（mm） 用鋼量(t) 比例（％）
剛架柱（GJZ） I300x300x12x8 92.91 38.3
剛架梁（GJL） I400x180x8x6 78.52 38.4
扁梁（BL） I280x140x16x10x210 10.86 4.48
次梁1（CL1） I300x180x8x6 9.14 3.77
屋面梁 I300x160x8x6 10.56 4.36
其它 4.040 16.7
多層住宅結構設計范文4
【關鍵詞】建筑結構設計原則設計方案
1 建筑結構設計基本原則
在建筑結構設計中，為了保證設計質量，就必須嚴格遵循建筑結構設計基本原則，才能夠使建筑的性能和質量滿足人們的生活生產要求，然而在設計的過程中，需要遵循的建筑結構設計基本原則有如下幾點。
1.1抓大放小
在建筑結構設計中，“強柱弱梁”和“強剪弱彎”是設計人員必須了解的基本改良。在現代的建筑結構設計中，由于建筑結構中各個部分的功能有所不同，并且各個部分的實用價值也有所差異，因此，為了是建筑能夠發揮出最大功效和質量，就必須要謹遵抓大放小的原則，加強對建筑核心部分的研究設計，從而在提高建筑結構設計質量的基礎上，還提高了設計的效率。抓大放小的原則從一定程度上可以形象的解釋為，用犧牲局部的做法來提高整體實力。因此，在建筑結構設計中，應該將減少建筑損失為設計重點，盡最大努力滿足“抓大放小”原則，切記平均用力，否則很可能使建筑的重點部分設計不符合相關標準。
1.2 多道防線
安全的結構體系是層層設防的，災難來臨，所有抵抗外力的結構都在通力合作，前仆后繼。這時候，如果把“生存”的希望全部寄托在某個單一的構件上，是非常非常危險的。多肢墻比單片墻好，框架剪力墻比純框架好等等，就是體現了多道防線的設計思路。
1.3剛柔相濟
設計人員在建筑結構設計的過程中，剛柔相濟是最科學、最合理的設計體系。建筑結構太剛則缺乏一定的變形能力，在面對強大的破壞力時，所要承受的力也會很大，容易造成大面積坍塌或全部破壞。而建筑結構設計的太柔，雖然能夠消除一定的破壞力，由于建筑缺乏一定的強度容易變形過大，很容易造成整個建筑物全體傾覆。由此就需要設計人員在建筑結構設計的過程中，能夠準備把握工程的設計力度，確保建筑結構設計的合理性。
1.4 打通關節
在結構體系巾，關節無處不在，因為結構體系乃是變化的統一。從歷次災害中可以看出，由節點開始破壞的建筑占了相當大的比例。所以理想的結構體系當然是渾然一體的――也就是沒有任何關節的，這樣的結構體系使任何外力都能迅速傳遞和消減?；谶@個思路，設計者要做的就是要盡可能地把結構中各種各樣的關節“打通”，使力量在關節處暢通無阻。在設計的四個基本原則中，“抓大放小”、“多道防線”、“剛柔相濟”是設計概念中的戰略問題，但要想讓這些戰略思想得以實現，靠的是“打通關節”這個原則作為保證的，結構設計的具體操作，最后全都歸到“打通關節”的貫徹和實施上來。
2從結構計算和構造上考慮合理設計
建筑結構設計的合理與否直接關系著建筑最終的施工的順利與否，更加的與整個建筑的質量有著重要的關系，所以，結構設計的合理性對工程設計有著關鍵性的影響，下文就是針對結構設計的合理方案進行分析，主要包括以下幾個方面：
2.1結構計算應注意的問題
在結構計算的過程中，首先，在底框砌體結構驗算的過程中，底部剪力法儀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。底層框架）昆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。其次，避免荷載計算錯誤。在整個建筑荷載計算的過程中，設計人員應結合著建筑工程的實際用途及整體結構，科學的計算出建筑的荷載范圍。在確保建筑結構穩定陛的同時，還能避免后天人為的破壞。由此可見，在整個建筑結構設計中，結構計算不僅關系著建筑工程的穩定性與安全性，同時還關系著工程今后的投入使用。
2.2構造應注意的問題
首先，在構建配置上，設計人員應將整個建筑的鋼筋配率范圍確定，尤其針對一些抗震設計中能夠延長建筑穩定性的結構，以便在發生地震時，將人員傷亡降到最低。其次，在鋼筋安裝上，要確保鋼筋安裝到制定位置，且在安裝前鋼筋的質量得到有效保障。再次，在從根本上避免溫度應力引起的墻體開裂，需要建筑結構設計人員在整個建筑結構設計中，將通風暖熱措施融人到建筑結構設計中。最后，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，上至女兒墻壓項，下至淺于500毫米基礎圈梁，或伸人室外地面以下500毫米，構造柱與圈粱、樓板和墻體的拉接必須符合要求。
3從抗震要求設計中考慮合理設計
在整個建筑設計中，其設計理念是否符合相關規定，不僅關系著建筑物的整體使用，同時還關系著人們的生命安全。在整個建筑結構設計中，根據我國最新抗震要求與規定，在抗震等級較高的地區，住宅設計無論是多層磚混或和框架剪力墻結構，都必須從抗震的角度，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參與建筑結構的概念設計。
3.1一般住宅
在一般多層砌體住宅結構設計中，設計人員應優先考慮橫墻或縱橫墻的承重能力，橫縱墻在分布上，應遵循便宜、對稱的原則，且設計的過程中，上下層之間的橫縱墻應保持一致。在樓梯間的設置上，應盡量避開房屋的盡端與轉角處，且盡量不用無錨固的鋼筋栓。
3.2多層住宅
與一般住宅不同的是，多層住宅物理在鋼筋上還是抗震能力上，都要比一般住宅強的多，因而設計人員在多層住宅設計的過程中，首先，應結合著多層住宅的使用性能，在抗震墻與框架設計的過程中，打破傳統的單向布置，改用雙向布置，以便增強各自的抗震能力。其次，在確保抗震墻及框剪體系獨立抗震性能的同時，設計人員還需要結合著工程樓層之間的連接度，確保工程的整體性。
多層住宅結構設計范文5
關鍵詞：消火栓 多層住宅 位置設置
多層住宅中室內消火栓作為消防滅火設備中最基本的設備，在火災發生時，能夠有效預防火災的擴大，并能最大程度低消滅火災。但滅火效果的確定需要合理設計消火栓系統的設置。根據筆者以往的經驗，提出以下幾點消火栓設計要點：
室內消火栓系統的選擇
一般的小型寫字樓、工業廠房及宿舍等都是矮層建筑，有的廠房甚至是單層建筑。遇到這種情況，室內消火栓系統還是應該設計為臨時高壓系統。因為一方面市政供水壓力可能波動，另外消防總給水管上的管道倒流防止器的水頭損失也在5mH2O，所以設計人員應以實際數據為依據，才能避免設計的失誤。雖然增加了一些投資，但一旦發生險情，這些增加了的部分就起了至關重要的作用。
室內消火栓箱位置的確定
消火栓箱應該說是全部消防系統的末端，消火栓、消防槍、消防水帶包括其中。消火栓箱位置的選擇是一個較為重要的問題。在走道、樓梯附近等方便取走的地點設置多層建筑室內消火栓比較理想。應準確計算出消火栓之間的間距，但應該滿足消防設計規范的要求。多層住宅內的消火栓設備暗裝比較普遍，部分為半安裝，主要是為了保留多層住宅的公共空間，同時也是美觀起見。消防立管通常設在公用扶梯間的狹角上，用戶內專屬面積絕對不能使用。實際操作中卻較難發現既不影響疏通道又美觀的位置。有些安裝設計人員在戶門之間設立消火栓箱。一梯二戶時，該種設置沒有問題。在一梯多戶的情況下，則需從實際出發。如果在扶梯的中央平臺上安放消火栓箱，可以實現美觀，設計時應當注意搞好與結構設計人員的協調，因為在樓層圈梁通過的地方剛好可以放置消火栓箱，這時結構設計師應做變通，因為這樣設置時，火災救急現場，水龍帶會制約人員的通行疏散，運用時應謹慎。
有些設計人員僅僅注重美觀，在防煙樓梯間內安放消火栓箱。防煙樓梯間其作用就是火災時疏散人員，采用防火門與與防護場所相連，火災時緊閉防火門，可可擋住煙氣有可疏散人員，若在防煙樓梯間設置消火栓，在防護場所著火，防火門將會制約消防水龍帶到達防護場所，防火門則關閉不嚴，防煙樓梯間會充滿煙氣，失去其安全可靠性。因此應在防護區內設置防護場所的消火栓，防煙樓梯間內絕不應設置消火栓箱，否則起不到滅火的作用。
三、多層住宅室內消火栓設置
多層住宅在現實的生活中越來越普遍，按建筑設計的防火規范規定要求其中相當大一部分應該準備室內消火栓。建筑設計中應注意根據建筑物類別調整分別確定室內消火栓的大致用水量。消火栓的口徑根據每支水槍的具體流量來調整確定，DN50消火栓適合水槍流量小于3L/s。DN65消火栓則適合大于3L/s的水槍流量。建筑物若設有消防給水，除了沒有可燃物的層外，其他各層均應準備室內消火栓。試驗消火栓應設在建筑屋頂，住宅底層通常為商業網點、雜物間、汽車庫、自行車停放處，該部分對于有消火栓系統的住宅區亦然得設置消火栓。現住宅樓梯低層入口地方通常設有防盜門，故設計人員應關注樓梯間半層平臺的消火栓不能計入底層用房的消火栓數量。對于底層設有汽車庫的住宅樓，還應注意該樓所有消火栓均應采取DN65型消火栓，因車庫要求每支水槍的流量應大于5L/s。由于多層住宅僅樓梯間公用部分可以作為準備消火栓的場所，將消火栓安置于入戶平臺處，在墻內暗設消防箱較美觀，住戶衛生間或者入戶平臺內可以設置消防立管。此處墻體一般與室內大廳相連接，現住戶大廳的地面大多采用木裝修，暗設在墻內的消防箱，在日常使用時，消火栓漏水(住戶在房屋裝修時常有人打開消火栓取水)造成很多木裝修發霉，住戶連跌叫苦。平臺面積一般都較小，消火栓設置既要考慮住戶人員的上下方便及疏散安全，又要考慮便于消防人員的操作，因此箱體最好為半透明裝或暗裝。若是敞開式樓梯暗裝，箱體安裝高度恰好接觸到每一層的結構圈梁，這給設計帶來一些難度。
四、根據防火分區而布置室內的消火栓
在每層面積較大的建筑物內，每層平面應該劃分成若干防火分區。在防火分區間用防火門、防火墻和防火卷簾等來分隔開。不論是豎向分區還是平面分區，消火栓都不應該跨越防火分區使用。所以應根據防火分區來安放消火栓，不只室內消火栓時應確保在各防火分區每層都有水柱可到達任何位置的兩支水槍。
五、雙閥雙出口型消火栓的設置
對于《建規》第8.4.3條和《高規》第7.4.2條的規定，我的理解是可放寬處理類似火災危險性小的建筑。但對于有些工程設計人員來說，即使設置兩根消防豎管沒有困難，均只設置一根豎管，配置雙出口型雙閥消火栓。可實際中，雙出口型雙閥消火栓在特定情況下不能滿足《建規》第8.4.3條的規定，即“室內消火栓的布置應保證每一個防火分區同層有有兩支水槍的充實水柱同時到達任何部位”，也不能滿足《高規》第7.4.2條的規定，即“消防豎管的布置，應保證同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱同時到達被保護范圍內的任何部位”。若在雙閥雙出口型消火栓發生火災時，兩支水槍不能發揮作用，沒有一股水柱可到該類型消火栓設計所防護的場所，引起了一定的火災隱患。故應謹慎使用該類型型消火栓，該類型消火栓更不能使用于火災危險性較高的場所。所以，通常只在特定受建筑條件制約的住宅建筑內使用該類型消火栓。
六、消防系統分區和減壓措施
在火災撲救過程中，開閉水槍將發生水錘作用，同時消火栓栓口處有較大的靜水壓力，將會破壞給水系統設備。所以，消火栓系統在栓口處靜水壓力多于100m水柱時，應該使用分區給水。高度大于24米的建筑物，它的消防水泵一般都有55mH2O以上的揚程，即是局部水頭損失和管網沿程+消火栓最不利點的所需水壓+消防水泵吸水口與最不利點消火栓間高差的靜水壓。而在消火栓栓口處有消火栓栓口處的出水壓力時，因為水槍的較大的反作用力，1人根本無法完成操作，因此規范才做出規定，即消火栓栓口產生超過50mH2O出水壓力時，應該設置減壓裝置，消火栓栓口的壓力在減壓后應在最低25mH2O，最高50mH2O之間。為避免栓口壓力的安全問題，應該準確計算通常每層消火栓的栓口所能承受的壓力。對于五六十米的高層建筑，也可以按每三層計算，到栓口壓力降低至50mH2O時，可以在核對下最后一層建筑的壓力。
結語：
怎樣更完美地設計消火栓的設置,使之既能及時撲滅前期火災,又能有效降低火災造成的損失,這是大部分消防技術人員很多年一直探索的課題。多層住宅室內消火栓的設計應注意嚴格遵循有關設計的防火規范要求進行，以保證工程防火的可靠安全性，同時又需要從實際考慮，在規范條文沒有確切說明時，可與當地消防的主管部門協商考慮，在不違背規范精神的前提下，盡量做到合理、經濟、美觀和安全。
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多層住宅結構設計范文6
論文摘要:目前我國住宅建設正面臨持續大發展局面,住宅產業己是帶動整個國民經濟發展的支柱產業和新增長點。如何滿足當前住宅結構體系可持續發展的要求這個課題,就給住宅建筑施工的管理工作提出了新的目標。
在我國,住宅建筑按其層數分為:低層、多層、和高層三類。我國在《民用建筑設計通則》(GB50352—2005)中明確規定:1~3層為低層住宅;4~6層為多層住宅;7~9層為中高層住宅;10層以上為高層住宅。在這里我們著重筆墨論述一下多層住宅的建筑施工管理問題。
1. 多層住宅建筑的特點歸納
正如引言部分所說,多層住宅一般指4~6層高的住宅,借助公共樓梯解決垂直交通,是一種極具代表性的城市集合住宅。多層住宅在我國目前新建或正在建造的城鎮住宅中占90%以上。多層的優點在于:第一、它比低層住宅在占地上要節省,同時又比高層住宅建設工期短,一般開工一年內即可竣工;第二、公攤面積少,無需像高層住宅需要增加公共走道、電梯、高壓水泵等方面的投資,物業費也較低,整體的性能價格比高;第三、結構設計成熟、通常采用磚混結構,建材可就地生產,可大量工業化、標準化生產。因此,多層住宅造價較低,價格適中,易于被普通消費者接受。
2. 多層住宅建筑結構體系分析
多層住宅建筑的結構體系主要包括以下三大類:第一、混凝土空心砌塊多層建筑體系,但其主要問題在于雨水容易從砂漿縫隙滲入,如果雙面抹灰,又大大增加抹灰量;并且在光潔的砌塊上抹灰難度很大,易空鼓、開裂;第二、框架輕板結構體系,結構多為鋼筋混凝土框架結構,內外墻均為非承重墻。可用陶?？招钠鰤K、加氣混凝土砌塊或其它非粘土砌塊以及陶?；炷凛p質兩面光條板、3E板等做內外墻;第三、鋼筋混凝土剪力墻結構體系,內外墻全部采用現澆鋼筋混凝土墻,目前已開發出多種配套的外墻保溫體系。這類結構體系,亦可以把外墻做成預制墻板在現場預制生產后就地安裝。
3. 多層住宅建筑施工管理的特殊性總結
3.1局部質量問題等同于全部質量問題
因為多層住宅工程涉及到眾多住戶的個人利益,業主及住戶都很重視,對工程質量要求比較嚴格。在施工中,即使工程質量控制得很好,若在一處出現小小失誤,對住戶來說,就是全部的問題。這就要求后期管理要過細、過硬。
3.2各工種相互制約問題
一個環節考慮不周就會產生連鎖反應影響另一個環節,或更多的環節,產生難以控制的負面效應。如工序先后問題處理不當,就會影響成品保護,甚至給整個工程質量帶來隱患。
3.3 施工面過于分散
因為多層住宅樓墻體比較多,房間多,施工洞堵住以后,同一樓層不相通,往往造成對某處施工管理不到位,出現問
題。
4. 如何做好多層住宅建筑的管理
4.1 做好施工預案的重要性
要針對整個工程的特點編制有針對性的施工方案。其中應包括:關鍵部位的施工方法,工序的安排,不同工種的插入時間,對易出現的質量問題提出預控措施,制定出成品保護措施等。工程管理中,要抓住關鍵問題,使管理處于“受控”狀況,才可能達到工期縮短,質量提高,經濟效益增長的效果。
4.2 嚴格控制多層住宅工程的變更
工程變更和設計變更的造價占整個工程造價的比例有近10%,有時甚至更多.在施工過程中,各方面可能會提出各種各樣超出原設計圖紙的要求,或者由于設計考慮不周造成與實際情況不符合等,就會出現工程變更和設計變更,而這些變更必須會帶來工程造價的增加.也就可能出現工程造價難于控制好的局面.目前,導致絕大多數多層住宅工程造價突破控制的主要原因就在于此。
4.3 做好多層住宅施工工程監理工作
工程監理一個很重要的任務就是投資控制.即工程造價控制.其次,執行工程監理的監理工程師都是工程技術專家.他們的經驗、閱歷比較豐富.在設計及施工監理過程中能提出許多積極的降低工程造價的建議、尤其在施工階段關系到是否要設計變更和工程變更的決定時,他們往往能根據自身的技術優勢做出合理正確的選擇,這一點許多建設方代表因其經驗、閱歷及技術受各方面的條件制約而無法做到。再者,在施工過程中。甲、乙兩方因各自的立場、觀點不同,有時會出現一些影響施工正常進行的情況,監理單位作為公正的第三方,在施工過程中協調雙方關系,確保工程施工正常進行,這樣能為完成工程造價控制提供有利條件。
5. 多層住宅建筑施工的管理控制方法研究
5.1多層住宅建筑施工的質量管理方法
要根據多層住宅建筑工程的質量目標,制定相應的質量驗收標準,而且要使企業質量驗收標準高于國家驗收標準。嚴把材料質量關。采購的材料要符合國家規范標準(含環保標準)和設計要求,嚴格執行材料驗收制度。確保主體結構質量。主體結構質量關系到整體工程質量和安全,關系到每個職工生命安全,因此,必須確保主體結構質量。重視裝飾質量。在施工裝飾階段,一定要克服質量通病,搞好細部處理,在裝飾水準上要高人一籌,要有創新和特色。抓好地下室、一層、頂層、屋面、衛生間以及樓梯走道等關鍵部位施工。同時,要積極推廣應用新技術新材料。隨著科技進步,新材料、新技術不斷涌現,施工企業要及時掌握這些信息、積極應用到工程中來。
5.2 多層住宅建筑施工的成本管理方法
多層住宅建筑的成本控制就是在項目成本的形成過程中,對生產經營所消耗的人力資源、物質資源和費用開支進行指導、監督、調節和限制,把各項生產費用控制在計劃成本范圍之內,保證成本目標的實現。項目經理是項目成本控制第一責任人,應及時掌握和分析盈虧狀況,并迅速采取有效措施。
5.3 多層住宅建筑施工的安全管理方法
要訂立安全責任書,發生安全事故,各級責任人和班組都要承擔一定經濟責任。確保安全設施投資到位。安全設施投入不能省,特別是企業改制以后,安全設施投入更不能省,一旦發生安全事故,造成的損失要比你安全投入的費用大得多,而且,造成的影響很大。
最后,在現有多層住宅建筑施工管理水平的基礎上,應針對影響工程質量品質的一些關鍵問題,從技術、人事制度上建立更有效的、更加科學的管理體制,明確每一個施工人員的目標責任,從而達到進一步提高管理水平的目的。
參考文獻
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