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高層住宅結構設計范文1
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?？刹捎靡韵聨c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%?？蛑е鶠榉浅Ｖ匾臉嫾?，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%。框支梁一般為偏心受拉構件，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.
高層住宅結構設計范文2
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”。“平面較長”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：
[1] 傅學怡. 實用高層建筑結構設計[M]. 2版. 北京：中國建筑工業出版社，2010.
[2] 黃凱，屠傳慧. 轉換層設計中幾個重要及常見的問題[J]. 工程建設，2012，44（6）：20-22，43.
高層住宅結構設計范文3
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：
高層住宅結構設計范文4
[關鍵詞]：小高層；住宅；結構設計；基礎
近期，小高層住宅大量涌現，如何在設計過程中使結構方案經濟合理已成當務之急。由于目前設計周期短任務重，大多數結構設計僅是根據已確定好的平面和豎向布置，先假定好構件尺寸，通過電算來調整結構的周期、位移、剛度比、穩定性等結構參數及梁柱配筋等，至于整個方案是否完整，構件尺寸是否假定太大，則不做仔細研究。很多時候都會產生不必要的浪費。
另外，住宅布置有時考慮建筑立面和內部空間，使結構布置產生許多不合理之處。
例如：轉角窗的布置，使框架角部不能布柱，大大削弱了結構的整體剛度；受建筑平面限制某些剪力墻布置不均勻，產生剛度偏心和扭轉等，這些形式對結構受力及抗震均不利。因此設計時必須強調概念設計，在平面布置和構造設計上使結構更趨合理。
一、小高層住宅結構設計的總體指標控制
計算判斷結構抗震是否可行的主要依據是在風荷載和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，結構的振型曲線，自振周期以及風荷載和地震作用下建筑物底部剪力和總彎矩是否在合理范圍中?？傮w指標對建筑物的總體判別十分有用。譬如說若剛度太大，周期太短，導致地震效應增大，造成不必要的材料浪費；但剛度太小，結構變形太大，影響建筑物的使用。合理的剛度是多少，建議對于小高層住宅u/h取1/2500―1/3500,剛重比在10-15之間是比較合理的。周期約為層數的0.06-0.08倍之間。而對結構布置扭轉的控制：在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.5倍。當然建議對于頂層構件可不考慮在內，否則很難滿足上述指標。因此，在小高層建筑房屋中，結構構件宜采用高強度材料，非結構構件和圍護墻體應有用輕質材料。減輕房屋自重，既減小了豎向荷載作用下構件的內力，使構件截面變小，又可減小結構剛度與地震效應，不但能節省材料，降低造價，還能增加使用空間。
對于小高層住宅結構而言，在結構選型上應注意以下幾點：
1.1結構的規則性
《抗規》、《高規》在這方面要求了相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、豎向抗側力、剛度變化宜均勻等，而且，《抗規》采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構的規則性問題對整個結構設計是很重要的。
1.2上部結構嵌固端的設計
由于小高層住宅一般都帶有一層或一層以上的地下室或人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，我們在嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性等問題上都要認真考慮，不得忽視。
1.3短肢剪力墻的設計
由于目前的住宅內部空間以及美觀的要求，以及建筑造價經濟合理的要求，從而對結構體系的要求也隨之提高，剪力墻結構（含部分短肢剪力墻）就是適應建筑要求而形成的特殊的剪力墻結構。剪力墻結構（含部分短肢剪力墻）能夠較好地完成建筑要求，并且較為經濟合理。
二、小高層住宅結構設計的基礎設計
高層建筑基礎設計一直是結構工程師極其重視和非常關鍵的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時也是影響整個工程造價的決定性因素之一。研究地基基礎對建筑抗震能力的影響，作出恰當的選擇，已成為高層建筑結構設計的重要部分，基礎是房屋的根基，是房屋中極為重要組成部分，一幢房屋如果沒有一個豎實可靠的基礎，再好的上部結構也不可能正常發揮其作用，甚至可能導致上部結構的破壞與傾斜。基礎類型的選擇往往比上部結構選型更困難。影響因素更多，因此也更要謹慎。高層建筑的基礎類型，應根據地基的性質，結構類型，荷截特點，施工條件等因素綜合考慮。目前的小高層由于考慮埋置深度的要求，一般均設置地下室。如何對基礎進行合理選型，將對整個地下室設計的經濟性產生重要影響?；A選型應作方案比較，才能選定經濟合理的方案。而對于筏板厚度的取值，則應考慮樁沖切，角樁沖切，墻沖切及板配筋等多方面的因素。另外，筏板長度的設置也須我們研究探討，由于考慮地下室的使用合理性，常規我們采用設置后澆帶來解決底板超長引起的收縮及溫度裂縫，后澆帶的作用是明顯的，但也是給施工帶來不少麻煩，甚至由于處理不當而引起后澆帶漏水及裂縫。如何對樁進行合理選型，將對整個地下室設計的經濟性產生重要影響。筆者認為基礎選型要做具體的方案分析比較，才能選定經濟合理的基礎形式。
三、小高層住宅結構設計的剪力墻設計
3.1剪力墻的布置：剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質心和剛心趨于重合，且X，Y兩向的剛重比較近。在結構布置應避免一字形剪力墻，若出現則應布置成長墻（h/w>）8；應避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無法避免，則剪力墻相應部位應設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5倍時，應計算暗柱配筋，轉角處墻肢應盡可能長，因轉角處應力容易集中，有條件兩個方向均應布置成長墻；規范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍以下為短墻，大于8倍則為普通墻，這就引起高厚比為7.9倍及8.1倍的兩種墻的受力特性截然不同，而配筋亦大相徑庭，這顯得比較機械而不合理，因此建議布置長墻時高厚比能大于9。
3.2剪力墻的配筋及構造：對于小高層住宅來說，剪力墻是面廣量大的，因此合理的控制剪力墻配筋對于結構安全及工程的經濟性具有十分重要的作用。剪力墻墻體配筋（以200厚墻體為例）一般要求水平鋼筋放在外側，豎向鋼筋放在內側。配筋滿足計算及規范建議的最小配筋率即可。建議加強區Ø10@200，非加強區Ø8@200雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用Ø6@600×600拉筋。但地下部分墻體配筋則另當別論。因為地下部分墻體配筋大多由于水壓力，土壓力產生的側壓力控制，而由于簡化計算經常由豎向筋控制，此種情況下為增大計算墻體有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。地下部分墻體鋼筋保護層按《地下工程防水技術規范》第4.1.6條規定：迎水面保護層應大于50mm，且在保護層內按《混凝土結構設計規范》第9.2.4條規定增設雙向鋼筋風片。在這種情況下，很多設計人員在進行外墻裂縫驗算時有效截面高度仍按保護層50mm計算，認為是不妥當的。當采取了雙向鋼筋網片后，計算保護層厚度至少可按30mm來取值，這對節省墻體配筋效果相當明顯。
3.3剪力墻按規范應設置邊緣構件。一、二級抗震設計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應設置約束邊緣構件；其余剪力墻應按《高規》第7.2.17條設置構造邊緣構件。筆者結合本工程就構造邊緣構件的配筋作一點討論，首先要區分剪力墻的受力特性及類別，即：普通剪力墻（長墻）短肢剪力墻。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規范要求的最小配筋率，建議加強區0.7%，一般部位0.5%。對于短肢剪力墻，應按《高規》第7.1.2條控制配筋率加強區1.0%，一般部位1.0%；對于小墻肢其受力性能差，應嚴格按高規控制其軸壓比，宜按框架柱進行截面設計，并應控制其縱向鋼筋率加強區1.2%，一般部位1.2%。
3.4剪力墻中的連梁高度一般是從洞頂算到上一層洞底或從洞頂算到樓面標高。筆者建議，連梁高度計算與設計統一規定從洞頂算到樓板面或屋面，對于窗洞樓面至窗臺部分可用陶粒砌塊或其他輕質材料砌筑。對于窗臺有飄窗時，可再增加一根梁，兩根梁之間用陶粒砌塊填充。連梁配筋應對稱配置，腰筋同墻體水平鋼筋。
高層住宅結構設計范文5
關鍵詞：高層住宅; 剪力墻; 結構設計; 措施
Abstract: the structure of the high-rise building the shear wall structure design, how to give full play to the structure of the lateral stiffness big, appearance advantages, such as simple at the same time, they will fall to lowest engineering cost, this is the building designers should consider mainly problem. This paper introduces the characteristics of the high-rise residential shear wall and classification, put forward the design should be paid attention to in some problems, summarizes the optimization design of high-rise building the shear wall structure of the measures.
Keywords: high-rise residential; Shear wall; Structure design; measures
中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：
剪力墻結構是由一系列縱向、橫向剪力墻及梁、板所組成的空間結構, 承受豎向荷載和水平荷載, 是高層建筑中常用的結構形式。由于縱向、橫向剪力墻在其自身平面內的剛度都很大, 在水平荷載的作用下, 側移較小, 因此這種結構抗震及抗風性能都較強, 適宜于建造層數較多的高層建筑。結構工程師應該在剪力墻設計中把握要點, 使結構安全、經濟。
一、高層住宅剪力墻的特點以及分類
剪力墻是一種用來抵抗側向力比較好的單元,它可以是完全由剪力墻來抵抗側力的一種剪力墻結構,也可以是和框架共同組成的框架-剪力墻的結構。剪力墻具有比較大的剛度,在結構中通常承受大部分的水平力,成為一種比較有效的抗側力的結構,在地震區的高層建筑中設置剪力墻或者核心筒可以很好的改善建筑的抗震性能。剪力墻根據是否開洞以及開洞的大小可以分為以下幾個類型。
1、實體墻
所謂實體墻就是指沒有開洞或者開洞的面積小于整個墻體面積的15%。其受力的特點是就像一個懸臂墻。它的彎矩圖既沒有突變,也沒有反彎點,整個墻體的變形是以彎曲型為主。
2、整體的小開口剪力墻
這主要是指開孔的面積雖然大于整個墻體面積的15%,但是仍然屬于小面積開孔的墻體, 其受力的特點就是彎矩圖在連接梁的地方發生突變,在高度上沒有反彎點,或者是僅僅在個別的樓層才有反彎點。
3、雙肢或者多肢剪力墻
所謂的雙肢或者多肢剪力墻主要是說開洞比較大的或者洞口成列布置的墻體。它的受力特點是和整體的小開口的剪力墻相類似的。
4、壁式框架
壁式框架是指洞口的尺寸相對比較大, 而連接梁線的剛度和墻肢線的剛度比較接近的墻體。其受力特點是彎矩圖在樓層的地方發生突變,而且在大多數的樓層中都會出現反彎點。
二、高層住宅剪力墻設計中需注意的幾個問題
1、在運用軟件進行計算機輔助設計時，應根據實際情況調整軟件的各項參數及簡化模型，使其最大限度地反映實際工程的情況，盡可能地使其計算結果與實際模型相一致。了解各參數的實際意義，合理設置各參數。對于整體性系數較大的短肢墻，應盡可能使其肢強系數小，這樣的結構在水復荷載作用下耗能能力強。
2、工程設計不能迷信計算機的計算結果，更不能因某一部分的計算結果有誤差就全盤否定計算軟件，只有在實踐中逐步了解軟件并在工作中避免其產生誤差，這樣才能使我們的設計更安全，更合理。
3、要充分利用梁、墻等構件可任意偏心布置的特點，盡可能避免近距離的軸線和節點，提高計算精度。如節點距離過近，可能會引起后面計算出錯，同時應注意構件偏心布置時偏心不能太大，尤其不能跨節點或軸線。
4、SATWE程序中，在各種抗震等級下，墻的內力放大系數均是隱含值，但作為設計者，應清楚這些系數的取值。
5、合理確定連梁和墻肢的強度，要確保連梁的屈服先于墻肢的屈服。和框架結構一樣，短肢剪力墻的設計也要遵循“強柱弱梁，強剪弱彎”的原則。
6、對由軟件計算的結構進行合理分析與判斷。
7、在進行短肢剪墻結構整體設計時，必須要重視概念設計，使房屋各項指標都滿足“抗震規范”及“高層建筑混凝土結構技術規程”的要求。
三、優化高層建筑剪力墻結構設計的措施
1、避免出現獨立小墻肢與剪力墻剛度不宜過大
《高層建筑混凝土結構技術規程》(簡稱《高規》)中規定：“矩形截面獨立墻肢的截面高度不宜小于截面寬度的5倍。”一旦出現上述情況，對墻肢軸壓比、配筋等都有嚴格的限制，設計施工都比較困難。在實際設計中，獨立小墻肢基本上可以通過合并洞口等方法消除，或合理布置剪力墻，使小墻肢成為墻體翼緣，其受力狀態明顯好于獨立小墻肢，僅適當加強配筋即可。同時剪力墻結構應具有足夠的延性，細高的剪力墻容易設計成彎曲破壞的延性剪力墻， 從而可避免脆性的剪切破壞。
2、注重轉換層結構設計
高層建筑功能和形式日益多樣化，當多功能綜合大樓要求一棟建筑物的上部(中部)和下部使用功能不同時，結構布置也要相應改變，要設置轉換構件銜接上下結構，傳遞內力，設置轉換構件的樓層稱為轉換層。因此，對于高位轉換的底部大空間剪力墻結構這樣的復雜結構，應當慎重設計。由于高位轉換時剛度和質量較大的轉換層升高，調整轉換層本身及其上、下的剛度比使之接近是必要的，轉換層本身的剛度和質量不宜大，最終可通過水平力作用下精確的空間分析檢查轉換層附近的層間位移角是否基本均勻。宜盡量選用剛度和重量較小的轉換層結構形式，計算時應多取參與組合的振型數。通過計算仔細分析可能存在的薄弱部位，研究具體的內力分配特點，通過調整內力和構件配筋設計改善薄弱部位的性能。
高層住宅結構設計范文6
關鍵詞：框支剪力墻結構；結構布置；構造措施
1. 引言
由于對使用功能和美觀上的要求，越來越多的高層建筑的底層經常會設計成大開間的架空層、大堂等。為了滿足這種建筑使用功能的要求，結構設計時通常會設計成框支剪力墻結構。由于框支-剪力墻結構上、下剛度突變，構件不連續，傳力復雜，在地震作用下框支層將產生很大的內力和塑性變形，抗震性能差，易造成震害。因此，設計時應對底部薄弱層從抗震承載力和延性兩方面采取措施提高抗震性能。本文對框支剪力墻結構的設計及軟件應用情況進行簡要介紹。
1 工程簡介
某住宅小區建筑面積12980m2，其中人防地下室1 層，層高4.6m，裙房2 層，層高分別為5.1m，5.4m，3 層以上為住宅，層高為3.0m。地面以上共19 層，總高 61.8m。地面以上1、2 層為商業用房，需要盡可能大的自由靈活空間，3 層以上為住宅。本工程結構設計基準周期為50年，安全等級為二級，建筑抗震設防類別為丙類，位移計算時采用50年一遇風壓0.65kN/ m?，強度計算時采用100年一遇風壓0.75kN/ m??？拐鹪O防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g。場地土類別為Ⅲ類。
2 概念設計與結構布置
本工程轉換層以下為框架剪力墻結構，轉換層以上為剪力墻結構，本工程底部加強部位剪力墻及框支柱抗震等級為二級，非底部加強部位剪力墻抗震等級為三級。設計時從以下幾個方面作為概念設計的出發點。
2.1 平面布置
平面布置應力求簡單、規則、均衡對稱，盡量使荷載與結構剛度中心重合，以避免或減少扭轉產生的不利影響。本工程在樓梯間及電梯間較薄弱處，均布置有落地剪力墻并形成了落地筒體，在建筑物兩側也設置了落地剪力墻，并在橫向布置有間距10.4m的落地剪力墻。墻體布置既分散又均勻。
2.2 豎向布置
豎向布置主要是要控制轉換層上、下剛度的突變，應盡量強化轉換層下部的結構側向剛度，弱化轉換層上部的結構側向剛度，使轉換層上下部的結構側向剛度及變形特征盡量接近。經過反復調整轉換層上下剪力墻布置及落地剪力墻的厚度，本工程最終計算結果，X 方向轉換層上部與下部結構的等效側向剛度比為0.80，Y 方向轉換層上部與下部結構的等效側向剛度比為0.95，均滿足規范要求，且轉換層上下部的結構的等效側向剛度基本接近，能夠
有效的緩解構件內力和變形的突變。
2.3 轉換構件選擇及布置
轉換層是建筑物中不同結構形式相連的關鍵點，它既是下部結構的封頂，又是上部結構的“空中基礎”，在整個建筑結構體系中起著至關重要的連接紐帶作用。由于結構豎向傳力構件的不連續，造成結構上部荷載不能直接傳給下部對應構件，而是通過轉換結構的內力重分配，再向下傳遞。因此，轉換構件相當重要而且受力比較復雜，必須保證轉換結構可靠有效的工作。因此，在布置轉換層上下主體豎向結構時，要注意盡可能使水平轉換結構傳力直接，轉換層上部的豎向抗側力構件（墻、柱）宜直接落在轉換層的主結構上，盡量避免多級復雜轉換。梁式轉換受力明確，傳力簡潔，計算模型簡單，計算軟件比較成熟，而且施工方便，
因此本工程設計采用梁式轉換，并且因受建筑功能限制，轉換層為主次梁轉換方案。這種方案由框支主梁承托剪力墻并承托轉換次梁及次梁上的剪力墻，其傳力途徑多次轉換，受力復雜。框支主梁除承受其上部剪力墻的作用外，還需承受轉換次梁傳給的剪力、扭矩和彎矩，并且框支主梁易發生剪切破壞。故設計時應對框支梁進行應力分析，按應力校核配筋，并加強配筋構造措施。為避免框支梁上部剪力墻對框支梁產生不利的扭轉影響，平面布置時剪力墻截面中心線應與框支梁截面中心線對齊，與框支柱截面中心重合?？蛑又車鷺前迦∠嗽绣e層布置。
6.結構計算結果
本工程采用中國建筑科學研究院PKPM系列SATWE軟件和PMSAP軟件進行計算分析和對比。結構分析計算時，僅取主樓范圍計算，裙樓不參與計算。由于SATWE與PMSAP總體計算結果比較接近，下面以SATWE計算結果為例作介紹。
本工程計算振型數為15個，計算結構顯示抗震計算時的振型參與質量：X向為97.99%，Y向為99.69%，均大于90%。振型數滿足要求。剪重比Qx=2.22%，Qy=2.13%。均大于1.6%，滿足規范要求。計算基本周期及扭轉因子，空間振型的周期：T1=2.1977（Y方向平動系數0.96），T2=1.9356（X方向平動系數0.97）；T3=1.6537（扭轉系數為0.99）。T3/T1=0.752
3構造措施
1）本工程采用的混凝土強度等級表1，均滿足規范要求。
2）轉換層樓板作為重要的傳力構件，承擔著完成上下部分剪力重分配的任務，作用不可忽視，因此必須有足夠的剛度保證。設計時采用180mm 厚現澆混凝土樓板，配筋為Ф12@150 雙層雙向，每個方向的配筋率均為0.42%，大于規范規定的0.25% 的要求。同時，與轉換層相鄰樓層的樓板均予以加強，轉換層以下樓板的厚度為150mm 厚，配筋為Ф12@150 雙層雙向， 轉換層以上樓板的厚度為150mm 厚，配筋為Ф10@150 雙層雙向。
3）底部帶轉換層的高層建筑結構，其剪力墻底部加強部位的高度可取框支層加上框支層以上兩層的高度及墻肢總高度的1/8 二者的較大值，本工程剪力墻底部加強部位取框支層加上框支層以上兩層的高度，即基頂～18.170，墻體兩端設有翼墻或端柱，并按《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2002）設置有約束邊緣構件，框支層以下落地剪力墻厚度350mm，配筋Ф12@200，配筋率大于0.3%，框支層以上底部加強部位剪力墻配筋為Ф10@200，已
適當加強。
4）由于轉角窗的存在，局部整體性有較大的削弱，對結構整體抗扭不利，故采取以下加強措施：將雙向懸挑邊梁截面高度加高以增加連梁剛度，房間樓板加厚至130mm，并且在轉角剪力墻之間設置200×130 的暗梁，形成配筋拉結板帶，以增加局部整體性。
結束語
1）框支剪力墻結構應充分重視選擇合適的結構轉換層形式，對薄弱層部位從抗震承載力和延性兩方面采取措施提高抗震性能。同時應注重概念設計，采取必要的加強措施從整體上形成良好的結構抗震體系。
2）控制好轉換層上下結構的側向剛度比試框支剪力墻結構設計的關鍵問題之一，適當加大底部落地剪力墻厚度或適當減少轉換層以上剪力墻的數量、長度是有效調整轉換層上下結構側向剛度比的方法之一。
3）結構剛度太大，使得結構構件地震作用變大而導致配筋量增加，照成浪費；結構剛度太小，會使結構在正常使用條件下位移偏大，影響承載力、穩定性和使用。應合理布置構件，滿足剛度適宜原則，既要滿足安全度要求，又要使結構具備一定的延性，改善結構的變形能力。
參考文獻
1.《抗震規范設計規范》GB50011-2010
