浅议住宅的结构设计

刘 鹏1 刘海田2

【摘要】本文阐述了建筑设计中结构构思的重要性，作者从住宅结构设计中通常会存在的问题分析入手，对住宅结构设计中应重点把握的环节进行了详细阐述。

【关键词】建筑设计；多层结构；结构设计

引言

结构设计是整个建筑设计中的重要的环节，。结构设计需要务实，任何一个项目设计都必须要协调好结构的设计。一幢建筑物的设计，如果没有经过全盘正确的概念设计，计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理，也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。

一、住宅结构设计中存在的问题

在实际设计中我们往往发现，结构设计师面对开发商含钢量的要求时往往很头疼，住宅结构设计造价的控制的不理想，究其原因，主要有以下几方面：一是对住宅结构设计重视不足。对于一项建筑工程，科学、合理、实用的结构设计将直接决定其工程成本，然而在实际过程中，开发商往往只过于关注建筑使用功能性，结构设计并未得到应将有的重视，从而造成了建筑在设计前期并未结构设计考虑进去，而只是在后期做局部、片面的含钢量的控制，这样导致的结果必然是住宅结构设计合理性不足，消极的态度使其只能依附于建筑设计，没有统筹兼顾，对于降低成本大为不利。二是设计精细化程度不足。众所周知，要做好设计，必须要花时间仔细推敲，含钢量的控制往往体现在细节上，需要设计师做更精细的设计考虑，才能实现含钢量严格控制的需求。而开发商对设计工期的紧缩，常使得设计师无暇进行更为精细合理的设计。若是可能，应当尽量为设计留出足够的精细化设计的时间，对开发商成本控制及设计质量都是极有利的保证。三是对结构设计是否可行、合理分析不足。有数据显示，对于整体建筑工程费用占1% 的结构设计，可对住宅成本的75%以上产生影响，这一显著比例无疑说明了结构设计是何等重要。然而开发商并未给出应有的重视，仅从一些较为粗浅、宏观的方面考察设计方案，一面想控制含钢量，一面又对结构的合理性置若罔闻，看似不得已的转换层、大跨度等结构形式的使用，其实在前期均可加以分析处理而得以避免，这样做不仅加大工程复杂性，更是大大增加了造价成本。

二、住宅结构设计中应重点把握的环节

在建筑物的方案设计阶段，应重点做好建筑结构的概念设计的正确把握关，应针对不同形式的住宅建筑，掌握各自概念设计中容易疏忽的，且极为重要的要点：

（一）对一般多层砌住宅结构，应按《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）要求做到：优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系：纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处；不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。

（二）对钢筋砼多、高层结构住宅，力求做到：1、结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构，可以设置防震缝，把它分割成各自规则的结构单元，结构布置以少设缝为宜，一旦设缝，则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一；2、框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置，以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力；3、框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态，除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外，还需采取措施，保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。

（三）多层钢结构住宅体系的结构设计要点。多层住宅钢结构体系一般采用纯框架体系，与钢筋混凝土框架体系类似，纵、横方向均为刚接框架，但将梁、柱改为钢梁和钢柱，且大多采用H 型截面，其承载能力及空间刚度均由刚接框架提供，适用于无法设置支撑的建筑物。由于结构采用型钢，故其成为施工速度最快的一种结构形式，采用该种结构体系的钢结构住宅，柱网分布有大跨度和小开间密柱式两类。

1、应用于住宅的大跨度结构，合理利用钢结构的受力特点，充分发挥钢材作用，建筑空间开敞，平面布置灵活，空间可变性较强，但结构构件尺寸随柱网增大而增大。受梁柱体系高跨比的限制，随跨度的增大，结构钢梁的高度也随之增大，通常结构钢梁高跨比为1 ：（15~20）。从结构受力分析的合理性和经济性两方面考虑，用于住宅的大跨度钢结构柱网以6.0~7.2m 为宜。此时结构梁高约300~500mm，按层高2.8m 考虑，立面开窗高度能达1.4m 以上，基本满足住宅规范要求。

2、当建筑设计方案为每一开间均设有柱时，可采用小开间密柱式布置，一般柱距为3~5m，此结构类型因跨度小，梁、柱断面都相对减小，在立面开窗、开门上有较大自由度，由于跨度小，结构梁柱断面和相应的楼板厚度均减小，可减小结构自重，是较为经济的方法。但住宅空间布局受限制较大，难以形成开敞的大空间，建筑空间的可变性仍较弱。

（四）设计中基础处理要明确的重点

当土层有较大起伏时，应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言，从经济的角度考虑，一般不愿意采用长桩的方案，但对于软土层覆盖层厚度较大的楼盘，一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性，同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验，进行多方案比较，最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。

三、从结构计算和构造上应满足的规范要求

（一）从结构计算角度，看结构计算应注意的问题：

1、避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符，基础底板上多算或少算土重。

2、底框砌体结构验算时就应注意：①底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构，对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响，通常对底层地震剪力乘以1.2-1.5 的增大系数。②底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙，应采用双保险的方法，抗震墙承担全部剪力，框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时，框架不折减，抗震墙折减到弹性刚度的20%-30%。③应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。

3、避免楼板计算中不正确方法。①连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替。②双向板查表计算时，不能忽略材料泊松比的影响，否则，由于跨中弯矩未进行调整，将使计算值偏小。

4、以电算结果的正确性不能作出鸽蝗评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算，如何对计算结果进行分析、评价，是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断，根据其正确与否，决定能否作为施工图设计的依据。

（二）从构造角度看应注意的问题：

1、注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性，又必须满足最小配筋的要求。

2、严格按照规范要求，保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度，材料选用也必须满足强度要求。

3、为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂，必须采取有效的通风融热措施。

4、按抗震构造要求设置的构造柱，应在整个建筑物高度内上下对准贯通，上至女儿墙压顶，下至浅于500 毫米基础圈梁，或伸入室外地面以下500 毫米，构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。

四、结束语

综上所述，通过分析可以加强结构设计人员对常见结构设计理解，提高结构设计能力，使住宅的结构设计工作做行更安全、更合理。__