小高层住宅结构概念设计分析

小高层住宅结构概念设计分析

摘要：十八大中提出城市化进程的发展速度要满足社会发展的需求，越来越多的农村人口将会涌入城市，土地资源急剧减少就成为了城市化进程急需解决的问题，为此小高层住宅可在缓解用地压力方面发挥自己的优势。小高层住宅结构概念设计存在于结构设计师对各种备选方案进行选择的过程中，此过程所要处理的问题也是五花八门，要根据不同的问题进行不同的分析。

关键字：结构体系、概念设计、原因、荷载、局部、使用性能、原则、阐述、系统、突变、地震作用、安全系数、刚重比、特征、共同作用

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

在进行小高层住宅结构设计时，需根据住宅建造地点、平立面体型、层数因素，在满足结构安全性、耐久性、舒适性要求的前提下选用合理的结构体系来进行设计。为保证小高层住宅结构安全性、降低建造成本，应该严格按照规范要求进行设计。首先介绍下小高层住宅结构概念设计的过程：设计人员在结构选型、结构布置、分析计算、截面设计过程中，会遇到细部处理的种种问题，此时设计人员会分析各个类型的原因并结合建筑工程结构设计的一般规律，以获得正确、方便、可靠的处理方法。概念设计与传统设计有很多不同之处，即使建筑物布置方案与所受荷载作用相同，也会有不同的分析方法。由于不同的设计人员会有不同的设计思想，在局部处理方面，也会有不同的处理方式。强调概念设计的重要性，意在要

求建筑和结构工程师在建筑以及结构设计过程中重视规范、规程有关结构概念设计的各项规定。工程设计不能沉陷于单纯计算的误区，对于结构不规则、整体性较差的工程，只凭借现行一般的设计思想和水平，很难保证小高层住宅结构的安全性以。

小高层住宅结构的概念设计可分为两大类，一是构造性概念设计，二是整体性概念设计。构造性概念设计应该秉承结构设计的“四强四弱”原则，为把结构建设成为一个优良的抗震、抗风系统，需要在施工图阶段进一步加强结构的构造措施。整体性概念设计是把整体结构空间系统简化为杆件连接系统，结合荷载以及系统的几何体系，分析并计算每一部位的受力状态。举一个例子加以阐述，比如说将整个系统视作一个刚体，那么可以求出底层以及基础的承载力。把系统分割成许多子系统，计算杆件受力的受力情况，这样就可以求出楼层梁板的内力。

小高层住宅结构的规则性以及均匀性

小高层住宅结构的平面布置应该是简单、规则、对称的布置方式，只有这样，结构在不确定因素作用下，才会有直接和明确的传力路径。小高层住宅结构的规则性主要包括平面、立面是否规则。均匀性主要是指平面、立面结构构件的布置以及刚度分布是否均匀，是否合理。结构的薄弱部分容易产生过多、过于集中荷载超限等问题，会影响结构的使用安全。所以小高层住宅结构的布置，应避免刚度、传力路径、承载能力的突变。平面规则、结构布置均匀的小高层住宅能够使各子结构重新分布内力，有利于防止薄弱的结构过度变

形，造成安全隐患。

小高层住宅结构设计的控制目标

在外部力量作用下，地震作用对小高层住宅结构影响最大。下面通过地震作用对小高层住宅结构的影响，介绍结构设计的控制目标。水平地震的作用是双向的，结构布置应使结构能够抵抗任意方向的地震作用。在一般情况下，应使结构沿平面两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。风荷载以及地震作用下水平位移的极限值是判断结构抗震是否达标的主要标准。在结构的震动变形、自振周期、地震作用、风荷载、雪荷载影响下，建筑物底部所受剪力以及总弯矩是否在可控范围之内，是建筑物是否安全的判别标准。有些设计人员为增加结构安全性，会过大增加构件截面尺寸，超量配筋，加大安全系数，这种做法不能在根本上提高结构安全性，有可能会造成脆性破坏，也会大量浪费材料，造成工程成本大幅度提高。小高层住宅结构的刚度选择既要减少地震作用的影响，也要避免结构变形超过限值。结构应具有足够的抗扭刚度以及抵抗扭转振动的能力。现有的抗震设计中没有考虑地震在地面运动的扭转分量，所以在概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度以及抵抗扭转振动的能力。若是考虑的结构刚度过低，在荷载超负荷作用下，结构变形过大，轻者影响使用功能，重者结构破坏，殃及人民的生命、财产安全。建议对小高层住宅刚度取值μ/h=1/2500～1/3500,刚重比控制在10至15之间，周期约为层数的0.06～0.08倍之间。在结构扭转的控制方面，考虑到偶然偏心影响，楼层竖向构件的最大水平位

移、层间平均位移比值应小于该住宅层高度的1.2倍，也应小于住宅层高度平均值的1.5倍，对于住宅的顶层可以不用考虑。

3、小高层住宅结构的整体性

小高层住宅结构的楼盖可以视作水平隔板，他不仅可以将惯性力聚集并传递给各个竖向抗侧力子结构，还可以使这些子结构能够共同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀、布置复杂或者抗侧力子结构水平变形特征不相同时，整个结构需要依靠楼盖来使抗侧力的子结构共同工作，所以小高层住宅结构的楼盖具有非常重要的作用。

4、小高层住宅结构剪力墙设计

小高层住宅的剪力墙结构具有侧向刚度大，结构整体性优越、抗侧力性能佳，另外空间内没有过多的梁柱等影响空间布置的构件，所以空间布置比较容易、比较方便。剪力墙的受力、变形特征，类似框剪结构，但相对于框剪结构，剪力墙在房间内部布置、刚度分配方面更加合理，所以在小高层住宅设计中比较常见。下面介绍剪力墙的布置：剪力墙的布置应该均匀合理，整个建筑物的质心与刚心应该趋向于重合，且两向的刚重比数值相差不大。剪力墙特点是平面内刚度以及承载力都很大，但平面外相反。当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩产生，所以当楼面主梁搁置在剪力墙时，应在剪力墙相应位置增设暗柱。

构造措施中的概念设计

通过以往震害情况以及其他工程质量事故的分析，发现在结构设

计中计算分析只能保证建筑物在地震、静力荷载作用下整体安全性，但是很难避免不确定外力对结构局部造成的破坏。建筑物附属部分以及墙体倒塌等现象，都表明简单的计算不能满足工程的安全需求，基于此种原因，在小高层住宅结构设计中，应多考虑一些必要的构造措施。

根据小高层住宅的建造地点、平立面体形、层数等因素，在满足结构安全性、使用性、耐久性与舒适性等要求的前提下采用合理的结构体系。设计人员要严格按照设计规范要求，在满足结构安全前提下，尽量优化设计方案，节省工程成本。

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