高层住宅结构方案比选及经济性分析

高层住宅结构方案比选及经济性分析
发表时间：2018-07-12T12:01:26.677Z 来源：《防护工程》2018年第6期作者：万凤海1 曾焕名2 [导读] 提高其建筑结构设计的经济性效益，从而推动建筑设计与建设的全面发展，具有十分积极的作用和意义。

1.浙江美源建筑设计有限公司;
2.中梁控股集团浙江温州 325000
摘要：本文在对高层住宅建筑的混凝土结构形式及其设计要点、经济性等分析基础上，通过工程实例，对高层住宅结构方案比选及经济性进行研究，以为相关实践及研究提供参考。

关键词：高层住宅结构方案比选经济性分析
高层建筑作为城市建筑的主要类型，对城市现代化发展以及城市人民生活方式变化都有着非常重要的作用和影响。

就高层住宅建筑的结构设计方案比选与经济性进行研究，以在满足高层建筑结构设计要求的同时，提高建筑项目的经济性效益，对推动建筑行业发展有着非常积极的作用和意义。

下文将通过工程实例，对高层住宅结构设计中方案比选与经济性进行研究。

1、高层住宅混凝土结构设计的要点
钢筋混凝土结构是当前高层住宅建筑中采用的主要结构类型，一般以剪力墙和框架-剪力墙等建筑结构体系形式为主。

下面主要围绕高层住宅钢筋混凝土结构的剪力墙与框架-剪力墙两种结构体系形式，对其设计要点进行分析论述。

1.1 高层住宅剪力墙结构体系及其设计要点
高层建筑结构设计中，剪力墙结构是一种通过钢筋混凝土墙板替换框架结构中梁柱，以对建筑结构的各种荷载作用进行承担的结构形式。

一般情况下，高层建筑中，结构受力构件以墙、柱、梁、板等为主，由于剪力墙结构的刚性结构特点，再加上弯曲型位移曲线使其建筑结构的刚度以及强度均比较好且延展能力突出，结构传力相对均匀，抗倒塌能力强，在高层建筑结构设计中应用也比较广泛。

一般情况下，建筑结构设计中，剪力墙结构体系的建筑，其剪力墙多设置为沿主轴方向进行双向布置的形式，呈矩形、L、T形等，对于多角形平面或者是Y形平面的剪力墙，可以通过沿着三个轴线方向布置的方式进行设置；而正多边形、圆形或者是弧形的平面可以沿着径向、环向进行布置；对于剪力墙结构结构的结构侧向刚度以及剪力墙数量的估算，可以根据建筑结构层数利用相关的经验公式进行估算，以合理进行剪力墙数量设置。

此外，对于剪力墙结构设计，一般要求剪力墙不能过长，对长度较大的剪力墙需要通过设置跨高较大的连梁，将剪力墙划分成若干长度均匀的墙段，同时控制墙段的宽、长比在3以上，长度在8m以内；剪力墙结构抗震设计中，其底部加强范围需要满足高度（从地下室顶板开始计算）以底部两层与墙体总高度1/10值中较大的一个值作为剪力墙底部加强部分的高度值，对于剪力墙结构计算中嵌固端在地下一层底板或有以下位置的情况，其加强部位高度计算需要延伸到嵌固端。

对于剪力墙结构中剪力墙或核心筒墙肢与平面外相交楼面梁刚接的情况，其沿楼面梁轴线所设置的与梁连接的剪力墙，其厚度要在梁截面宽度以上，对剪力墙内设置的暗柱桩，要求暗柱桩的结构高度与剪力墙厚度一致，截面宽度为梁宽与2倍的墙厚之和，通过计算确定的暗柱桩纵向钢筋需要满足建筑结构纵向钢筋的总配筋率要求；暗柱内应设置箍筋，其中三级以上箍筋直径要求在8mm以上，四级与非抗震要求时的箍筋直径需要在6mm以上，并且要大于纵向钢筋直径的1/4值，箍筋间距设置三级以上需要在150mm以上，四级与非抗震条件的箍筋间距为200mm以下。

对于剪力墙墙肢截面高与厚度比在4以下的情况，需要根据框架柱进行截面设计。

1.2 高层住在框架-剪力墙结构设计要点
框架-剪力墙结构中，是通过在框架结构中进行一定数量的剪力墙设置，在增加建筑结构空间布局的灵活性同时，满足其功能需求，框架-剪力墙结构形式在公共建筑中设计应用相对较多，并且较为受欢迎。

框架-剪力墙结构设计一般为双向抗侧力体系形式，建筑结构抗震省设计中，框架-剪力墙结构的两个主轴方向都需要设置剪力墙，并且梁、柱以及剪力墙中线注意尽量重合，同时对框架梁的中线与墙柱中线偏心距要控制在柱宽度的1/4左右，对于剪力墙的布置要保持均匀，对长度较大的剪力墙需要分为双肢墙或者是多肢墙进行布置，墙肢长度控制在8m以内。

此外，框架-剪力墙结构中，剪力墙的设计以周边有梁柱的带边框剪力墙形式为主，保持纵横向剪力墙相连形成L、T或者是口形，以提高框架-剪力墙结构中剪力墙的刚度与抗扭能力，同时剪力墙设置要贯通建筑物全高，墙厚随高度增加逐渐减小，避免刚度突变；对抗震墙的设计需要保持洞口上下对齐，洞边与端柱相距在300mm以上，对于二级及以上抗震墙洞口连梁的跨高比在5以内，同时梁截面高度在400mm以上，长度较大的剪力墙需要使用洞口与连梁进行分割成墙段，墙段宽高比要大于2。

此外，框架剪力墙结构计算中，框架柱与剪力墙平面外的梁可以不予考虑，与剪力墙相交支座需要按照铰接进行计算，边框柱在剪力墙平面内按照墙进行计算，反之按照框架柱进行计算，并且其配筋设计要满足建筑结构的最小配筋率要求，此外，对于二级以上抗震性能的剪力墙，其底部加强部分边框柱需要满足约束边缘构件箍筋与纵向钢筋构造设计的有关要求。

2、高层住宅结构方案比选及经济性分析
高层建筑项目的经济性需要从项目决策以及操作、技术等不同层面进行综合考虑。

对于高层建筑结构合计来讲，决策层面的经济性要求就是建筑项目规划阶段的层数选择、可售比、停车库停车方式、地下室形式及范围、建筑商业形态及周边配套等；而操作层面则是指建筑的结构设计部分，包括建筑单体高宽比、平面形状、大堂结构形式、地下室与设备房的大小、结构等；技术层面主要是建筑设计的施工图结构布置等，包括精细化配筋、剪力墙间距、墙柱比例等。

某高层住宅建设项目是一个包含休闲商业、便民居住等功能的建筑项目，项目建设规划用地面积约为3.8万多平米，地面计容面积约为12万多平米，项目西侧为商业街和居民小区规划区，北侧为学校教育规划区，东、南分别为居民小区和行政办公、商业金融规划区，整个项目的配套建设相对完善，并且各种资源相对优越。

该高层住宅建筑项目规划设计阶段，建筑结构设计为钢筋混凝土结构形式，主要采用了框架-剪力墙和剪力墙结构两种方案，如下图1所示。