关键词：高层住宅；剪力墙结构；优化设计；技术措施：钢筋用量
中图分类号：TU318
文献标识码：B
文章编号：1008-0422（2013）10-0131-03
1 前言
近年来，随着国家集约化节地政策的贯彻落实，高容积率的高层住宅商品房在全国遍地开花，而剪力墙结构体系是高层住宅中最主要的结构形式。建设“资源节约、环境友好”的两型社会，建筑节能、节材已成为全社会的共识。做好结构优化设计，即在确保结构安全及建筑使用功能的前提下，做到技术可行、经济合理、节约钢筋用量，受到了业主方、设计方的普遍重视，这也是结构工程师的责任。
以下结合笔者主设完成的福林小区高层住宅楼这一工程实例，探讨剪力墙结构的优化设计、节约钢筋用量的主要技术措施。
2 荷载计算正确是优化设计的基础
2.1荷载计算、折减要正确无误
恒、活荷载的计算是否正确，关系到建筑物的结构安全，以及钢筋用量是否节约，必须认真对待。荷载的计算要做到不漏算、不多算。恒荷载应按选用的建筑材料、构造大样详细计算，活荷载应按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012（简称荷载规范）取值，不要擅自放大。
考虑风荷载作用时，需严格执行荷载规范对风压高度变化系数这项最主要影响因素的规定。风压高度变化系数按地面粗糙度的类别取值，在其它情况相同、仅地面粗糙度类别不同时，其风压高度变化系数取值也有很大区别。因此，根据建设场地实际情况，确定地面粗糙度类别尤为重要，一般城市市区有密集建筑群，其地面粗糙度为C类。
对于荷载规范中第5.1.2条折减的项目，应严格按所列各项系数予以折减。地下室顶板上的消防车活荷载标准值很大，但出现概率小、作用时间短，应考虑覆土厚度影响按荷载规范附录B进行折减，设计基础时可不考虑消防车活荷载作用。
2.2荷载清理需精心
门窗洞口、围护墙顶部的结构梁高度范围，其墙体荷载可以扣除，不是按建筑层高计算墙体荷载，而是按墙体净高计算墙体荷载。
2.3围护墙体选用轻质材料
围护墙体尽可能选用轻质、节能的墙体材料，如加气混凝土砌块，以减轻荷载、减小地震作用，降低结构梁、剪力墙以及基础的造价。
3 设计参数取值正确是优化设计的前提
中国建筑科学研究院开发的PKPM系列软件，是目前设计院应用较为广泛的结构计算软件。该软件中部分设计参数，需要用户根据规范规定选用，这些设计参数的确定影响着结构优化设计的效果、钢筋用量的水平。因此，只有弄清楚每个参数的内涵，才能正确地选用。
3.1地震信息
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）（简称高规）第4.3.2条规定，质量与刚度分布明显不对称的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其它情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响。高规第4.3.3条规定，计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。按此规定，偶然偏心和双向地震不同时考虑。
由于考虑双向地震作用比考虑单向地震作用的计算地震力大，结构设计的关键是对质量与刚度分布规则性的判断，以确定结构计算是考虑双向地震作用还是单向地震作用。根据初步试算结果，当楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值大于1.2较多时（例如，对于一般A级高度的高层建筑结构，该比值大于1.4时），则可认为该结构的质量与刚度分布明显不对称、结构扭转比较明显，计算时需要考虑双向地震作用；否则，计算时只需考虑单向地震作用（考虑偶然偏心影响）。
3.2周期折减系数
高规第4.3.17条规定了剪力墙结构的周期折减系数为0.8-1.0。周期折减系数应根据填充墙的实际情况来选择，对于剪力墙结构，砌体填充墙数量较少，其刚度远小于钢筋混凝土剪力墙的刚度：工程实测结果表明，建筑物实测周期短于计算周期，但是比较接近，故剪力墙结构的周期折减系数取值不宜太小。如果对周期折减系数予以盲目折减。势必造成结构刚度过大、吸收的地震力增大，导致剪力墙计算配筋量也随之增大。
3.3梁弯矩放大系数
PKPM软件中的SATWE模块，已经考虑了楼面活荷载不利布置引起的结构内力增大，故“梁弯矩放大系数项”不必填人大于1的值进行再次放大。如填人大于1的放大系数，SATWE是正、负弯矩同时再次放大。相应地，结构梁的上、下部计算配筋值均增大，这实际上是不必要的浪费。
4 结构布置合理是优化设计的核心内容
在满足建筑功能要求的前提下设计出合理的结构布置，是结构工程师进行结构优化设计的最核心内容。如果一栋建筑物的钢筋用量尽管很节省，但结构布置不能满足建筑功能的要求，则该结构设计绝对的称不上是优化设计。
对于高层住宅剪力墙结构，其剪力墙及边缘构件的钢筋用量一般超过总用量的50%，剪力墙布置的优劣直接关系到整个结构的经济指标，剪力墙布置是结构布置进行优化的最主要对象。
4.1剪力墙布置
对于高层住宅剪力墙结构，其剪力墙优化布置的基本原则是：尽量采用减少剪力墙数量的大开间方式；在布置剪力墙的同时，应同时考虑尽量减少边缘构件；要按照“规则、均匀、对称、分散、周边”的要求，以期通过布置较少的剪力墙，而使结构获得满足规范要求的承重、抗侧以及抗扭刚度。
4.1.1多布置均匀长肢剪力墙，尽量避免布置短肢剪力墙
在保证承受水平及竖向荷载的前提下，剪力墙布置应尽量采用大开间方式，要避免在较小的间距内布置剪力墙。要通过布置均匀长肢剪力墙，来减少剪力墙墙肢数量。因短肢剪力墙的竖向钢筋是按全截面计算配筋率，它比一般剪力墙的钢筋用量要多，故要避免布置短肢剪力墙。通过采取以上措施，可以减少剪力墙墙肢、边缘构件的数量，节约剪力墙、边缘构件的钢筋用量。需要特别注意一个问题：在一个结构单元中，应避免布置个别长度特别长的剪力墙墙肢，以避免该墙肢承担的地震力占总地震力的比重特别大，防止因应力集中而破坏。
4.1.2剪力墙宜为L形、T形，简化边缘构件形状
结构布置合理的结构，其剪力墙边缘构件的配筋一般是构造配筋、不是计算配筋值（即一般情况下，计算配筋量比构造配筋量数值小），而构造配筋量与边缘构件截面的面积有着线性比例关系。边缘构件截面形状的确定与剪力墙布置有着密切的关系，由于在剪力墙转折处必须设置边缘构件，因此一定要密切配合建筑专业的户型设计，要考虑到剪力墙连续转折、以及小墙垛布置对边缘构件的影响，剪力墙的布置要尽可能为带翼缘的L形、T形，避免布置复杂形状多次转折墙肢，从而达到简化边缘构件形状，避免设置尺寸较大的边缘构件。通过以上措施达到结构优化、节约边缘构件钢筋用量的目标。
4.1.3加强周边，弱化中部
剪力墙的布置要“规则、均匀、对称、分散、周边”。在建筑物中部宜减少剪力墙的布置数量；剪力墙应尽可能布置在建筑物周边位置，同时利用外周窗台设置高连梁以加强刚度。这样既有利于提高结构的抗侧、抗扭刚度，又有利于控制位移比。
4.1.4结构梁应双向连续
建筑物两个方向的剪力墙，均应通过设置连续的框架梁或连梁，形成双向抗风、抗震结构，避免独立墙肢出现，这有利于增强结构的整体抗侧刚度，可以用数量较少的剪力墙来满足层间位移角限值要求。
4.2梁、板布置
在结构梁布置时，应保证梁的传力路径简单而明确，避免多重次梁传力的情况，这样有利于抗震。当跨度较小（例如3.0m以内）的板上有轻质隔墙时，该位置可不设置梁，而采用在板内设置加强筋的措施予以解决，这样能够避免因设置梁而导致受力复杂、构造配筋增多的情况。对于住宅楼这类剪力墙结构，其梁的跨度一般比较小。不需设置高度太高的梁，因梁高度越高混凝土用量越大、构造配筋越多。
对于高层住宅楼，其活荷载标准值不大，故除客厅等跨度相对较大的板、以及异形板外，其它绝大多数结构板均为构造配筋，楼板的厚度就决定了楼板钢筋用量的大小，楼板厚度一般按挠度、裂缝、以及板内穿管的要求取值即可，不必过厚。
5 构造措施适度是优化设计的关键一环
规范对结构构件的构造措施有具体规定，它对保证结构的安全性起了重要作用。在实际的结构设计中，采取的构造措施要适度，擅自提高标准是没有必要的。
5.1剪力墙构造配筋
除顶层剪力墙外墙等受温度应力影响较大的区域，该部位为减少混凝土收缩及温度应力引起的裂缝，应加大分布钢筋的配筋量以外，楼层剪力墙的配筋计算结果一般为构造配筋，此时只需根据剪力墙厚度，选配符合规范规定的构造配筋即可。
根据前文所述，剪力墙边缘构件一般是构造配筋。边缘构件的纵向钢筋，如果采用等直径的配筋方式，会导致实际配筋比构造要求的配筋量大很多。可以参照框架柱的配筋方式，即在边缘构件的角部及转折部位配置直径相对较大的钢筋，而在中部配置直径相对较小的钢筋。采用该配筋方式，是钢筋用量比较节约的方式。
5.2梁构造配筋
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（简称砼规）第9.2.13条规定，当梁的腹板高度hw不小于450mm时，在梁的两个侧面应沿梁高度配置间距不大于200的纵向构造腰筋，每侧配筋截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%。配置构造腰筋主要是为了防止梁侧面产生垂直于梁轴线的收缩裂缝。目前很多结构工程师，不论梁宽多少均采用直径φ12的腰筋。对于住宅楼这类剪力墙结构，常采用梁宽200的梁，如腰筋间距取200，则直径φ8的钢筋就能满足要求，则相应地可以节省一些钢筋。比较简便可行的做法是根据梁的宽度，按照规范规定的构造腰筋间距、配筋率，再反算腰筋直径。这样既符合规定要求，又节约钢筋用量。
5.3板构造配筋
除屋面板等受温度影响较大部位，需在结构板上部配置构造钢筋外，其它部位结构板的上部钢筋，按砼规第9.1.7条规定，采用分离式配筋，上部钢筋在跨中予以截断。
砼规第8.5.1条规定的最小配筋率是针对纵向受力钢筋而言的。对于简支边上部筋配置φ8@200即可满足该规范第9.1.6条规定。当结构板厚度相对较大时，对简支边的上部筋采用构造配筋，可以节约钢筋用量。
6 采用高强钢筋是优化设计的最直接手段
根据砼规第4.2.3条，HRB400、HRB335、HPB300级钢筋强度设计值分别为360N/mm2、300N/mm2、270N/mm2。HRB400级钢筋比HRB335级钢筋强度提高了20%，HRB400级钢筋比HPB300级钢筋强度提高更多、达33%。从以上简单对比可以看出，在其它措施相同的情况下，采用HRB400级高强钢筋，就能获得较为经济的钢筋用量，它是结构优化设计的最直接手段。
7 工程实例分析一福林小区高层住宅楼
2012年12月，福林小区住宅楼获国家林业局优秀设计一等奖。
7.1工程概况
福林小区住宅楼位于长沙市城南中路。该工程包括3栋住宅楼、1栋公寓楼、1栋勘察设计业务楼。该工程的实物效果图见图1（1号栋居于图1左边）。
本文以1号栋为例说明有关设计情况，1号栋标准层结构平面示意图见图2。
1号栋为地下二层甲六级人防地下室、地上三十四层，一层层高3.6m、二-三十四层层高2.8m，建筑总高度为96.0m，属于A级高度的高层建筑物；建筑结构使用年限为50年，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，地震分组为第一组，抗震设防类别为标准设防（丙）类，场地类别为Ⅱ类，多遇地震的水平地震影响系数最大值为0.04，特征周期值为0.35s；基本风压为0.39kN/m2（按50年一遇提高1.1倍取用），地面粗糙度类别为C类；活荷载按荷载规范取值、等效静荷载按人防规范取值，围护墙采用加气混凝土砌块；结构安全等级为二级。
采用现浇剪力墙结构体系，剪力墙的抗震等级为三级，1-3层为底部加强部位；采用人工挖孔桩基础。
剪力墙的混凝土强度等级：地下室及1-8层为C45。9-16层为C40，17-24层为C35，25层及以上为C30；梁、板的混凝土强度等级：地下室及1-8层为C35，其它为C30。钢筋选用HRB400级钢筋。
通过薄弱部位设置结构拉板，并经结构计算调整，各项计算指标均能满足高规对A级高度的高层建筑结构的规定。
7.2经济分析
福林小区住宅楼遵循上述优化原则进行结构设计，其1号栋混凝土用量为0.34m3/m2，钢筋用量为38.7kg/m2（注：不含非结构构件钢筋用量，面积按实际楼板面积计算）。
在钢筋用量的构成中，剪力墙及边缘构件的钢筋用量占总用量的比重较大，其中底部加强区为59.3%，非底部加强区为54.7%。因此，在设计中，应注意剪力墙布置，减少不必要边缘构件，尤其在剪力墙、边缘构件的配筋设计中，不要随意增加配筋量。
8 结语
8.1高层住宅楼剪力墙结构的优化设计，不局限于以上所讨论的方面，例如还有基础等的优化。任何建筑物都可能有比较经济的结构优化设计方案。所以，真正的优化应是全过程的，需要各专业的密切配台。只有根据具体工程情况，经过多次“试算-调整”、反复比较，才能达到结构设计优化、节约钢筋用量的目标。
关键词: 住宅；结构设计
Abstract：The high-rise residential structure the rationality of the design of building related to safety, and engineering cost, let the housing have higher price. Based on many years of work experience, and to the structure design of the residential buildings are discussed.
Keywords: residential; Structure design
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
前言
高层住宅分别有框架结构、异形柱框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、短肢剪力墙结构几种结构形式。其设计是一项繁重而又责任重大的工作,它直接影响到建筑物的安全适用、经济和合理性。但在实际设计工作中,住宅结构设计人员常常会发生种种概念和方法上的差错，造成结构的安全系数的降低。
1、工程概况
某建筑工程占地面积22161m2,总建筑面积68740m2。主要包括南北两排高级住宅综合楼和东西两侧公建。南侧住宅综合楼(B～G座)地上8层,北侧住宅综合楼(J～R座) 地上8～10层。南北住宅综合楼均为剪力墙结构,南楼局部设有框支梁。东侧公建(H 座)地上2层,为高配套商业用房,框架结构；西侧公建(A座)地上4层,为文化娱乐、健身中心,框架结构。南北住宅综合楼均设有两层地下室,南楼地下2层战时为六级人防物资库、平时为汽车库,北楼地下2层为设备用房,南北楼地下1层均为自行车库。南北住宅综合楼中间局部设有地下室,位于地下2层,为单纯汽车库,其西侧局部从地下2层至地面为游泳池,框架结构(局部含有剪力墙)。
两栋住宅综合楼中间地面拟建社区公园,有假山、音乐喷泉、热带树木、草坪、健身器材、夜景照明等。工程地下2层及首层平面如图1、图2所示。
图1 地下2层结构平面图
图2 首层结构平面
2、工程特点
本工程整体设计思路要求典雅、高级、舒适。建筑立面风格追求欧式古典主义,平面布置讲究高度灵活性,可以居住、办公。为追求大尺度,部分户型房间开间达到12.8m,进深达到14.7m。户型建筑面积在200～500m2,顶层带跃层。由于开发商要求功能多样化、适应性强、个性鲜明,使得建筑设计平面与立面复杂、多变。所以与一般工程相比,本工程有鲜明特点,结构设计不利因素相对集中,体系相对复杂,给结构设计带来了很大难度,其结构特点具体体现在以下几个方面:
(1)高差悬殊(住宅综合楼与汽车库高差达8～11层)；
(2)超长混凝土结构(地下2层建筑长度达177m)；
(3)大跨度楼板(最大板跨12.8m)；
(4)错层集中(两个部位剪力墙两侧层高分别为218m、3.0m,楼板层层交错设置)；
(5)不规则坡屋顶(四坡屋项带老虎窗)，
(6)部分剪力墙不能直接落在基础上(主要为南楼折线形外墙)。另外,本工程部分地下室设有人防层、游泳
池。
3、技术措施
缘于本工程复杂性,经过反复论证、综合分析比较,确定设计原则如下:
住宅整体结构采用剪力墙体系,墙体厚度为300mm到顶,局部楼电梯间处墙厚200mm,以提高结构整体性以及抗侧移刚度,并可以满足“新规范”对剪力墙厚度的要求。
楼板采用大板块现浇预应力混凝土结构。
针对该工程结构特点,具体技术措施如下:
（1）高差悬殊问题
设置两道沉降缝将南北住宅综合楼与中间地下汽车库完全脱开,沉降缝宽度为100mm,缝内用粗砂填实。具置详见图1地下2层结构平面图。
（2）结构超长问题
从地下1层开始设置伸缩缝将南北住宅综合楼分成若干单体,缝宽100mm。仍然超长的设置伸缩后浇带,后浇带宽800mm,主体结构施工完后两个月用高一强度等级混凝土并加适量微膨胀剂浇灌,附加温度钢筋,加强施工养护,以解决混凝土结构超长问题。具置详见图2。
（3）大跨度楼板问题
本工程结构最大板块跨度为12.8m×14.7m,根据工程经验确定板厚为280mm。先采用普通混凝土结构经过详细计算,在较大配筋率(0.65%)情况下承载力极限状态可以满足,混凝土相对受压区高度ξ(0.14)不超限。但是正常使用极限状态下裂缝宽度验算为ωmax=0.35mm,超过限值ωlim=0.3mm；板块最大挠度为f=0.0698m,远远超出限值[f]=0.043m,无法满足正常使用极限状态下裂缝宽度与挠度验算的要求。
经分析比较,认为配置预应力钢筋是比较合理的,配筋率比较经济,挠度和裂缝问题均能很好解决,并可达到建筑上灵活设置隔墙、家庭办公等要求。另外,在板块上部中间部位增设温度钢筋,以提高楼板抗变形能力。
（4）楼板错层问题
由于开发商特殊要求,本工程两个部位出现错层集中现象,剪力墙两侧层高分别为218m、310m,具体为Q、R座中间墙,J、K座中间墙。这样使得楼板层层交错,而且错层部位楼板高差不一致,如图3 所示。
图3 楼板错层示意
由于楼板起到传递和分配水平力的作用,楼板错层造成局部应力集中和剪力墙平面外、平面内短墙受弯等情况,对结构十分不利。
5、地基基础
根据本工程详细“地勘”报告,地基持力层为第四纪沉积粘质粉土、砂质粉土④层,地基承载力标准值综合取值为fk=160kPa,地下水近3～5年最高水位为自然地面下3m。
根据地基承载力标准值经深度修正已达到f=260kPa(基础埋深为自然地面下9m),以层数较多的北楼为代表,结构竖向力标准值(D+L)为246kPa,地基承载力完全可以满足要求,采用天然地基没有问题。地下室抗浮验算也无问题。中间地下汽车库采用上反肋梁式筏形基础,底板厚500mm,基础梁800mm×1200mm；南楼亦采用上反肋梁式筏形基础,底板厚1000mm,基础梁800mm×1200mm；北楼采用平板式筏形基础,沿墙体做暗梁,底板厚1000mm。
南北楼基础底板系根据板格跨度及施工方便,综合考虑统一确定厚度为1000mm。
基础亦在适当位置设置伸缩后浇带,具置同上部结构,详见图1地下2层结构平面图。
6、结束语
关键词：住宅大楼；越长结构；大跨度楼板；楼板错层；坡屋面；框支梁
Abstract: with the continuous development of society, the people to demand more and more residential structure, this paper is a residential complex building of engineering structure characteristics unfavorable factors to take corresponding technical measures, and analysis and reference.
Keywords: residential buildings; More long structure; Big span floor; Floor wrong layer; Slo spring Box a beam
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 工程简介
该工程占地面积22161m2 ,总建筑面积68740m2 。主要包括南北两排高级住宅综合楼和东西两侧公建。南侧住宅综合楼(B～G座) 地上8 层,北侧住宅综合楼(J～R 座) 地上8～10 层。南北住宅综合楼均为剪力墙结构,南楼局部设有框支梁。东侧公建(H 座) 地上2 层,为高配套商业用房,框架结构;西侧公建(A 座) 地上4 层,为文化娱乐、健身中心,框架结构。南北住宅综合楼均设有两层地下室,南楼地下2层战时为六级人防物资库、平时为汽车库,北楼地下2 层为设备用房,南北楼地下1 层均为自行车库。南北住宅综合楼中间局部设有地下室,位于地下2 层,为单纯汽车库,其西侧局部从地下2 层至地面为游泳池,框架结构(局部含有剪力墙) 。两栋住宅综合楼中间地面拟建社区公园,有假山、音乐喷泉、热带树木、草坪、健身器材、夜景照明等。
2 结构特点
本工程整体设计思路要求典雅、高级、舒适。建筑立面风格追求欧式古典主义,平面布置讲究高度灵活性,可以居住、办公。为追求大尺度,部分户型房间开间达到12.8m ,进深达到14.7m。户型建筑面积在200～500m2 ,顶层带跃层。
由于开发商要求功能多样化、适应性强、个性鲜明,使得建筑设计平面与立面复杂、多变。所以与一般工程相比,本工程有鲜明特点,结构设计不利因素相对集中,体系相对复杂,给结构设计带来了很大难度,其结构特点具体体现在以下几个方面:
1) 高差悬殊(住宅综合楼与汽车库高差达8～11 层) ;
2) 超长混凝土结构(地下2 层建筑长度达177m) ;
3) 大跨度楼板(最大板跨12.8m) ;
4) 错层集中(两个部位剪力墙两侧层高分别为2.8m、3. 0m ,楼板层层交错设置) ;
5) 不规则坡屋顶(四坡屋项带老虎窗) ;
6) 部分剪力墙不能直接落在基础上(主要为南楼折线形外墙) 。
另外,本工程部分地下室设有人防层、游泳池。
3 技术施工
本工程复杂性,经过反复论证、综合分析比较,确定设计原则如下:
住宅整体结构采用剪力墙体系,墙体厚度为300mm 到顶,局部楼电梯间处墙厚200mm ,以提高结构整体性以及抗侧移刚度,并可以满足“新规范”对剪力墙厚度的要求。楼板采用大板块现浇预应力混凝土结构。针对该工程结构特点,具体技术措施如下:
1) 高差悬殊问题
设置两道沉降缝将南北住宅综合楼与中间地下汽车库完全脱开,沉降缝宽度为100mm ,缝内用粗砂填实。
2) 结构超长问题
从地下1 层开始设置伸缩缝将南北住宅综合楼分成若干单体,缝宽100mm。仍然超长的设置伸缩后浇带,后浇带宽800mm ,主体结构施工完后两个月用高一强度等级混凝土并加适量微膨胀剂浇灌,附加温度钢筋,加强施工养护,以解决混凝土结构超长问题。
3) 大跨度楼板问题
本工程结构最大板块跨度为12.8m ×14.7m ,根据工程经验确定板厚为280mm。先采用普通混凝土结构经过详细计算,在较大配筋率(0.65 %) 情况下承载力极限状态可以满足,混凝土相对受压区高度ξ(0.14) 不超限。但是正常使用极限状态下裂缝宽度验算为ωmax = 0.35mm ,超过限值ωlim =0.3mm;板块最大挠度为f = 0.0698m ,远远超出限值[ f ] =0.043m ,无法满足正常使用极限状态下裂缝宽度与挠度验算的要求。
4) 楼板错层问题
由于开发商特殊要求,本工程两个部位出现错层集中现象,剪力墙两侧层高分别为2.8m、3.0m ,具体为Q、R 座中间墙,J 、K座中间墙。这样使得楼板层层交错,而且错层部位楼板高差不一致。
具体处理措施为:加强错层部位剪力墙厚度,将该部位剪力墙厚度调整为400mm ,以提高剪力墙平面外刚度;剪力墙抗震等级提高一级,剪力墙分布钢筋配筋率提高到0.5 % ,并适当增加暗柱数量和配筋等。
在结构计算上采用弹性楼板假定。
5) 坡屋面问题
由于建筑立面要求,屋顶做成不规则坡屋面形式,水平跨度都在10～12.8m左右。下部为300mm 厚剪力墙结构,用层高限制,无法设置托柱梁,更不宜在屋脊交点位置楼板上设置立柱,形成不了框架结构,所以这种不规则坡屋面给结构设计造成很大困难。经过多种结构形式的比较分析、反复试算,确定采用空间刚架方案来解决,即在屋顶沿屋脊位置、窗间墙位置设置斜柱,柱截面高度与墙厚相等为300mm,柱截面宽度确定为600mm,并在屋顶部设置水平拉梁以构成空间刚架。
6) 框支梁问题
由于南楼地下2 层出挑部分为汽车库,采用大柱网框架结构布置。住宅部分从地下1 层开始,其部分外墙(南侧外墙) 不能落到基础上,而且外墙沿几条轴线布置,走向形成折线外形。轴线间距在各个部位不等,大部分为2 000mm。结构处理方法为采用框支托梁形式,把整个折线形外墙托起,以承担竖向荷载并传递水平地震力。经计算采用1000mm 高度没有问题,宽度各个部位有所不同,大部分为2500mm。
4 结构计算
本建筑抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为8°,场地土类别为Ⅱ类,住宅部分框架、剪力墙抗震等级均为二级,框支框架抗震等级提高为一级,单纯地下车库部分抗震等级确定为三级。采用中国建筑科学研究院PKPM 工程部编写的《SATWE》程序计算。由于主体结构在地下2 层开始采用沉降缝全部断开,分成了三个部分,其中汽车库仅设置于地下2 层,南北住宅综合楼地上层数较多,较为典型,尤以南楼具有代表性,现将南楼一部分(BCDE 座) 结构整体计算情况简单介绍如下:
1) 地震作用下层间位移角曲线
a - X 方向最大层间位移角= 1/1 821 ;
b - Y 方向最大层间位移角= 1/3 210
图1 X 、Y 方向最大层间位移角曲线
2) 地震作用下最大反应力曲线
3) 地震作用下结构周期周期如表1。
表1 地震作用下的结构周期
图2 X 、Y 方向最大楼层反应力曲线ƒ
a - x 方向;b - y 方向
图3 质心振动
地震力Q0 X = 32 216kN ,Q0 Y = 36 014kN
剪重力Q0 X/Ge = 13.74 % ,Q0 Y/Ge = 15.36 %
最大层间位移= 1/1 821
轴压比μ:绝大部分剪力墙轴压比μ≈0 ,个别小墙肢最大轴压比μ= 0.23。
框架梁、柱、剪力墙、连梁配筋均无超筋情况,从整体计算结果看,本工程结构布置比较合理。
5 地基基础
本工程由中国建筑科学研究院地质勘察公司提供详细“地勘”报告,地基持力层为第四纪沉积粘质粉土、砂质粉土④层,地基承载力标准值综合取值为f k = 160kPa ,地下水近3～5年最高水位为自然地面下3m。
中间地下汽车库采用上反肋梁式筏形基础, 底板厚500mm ,基础梁800mm ×1200mm;南楼亦采用上反肋梁式筏形基础,底板厚1 000mm ,基础梁800mm×1200mm;北楼采用平板式筏形基础,沿墙体做暗梁,底板厚1000mm。南北楼基础底板系根据板格跨度及施工方便,综合考虑统一确定厚度为1000mm。基础亦在适当位置设置伸缩后浇带,具置同上部结构。
6 结束语
房屋建筑从不同的角度可以进行不同的分类。
1、按建筑物使用性质分类：⑴居住建筑、⑵公共建筑、⑶工业建筑、⑷农业建筑
民用建筑：居住建筑和公共建筑通常又被称为民用建筑。
2、按建筑物（住宅）的层数分类
⑴、平房建筑：1层 ⑵、多层建筑：2～6层
⑶、小高层建筑：7～9层 ⑷、高层建筑：10层以上
3、按建筑结构分类
建筑结构：指建筑物中由承重构件（基础、墙体、柱、梁、楼板、屋架等）组成的体系。
⑴、砖木结构
描述：这类建筑物的主要承重构件是用砖、木做成。其中，竖向承重构件的墙体和柱采用砖砌，水平承重构件的楼板、屋架采用木材。
特点：层数较低，一般在3层以下。1949年以前建造的城镇居民住宅，20世纪50～60年代代建造的民用房屋和简易房屋，大多为这种结构。
⑵、砖混结构
描述：这类建筑物的竖向承重构件采用砖墙或砖柱，水平承重构件采用钢筋混凝土楼板、屋顶板，其中也包括少量的屋顶采用木屋架。
特点：建造层数一般在6层以下，造价较低，但抗震性能较差，开间和进深的尺寸及层高都受到一定的限制。所以，这类建筑物正逐步被钢筋混凝土结构的建筑物所替代。
⑶、钢筋混凝土结构
描述：承重构件如梁、板、柱、墙（剪力墙）、屋架等，是由钢筋和混凝土两大材料构成。其围护构件如外墙、隔墙等，是由轻质砖或其他砌体做成。
特点：结构适应性强抗震性能好，耐用年限较长。
⑷、钢结构
描述：主要承重构件均是用钢材制成。
特点：建造成本较高，多用于高层公共建筑和跨度大的工业建筑，如体育馆、影剧院、跨度大的工业厂房
4、按建筑施工方法分类：
⑴ 现浇、现砌式建筑：建筑物的主要承重构件均是在施工现场浇筑和砌筑而成。
⑵ 预制、装配式建筑：建筑物主要承重构件在加工厂制成预制构件，在施工现场进行装配而成。
⑶ 部分现浇现砌、部分装配式建筑：这种建筑物的一部分构件（如墙体）是在施工现场浇筑或砌筑而成，一部分构件（如楼板、楼梯）是采用在加工厂制成的预制构件。
二、建筑物的组成：
幢建筑物一般是由基础、墙体（或柱）、楼地层（或梁）、楼梯、屋顶、门窗等六大部分组成。
基础：是建筑物地面以下的承重构件，它支撑着其上部建筑物的全部荷载，并将这些荷载及自重传给下面的地基。地基不是建筑物的组成部分，是基础下面的土层，它承受着由基础传下来的荷载。
2、地基：分为天然地基和人工地基。基础按构造形式不同，可分为：
条形基础：是指呈连续的带形基础，包括墙下条形基础和柱下条形基础。
独立基础：是指基础呈独立的块状，形成有台阶形、锥形、杯形的等。
筏板基础：是一块支承着许多柱子或墙的钢筋混凝土板，板直接作用于地基上，一块整板把所有的单独基础连在一起，不仅使地基上的单位面积压力减小，也使整个地基的承载力增大。
箱形基础：主要是指由底板、顶板、侧板和一定数量内隔墙构成的整体刚度较好的钢筋混凝土箱形结构。对于抵抗地震荷载的作用极为有利。
桩基础：由设置于土中的桩和承接上部结构的承台组成。
3、墙体和柱：是竖向承重构件，它支撑着屋顶、楼板等，并将这些荷载及自重传给基础。
⑴、墙体的分类
①、按在建筑物中的方向，分为：
外墙：位于建筑物四周，是建筑物的围护构件。
内墙：位于建筑物内部，主要起分隔空间的作用。
②、按在建筑物中的方向，分为：
纵墙：沿建筑物长轴方向布置的墙称为纵墙。
横墙：沿建筑物短轴方向布置的墙称为横墙。外横墙通常称为山墙。
③、按接受力情况，分为：
承重墙：凡直接受梁、楼板、屋顶等传下来的荷载的墙称为承重墙。
非承重墙：不承受外来荷载的墙称为非承重墙。
⑵、柱：是独立支撑结构的竖向构件。柱承担、传递梁和板两种构件传来的荷载。
4、楼地层和梁：楼地层包括楼板和地面（首层地面），是分隔建筑空间的水平承重构件，主要作用是承受人、家具等荷载，并把这些荷载及自重传给承重墙、柱或基础。
⑴、楼板：楼板的基本构造层是面层、结构层、顶棚。
⑵、首层地面：是指建筑物底层的地坪。
⑶、梁：是跨过空间的横向构件。
5、楼梯：楼梯一般由3部分组成：楼梯段、休息平台和栏杆扶手。按楼层间楼梯的数量和上下楼层方式的不同，可分为直跑式楼梯、双跑式楼梯、多跑式楼梯等。
6、屋顶：既是建筑物顶部起覆盖作用的围护构件，又是建筑物顶部的承重构件。屋顶由
屋面、承重结构层、保温隔热层和顶棚组成。常见的屋顶类型有平屋顶、坡屋顶。
① 屋顶是由层面、屋顶承重结构、隔热层、顶棚组成。
四大类：平顶、坡屋顶、曲面屋顶、多波式屋顶
② 屋顶：刚性〈可承重〉柔性〈不可承重〉
③ 屋顶防漏：三毡四油
④ 屋顶隔热：水泥蛭石
⑤ 交通、环境、地理位置与小区的重要性。
⑥ 总体的建筑风格的表现形式〈以具体实例为标准〉
6、门窗：建筑中各隔断间的通行口，有扇或无扇（门洞）谓门，用来采光、通风或传递、观察的洞口（不作通行用）谓窗。门和窗是解决建筑使用功能主要手段。门主要起内外交通和分隔房间之用；窗的主要作用是采光和通风，同时也起分隔和围护的作用。门和窗是解决建筑使用功能主要手段。
7、阳台：楼层建筑中，人们与外界空间联系的主要方式，有三面敞开的，也有半敞开的，或一面敞开的，或封闭的。
8、隔断：区别使用功能，使之互不干扰，是建筑设计中组织功能空间、划分平面的主要手段。有全隔、半隔、透明、半透、不透等区别。
7、窗：门和窗都是建筑物的围护构件。
8、建筑物的构造组成补充
就常见的民用建筑而言，大致有基础、墙或柱、楼地层、楼梯、屋顶、门窗六个基本组成部分。通风道、垃圾道、烟道、壁橱等建筑配件及设施，可根据建筑物的功能要求设置。
1. 基础：位于建筑物的最下部，埋于自然地坪以下，承受上部传来的所有荷载，并把这些荷载传给下面的土层（即地基）。基础是房屋的主要受力构件，其构造要求是坚固、稳定、耐久、能经受冰冻、地下水及所含化学物质的侵蚀，保持足够的使用年限。
2. 墙或柱：是房屋的竖向承重构件，它承受着由屋盖和各楼层传来的各种荷载，并把这些荷载可靠的传给地基。对于这些构件的设计必须满足强度和刚度要求。作为墙体，外墙还有维护的功能，抵御风霜雪雨及寒暑对室内的影响。内墙还有分隔房的作用，所以对墙体还常提出保温、隔热、隔音等要求。
三、 建筑识图
一套完整的建筑施工图包括建筑总平面图、建筑施工图、结构施工图、暖通几空调施工图、给排水施工图、电器施工图等。
1、总平面图：用来说明建筑物所在具体位置和周围环境关系的平面图，一般在图上标出拟建建筑物和周围已建建筑物的外形、层数和它们的相对位置关系，标出建筑物周围的地形、道路、水源、电源等，图上一般绘有指北针。
2、建筑施工图：包括建筑平面图，建筑立面图、建筑剖面图。
建筑平面图：按一定比例绘制的建筑物水平剖视图，表示建筑物的平面形状、水平方向(出入口、走廊、楼梯、房间、阳台等)的布置和组合关系。是全套图纸中具有重要引导作用的图纸。
建筑立面图：按一定比例绘制的建筑物在垂直方向上的投影图，主要表示建筑物的外观形状，是做外部装修的外部依据。
建筑剖面图：按一定比例绘制的把建筑物沿竖直方向剖开的投影图，主要表示建筑物的内部结构形式、空间关系。
3、结构施工图：主要表明建筑结构专业的设计内容，同时反映建筑、给排水、暖通、电气等专业对结构的要求。
在房屋销售中最常用的是户型图，它是将建筑平面图简化，以便清楚地表示每一套房屋的平面布局和房间的相对位置。
4、效果图：有小区总体效果图和装修效果图，是由专业人员设计的，在建筑物尚未建成前对建筑物的多种描述，是一种对建筑物进行美化的方法。
怎样看房屋建筑平面图？
房屋建筑平面图，就是一栋房屋的水平剖视图。假设用一水平面把一栋房屋的窗台以上部分平切掉，切面以下部分的水平投影就叫平面图。
一栋房屋的平面图主要表示：房屋占地面积的大小，各房间的面积大小，台阶、楼梯、门窗等局部的位置和大小，墙体结构的厚度等。有些建筑平面图还将室内固定设备也体现出来，如灶台、坐便器、厨柜、污水池、浴缸等设施的平面形状与位置。对于购房者来说，有此一图，足以充分了解自己所购置的房产的面积和格局以及日常居住生活空间范围内的各种指标数据。看图时应着重弄清的问题，主要有以下几个方面：
1、通过线（即墙体线）计算房屋总长、总宽及建筑面积。同时认识房屋的形状、朝向、楼梯、台阶、外门窗的位置，与周边房屋的分界线。
2、看图了解清楚房屋内部的各分隔内墙体的位置，找到卧室、起居室、客厅、厨房、卫生间、储藏室及壁柜等的位置并分别计算其面积大小。
3、通过比例标准，分析了解室内高度，阳台、门、窗、暖气、上下水管道、烟道等固有设备设施的型号尺寸和占地面积大小及日常使用情况。
4、详细分析了解室内炉灶、洗手盆、坐便器、厨柜、污水池、浴缸等可调整设施的尺寸、形状、位置和合理使用程度。
四、房屋面积的规定和测算
1、各种面积概念
（1）住宅结构面积：是指住宅的所有承重墙或柱和非承重墙所占面积的总和，即外墙、内墙、柱等结构所占面积的总和。人们常说的居住面积和使用面积都不含结构面积。
（2）居住面积：是指住宅建筑各层平面中直接供住户生活使用的居室净面积之和。所谓净面积就是除去墙、柱等建筑构件所占有的水平面积（即结构面积）。
（3）使用面积：扣除公用（楼梯、电梯、公用的配电间、走道、电梯间、管道间）面积，房屋结构占用面积，以及户内走道、楼梯、玄关等面积后，所剩实际生活使用的面积。
（4）建筑面积：建筑物全部面积，分每户建筑面积、单元建筑面积和每幢楼建筑面积，系指房屋外墙（柱）勒脚以上各层的水平投影面积，包括阳台、挑廊、地下室、室外楼梯等，且具备有上盖，结构牢固，层高2.20M以上（含2.20M）的永久性建筑。
(5)房屋的产权面积：系指产权主依法拥有房屋所有权的房屋建筑面积。房屋产权面积由直辖市、市、县房地产行政主管部门登记确权认定。
(6)房屋的共有建筑面积：系指各产权主共同占有或共同使用的建筑面积。
（7）出房率（得房率）：指住宅的净使用面积占销售面积（包括公用部分面积）之比。销售面积一样的净使用面积不一定相同，出房率高的商品房就物有所值。如果商品房的公用面积分摊得多，出房率就要低一些。
（8)套内建筑面积：由套内房屋的使用面积、套内墙体面积、套内阳台建筑面积三部分组成；
(9)套内房屋使用面积：为套内房屋使用空间的面积，以水平投影面积计算。
(10)套内墙体面积：是套内使用空间周围的维护或承重墙体或其他承重支撑体所占的面积。
2、有关房屋面积的规定和测算
（1）多层房屋的建筑面积按每层建筑面积的总和计算。
（2）穿过房屋的通道、房屋内的门厅、大厅不分层高均按一层面积计算，回廊部分按其投影计算面积。
（3）房屋内的技术层、夹层、地下室、半地下室，层高超过2.20米的，按其上口外墙水平面积计算。
（4）封闭式阳台按其投影面积计算。凸阳台按其投影面积的一半计算。
（5）共有公共面积的分摊计算：
每户应摊面积=共有公用房屋建筑面积的总和/各户房屋建筑面积之和*该户房屋建筑面积
3、商品房分摊的公用建筑面积包括
两部分：
（1） 电梯井、楼梯间、垃圾道、变电室、设备室、公共门厅和过道等其功能上为整楼建筑服务的公共设施用房和管理用房的建筑面积
（2） 各单元与楼房公共建筑空间之间的分隔墙以及外墙（包括山墙）墙体水平投影的一半
五、商品房销售常用名词
1、住宅：供人们生活居住的建筑。
2、通风：保持室内空气流通，更换新鲜空气。
3、朝向：建筑主要房间面对的方向（东、西、南、北）。
4、隔音：建筑围护结构（墙体屋面）减低噪声的能力以减少分贝（DB）数表示。
5、噪声级：不同使用功能的房间，要求达到允许的噪声量的等级（一般住宅为50DB以下）
6、隔热：建筑围护结构(墙体屋而)减少热量传递的能力，以隔热系数表示。
7、户型：居住建筑中表示卧室、厅房、卫生间的构成类型简化的名称，如二室——厅一卫、三室二厅二卫等。各种户型可设计成多种平面组合，户型优劣是购房者主要关心的因素。
8、什么是住宅的开间、进深、层高和净高？
(1)住宅的开间：住宅的开间就住宅的宽度。在1987年颁布的《住宅建筑模数协调标准》中，对住宅的开间在设计上有严格的规定。砖混结构住宅建筑的开间常采用下列参数：2.1米、2.4米、2.7米、3.0米、3.3米、3.6米、3.9米、4.2米。
(2)住宅的进深：住宅的进深就是指住宅的实际长度。在1987年实施的《住宅建筑模数协调标准》中，明确规定了砖混结构住宅建筑的进深常用参数：3.0米、3.3米、3.6米、3.9米、4.2米、4.5米、4.8米、5.1米、5.4米、5.7米、6.0米。为了保证住宅具有良好的自然采光和通风条件，进深不宜过长。
（3）住宅的层高：住宅的层高是指下层地板面或楼板面到上层楼层面之间的距离，也就是一层房屋的高度。在1987年的《住宅建筑模数协调标准》中，明确规定了砖混结构住宅建筑层高采用的参数：2. 6米、2 .7米、2.8米。
(4)住宅的净高：住宅的净高是指下层地板面或楼板上表面到上层楼板下表面之间的距离。净高和层高的关系可以用公式来表示：净高：层高—楼板厚度，即层高和楼板厚度的差叫“净高”。商品住宅的开间、进深和层高(即住宅的宽度、长度和高度)，这三大指标是确定住宅价格的重要因素。如果住宅的尺寸越大(即开间、进深、层高越大)，建筑工艺相应就越复杂，建造的难度就越大，同时所消耗的建材也会越多，导致建造的成本也就越高。当然人们居住的空间会有所增大，但要付出的房价就会更高。因此，购房者在购买商品住宅时，应当根据自己的实际需要和经济支付的能力来考虑，住宅的面积适宜即可。
9、承重墙：需支承建筑重量和使用荷重的墙休，对房屋会直接产生安全影响的墙体，对房屋会直接产生安全影响的墙体。
10、非承重墙：对整体建筑不起承重受力作用，但有可能对局部构件有支持、荷重作用的墙休。
11、弹性空间(可变空间)：指在一定程度上有可能改变平面大小形状，或可改变净空高度的平面或立体范围。
12、日照：建筑物能迎受到阳光的程度。各建筑对日照要求不同。住宅一般要求在冬日少有1小时的日照。
日照间距：日照间距＝建筑物高度/建筑物相邻距离（国家标准为1.2倍）
13、物业管理：为居民提供生活、文化、安全、卫生、设施维修等服务的管理机构，其业务范围随社会进步、生产力发展而不断增加。
14、什么是复式住宅？
复式住宅是受跃层式住宅启发而创造设计的一种经济型住宅。这类住在建造上仍每户占有上下两层，实际是在层高较高的一层楼中增建一个1.2米的夹层，两层合计的层高要大大低于跃层式住宅(复式为3.3米，而一般跃层为5.6米)，复式住宅的下层供起居用，炊事、进餐、洗浴等，上层供休息睡眠和贮藏用，户内设多处入墙式壁柜和楼梯，中间楼板也即上层的地板。因此复式住宅具备了省地、省工、省料又实用的特点，特别先例子三代、四代同堂的大家庭居住，既满足了隔代人的相对独立，又达到了相互照应的目的。
虽然复式住宅在设计施工和使用上有面宽大、进深小、部分户型朝向不佳、自然通风采光较差，层高过低、隔音、防火功能差，房间的私密性、安全性较差等缺点，但这种精巧实用的住宅类型，由于经济效益十分明显，价格相对偏低，必然会成为住宅市场上的热销产品。
15、什么是公有住宅？
公有住宅，在我国也称公产住房、国有住宅。它在指由国家(中央政府或地方政府、城市政府)以及国有企业、事业单位投资兴建、销售的住宅，在住宅未出售之前，住宅的产权(拥有权、占有权、处分权、收益权)归国家所有。公有住宅主要由本地政府建设，主要向本城市居民出租出售；由企业建设的住宅，向本企业职工出租、出售。
16、什么是跃层式住宅？
跃层式住宅是近年来推广的一种新颖住宅建筑形式。这类住宅的特点是，内部空间借鉴了欧美小二楼独院住宅的设计手法，住宅占有上下两层楼面，卧室、起居室、客厅、卫生间、厨房及其它辅助用房可以分层布置，上下层之间的交通不通过公共楼梯而采用户内独用小楼梯联接。跃层式住宅的优点是每户都有二层或二层合一的采光面，即使朝向不好，也可通过增大采光面积弥补，通风较好，户内居住面积和辅助面积较大，布局紧凑，功能明确，相互干扰较小。不足之处是安全出口相对狭小。在东南沿海的广东、福建的一些开放城市建设较多。近年来在北方城市的一些高级住宅设计中，也开始得到推广。
17、居住小区：具备相应规模的生活、文化、商业、卫生、教育、娱乐等设施为居住建筑群服务的有组织规划的区域。
18、组团：由数幢住宅楼组合成共同生活空间的院落。由数个组团形成居住小区。
19、社区服务半径：此环境泛指生活、文化、教育、商业、卫生保健、绿化、交通、环卫等一系列外条件，是衡量居住水平的总称。
20、社区服务半径：各类日常生活设施服务的范围，以服务中心为圆点，以米为单位计范围大小。
21、节能环保型建筑：采用现代科技对水资源再利用、废弃物再生再用，太刚能蓄电、照明，供热、隔热、保温，空气净化，防虫、防霉、空调省电等—系列措施而设计成的未来居住建筑。
22、建筑风格：指建筑造型所采用的美学文脉。当前盛行的欧陆风格是对欧美传统建筑艺术的借鉴。
23、车位：自行车、私家车泊位，分收费和免费两种，—般指公用停场，不同于私家车库，居住小区必须有足够车位。车不能停在道路上。
24、“五证俱全”是指哪五证？
①建筑施工许可证
2.房屋预售许可证
3.建筑用地规划许可证
关键词：多层民用住宅 轻钢结构
1. 轻钢住宅在我国的发展
我国轻型钢结构经过20多年的发展历史，虽然起步并不晚，主要由于经济与技术的原因使得多层轻钢住宅的发展受到制约。国内最早出现的轻钢结构住宅是94年11月建于上海浦东北蔡的8层钢结构住宅，采用冷弯成型的矩形钢管混凝土柱和U型冷弯型钢组合梁组成框架。其特点是采用稻草板作外墙和楼板的组件，单位面积用钢量34kg/m2。
天津经济开发区太平村是我国住宅产业化的探索基地之一，来自中国，日本，美国，加拿大等15个国家和地区的95名参展商展示了各自的产品，其中钢结构住宅均采用框架结构。楼板及墙体、屋顶均采用复合结构，工厂预制，现场安装，缩短了施工工期。
长沙远大集团建造的8层钢结构公寓，称之为集成化建筑。该建筑装有中央空调一体化机组，整体浴室，“五表”远传系统等现代化设备。室内设计考究，体现了钢结构住宅的风格和质量，表明了钢结构住宅的良好发展前景。表1为若干轻钢住宅经济技术指标。
当前，国家将住宅产业作为国民经济新的经济增长点。为居民提供高质量的符合市场需求的商品化住宅成为必然趋势。国家鼓励发展
表1 轻钢住宅经济技术指标
工程名称 马钢住宅试验楼 北京西三旗水电工程宿舍 涿州中铁紫荆关钢结构公司试验楼保定太行集团轻钢住宅示范楼
结构体系 12层框架－支撑体系 6层框剪体系 6层钢框架－砼核心筒体系 空间框架结构
结构型式 热轧H型钢 H型钢，压型钢板组合楼板焊接工型梁柱 H形柱，工形梁
用钢量(kN/m2) 52 63 46 52
单位造价（元） 1100 1100 1200 900
“新型建筑体系”，已将其列入优先发展的高新技术领域中。国务院1999年颁发的72号文件
提出要发展钢结构住宅产业，在沿海大城市限期停止使用粘土砖。建设部标准定额研究司正在编制与修改与多层钢结构房屋密切相关的技术规程。建设部科技司在今年上半年分别召开了“钢结构住宅产业化技术导则编制研讨会”和“钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题立项评审会”。通过了18个包括钢结构住宅建筑体系及其关键和试点工程的立项。国家政策为钢结构住宅开发创造了条件，钢结构产业化住宅有望在最近取得突破性进展。
2. 多层轻钢住宅的优势
过去我国大量开发的是以小开间砖混结构为主的住宅。这种住宅体系由于使用实心粘土砖，浪费土地资源，建筑物自重大，对抗震不利。另一方面，由于结构体系自身的限制，住宅平面布局多为封闭式的小开间，不能适应不断变化的居住模式的要求。与传统住宅相比，多层轻钢住宅具有明显的特点与优势，日益受到重视。
(1)自重轻，抗震性能好。采用高效轻型薄壁型材，构件截面特性优良，相对承载力高，受力性能良好，整体刚度大，抗震性能好，可以大量节约材料，减轻结构重量，降低基础，运输和安装费用。因此，对地震区，地质条件差和运输不便的地区，其优越性更为明显。
(2)外形美观，建筑造型简洁，丰富，构件截面尺寸小，净使用面积增加。钢材强度高，可以提供较大的柱网布置；当考虑楼板的组合作用，使用组合梁或扁梁时，可以增加净高。这种开放式住宅既为建筑师提供设计的回旋余地，又为住户提供了灵活分隔室内空间的可能。
(3)供货迅速，安装方便，可以比混凝土结构至少缩短一半工期。在当前贷款利率高的金融形式下，早投产，早回收投资，这对于降低工程总造价，增加投资效益幅度是十分重要的。
(4)干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。
(5)轻钢结构在生产和使用的过程中能源与原材料消耗低，建筑垃圾少，粉尘少，噪音低，具有很高的可重复使用性和可循环性，因此是一种绿色环保结构。
3.多层轻钢住宅的体系与结构特点
3.1抗侧力结构体系
主要应用于多层轻钢住宅的体系可分为：纯钢框架体系，框架－支撑体系，钢框架－混凝土剪力墙体系，周围抗侧力体系等。
(1)纯框架体系常用于4～8层住宅。它主要由宽翼缘的H型或箱形柱和工字型梁组成，亦可采用热轧H型钢。这种体系具有较为灵活的空间布局，但侧向刚度较弱。相对于框架－支撑体系，用钢量较大。纯框架体系多采用双向刚接，这样可以加大结构自身的侧移刚度，减少抗侧移构件内力，加强耗能机制，提高建筑物的延性。但节点形式较为复杂。由于建筑美观的要求，端板连接不宜于多层轻钢住宅。
(2)框架－支撑体系主要由焊接工字型梁柱组成。多数情况下，这种体系为横向承重。梁柱节点在横向上，为刚接；纵向为铰接。因此，结构在纵向相当于排架，抗侧移刚度很低，需设置侧向支撑抵抗水平荷载，限制结构的水平变形。支撑可用槽钢，角钢或圆钢杆，具体形式可结合建筑立面或门窗洞口需要采用单斜杆、X型、K型或偏心支撑。单斜杆简单明快，但必须设置两组不同倾斜支撑，以保证结构在两个方向具有同样抗侧力能力。X型支撑具有很好的侧向刚度，但是交叉点处的细部构造比较复杂。偏心支撑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，支撑提供主要的抗侧力刚度，与中心支撑相似；在大地震作用下，保证支撑不发生受压屈曲，而让耗能梁段屈服消耗能量。它是专为抗震设计提供的支撑形式。
(3)框架－钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。用钢筋混凝土剪力墙部分或全部代替钢支撑，就形成了框架－钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。它适用于小高层住宅。一般将楼梯或电梯间设计成钢筋混凝土墙（筒）。这样即有效的加强了建筑物的侧向刚度，又解决了楼梯间的防火问题。如果结构刚心偏移过大，出现扭转的问题，可在适当部位设置钢支撑。
(4)周围抗侧力体系。这种体系在欧美国家的商业和民用建筑中十分流行。它的特点是刚架柱强轴与其相交的建筑轴线垂直，形成外筒，抵抗水平荷载，将之传递到基础。它适用于建筑外型接近于正方型的结构。可以将这种思路应用到框架－支撑体系中。把纵向的支撑去掉，将原有位置的刚架柱扭转90度，梁柱由铰接变为刚接。这样，刚架柱同时起到抗风柱与竖向支撑的作用。
对于多层轻钢民用住宅体系的选择，不必拘泥于某一种特定的体系。可以根据建筑平面设计的要求，灵活处理，综合使用不同的抗侧力体系。
3.2 楼面屋盖结构
楼面和屋盖必须有足够的强度，刚度和稳定性，同时应当尽量减少楼板厚度，增加室内净高。压型钢板－混凝土组合楼盖是目前应用较为广泛的形式。它具有施工速度快，平面刚度大，增加房屋净高的优点。具体做法是在钢梁上铺设压型钢板，再现浇100～150mm混凝土。在钢梁上焊接足够的剪力连接件，使钢梁与混凝土协同工作构成组合楼盖。这种做法耗钢量较大，且需防火处理。可以用预应力钢筋混凝土薄板取代压型钢板。此外，预应力圆孔板、迭合板、组合扁梁也是常用形式。
3.3 墙体结构
各种轻质墙体材料以其良好的保温、隔热、隔声性能受到开发商的青睐。目前，墙体主要分为自承重式和非自承重式。自承重墙体主要包括用于护结构的加气混凝土块、太空板、轻钢龙骨加强板等，以及用于内墙的轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外挂的非自承重式墙体材料主要有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等。采用非自承重式墙体材料，需设置墙梁用以悬挂护结构。门窗洞口上下要布置。墙梁多采用C或Z型冷弯薄壁型钢，尺寸取决于跨度（刚架间距）和墙距（板跨）。
3.4 多层轻钢住宅的防火
钢材属于不耐火材料，温度为400 °C时，钢材的屈服强度将降为常温的一半，温度达到600 °C时，钢材基本丧失全部强度和刚度。所以，钢结构不仅要进行结构的抗火设计，还要采用防火措施保护。目前常用的防火措施有以下四种方法(1)防火涂料法。将具有一定厚度的防火涂料直接喷在钢结构构件上。防火涂料主要两类：涂层8～50mm，粒状表面，密度较小，耐火极限1～3h的为厚涂型防火隔热材料；涂层3～7mm，遇火膨胀增厚，耐火极限0.15～2h的为薄涂型防火隔热材料。喷涂法造价较低，操作简便，施工速度快，但是构件表面不平整，影响美观。（2）隔离法。将防火材料或防火砖沿构件的，将构件包裹，与外界隔离。这种方法美观，无污染，但施工速度较慢，适用于外露的构件。（3）实心包裹法。将钢构件浇注到混凝土中。（4）膨胀漆覆盖法。将具有一定厚度的膨胀漆喷涂、抹、刷在经过处理的构件表面。抗火极限最高达2h。覆盖法施工容易，但不适用于潮湿的环境，仅适用于干燥的室内。
4. 工程实例
4.1 工程背景介绍
某示范楼建筑面积4665m2，5层纯钢框架结构，长67m，宽13.5m，层高3m。焊接工字形梁，纵横双向刚接H形柱。楼面活荷载为2.0kN/m2，屋面活荷载0.3kN/m2，轻型屋面恒荷载0.3kN/m2；基本风压0.25 kN/m2；设计地震烈度为7度，Ⅱ类场地。屋面为冷弯薄壁C型檩条铺双层镀锌压型钢板夹100mm厚保温棉屋面系统，外墙采用200mm厚陶粒混凝土空心砌体墙，分户墙为180mm厚菱镁土板，户内隔墙为90mm厚菱镁土板。条型基础,柱与基础为刚接。
示范楼共有四个居住单元，两种建筑平面布置形式，建筑面积分别为143 M2，102 M2。一单元为大两室两厅，二、三、四单元为小两室两厅。一单元的大客厅使用了组合扁梁，从而实现了梁与楼盖的一体化，减少了结构层高。对于正常极限状态下的组合扁梁，将钢和混凝土两种材料组成的组合梁截面换算成同一种材料的截面，再按照弹性理论计算。为了楼板的放置，扁梁的下翼缘一般较宽，需验算施工时产生的偏心荷载。为了减少设计工作量，通常把扭矩简化为已对大小相等、方向相反的力分别作用于扁梁的上下翼缘。详细分析方法见文献。
4.2 计算方法与基本要求
对于多层轻钢住宅，尽管采用单向板，但由于纵横向均有墙体荷载分布，宜采用三维空间计算模型。本工程采用的是普通楼板，不考虑楼盖对钢架梁刚度增大的作用，忽略楼板的空间联系作用，空间模型为纯框架结构。计算分析是采用有限元分析软件ANSYS完成。在结构计算中采用三维梁单元，质量单元计算结构自振周期以及静力分析。
相对于工业建筑而言，多层民用建筑的荷载工况简单明了。主要考虑以下三种工况：
工况一：1.2×恒载标准值＋1.4×活荷载标准值
工况二： 1.2×恒载标准值＋0.85×1.4×（风荷载＋活荷载）标准值
工况三：1.2×重力代表值＋1.3×水平地震作用标准值
对于多层轻钢住宅地震荷载计算，由于楼层较低，结构布置对称，采用底部剪力法就可满足要求。
多层轻钢住宅侧向位移具体要求如下:
(1)在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比不宜大于1/500。
(2)层间相对位移与层高之比不宜大于1/400。
(3)在常遇地震作用下，层间侧移不超过楼层高度1/250。
对于多层轻钢住宅,还要满足刚架柱构件稳定性与钢框架的整体稳定性要求。
表2 两种方案（空间模型）比较
柱截面（mm） 柱用钢量(t) 单位用量（kg/m2）纵向主自振周期(s) 地震作用下纵向最大层间位移 横向主自振周期（s） 地震作用下横向最大层间位移(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
方案比较 节省19％ 节省9.6％ 基本相同
4.3 计算分析
由于活荷载与基本风压较小，所以工况三为控制工况。计算设计时将两种方案进行了比较，不改变刚架梁的截面形式，只对刚架柱进行改动。方案一，刚架柱为工字形；方案二，刚架柱为箱形。表2给出两种方案空间模型的主要计算结果，可得到以下结论：
(1)两种方案的刚架柱在强轴方向惯性矩相同，即在横向结构的刚度相同，因此横向主自振周期以及地震作用下横向最大层间位移基本一致。
(2)本工程长宽比5，纵横双向刚接，因此对于方案一，当横向侧向刚度满足要求时，纵向刚度也能达到要求。
(3)在满足规范要求的前提下，方案一节约钢材用量，单位面积用钢量减少约10％，经济性好。因此，在设计中选择了工字形刚架柱。表3示范楼主要构件尺寸及其用钢量。但是由于轻钢体系刚架柱的腹板很薄，为了防止局部失稳引起的结构失效，刚架柱宜在纵向梁柱刚接处做成局部箱形柱。
表3 示范楼主要构件尺寸及其用钢量
截面尺寸（mm） 用钢量(t) 比例（％）
刚架柱（GJZ） I300x300x12x8 92.91 38.3
刚架梁（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
1目前城市住宅改造的特点
1.1改造日益增多，已由过去的个别的零星改造，发展为成批改造，面广量大.例如中南工业大学1994年改造住宅两栋，60套;1995年改造住宅7栋，近300套;1996年计划改造6栋，近300套.每户增加面积少则十几平方米，多则近30平方米。
1.2改造类型日益增多。由一室一厅改为两室一厅或两室两厅;由两室一厅改为三室一厅或三室两厅等。
1.3由于被列入抗震设防的城市越来越多，对于住宅的改造设计提出了更高的要求。
1.4住宅改造的设计难度日益增大.随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，人们对居住条件的要求越来越高，一个住宅改造方案的确定，往往要经过多次反复的修改及征求住户的意见，作大量的说服工作，住户才能统一认识，获得一个比较理想的改造方案.城市住宅的改造是一项重大的技术措施，它直接关系到人民生命财产安全，必须引起广大设计工作者的高度重视.搞得不好，轻者造成房屋开裂、倾斜、漏雨、渗水等影响房屋的正常使用，重者造成房屋倒塌，后患无穷。因此，我们必须认真对待。
住宅改造必须具备旧住宅完整的施工图，包括建筑、结构、水、电等以及施工过程的变更，这是一切旧住宅改造的先决条件。如果没有完整的施工图，仅凭当年施工人员或现场管理人员的记忆是切不可行的。只有详细阅读了旧住宅的施工图后，才能确定哪些东西可以拆除，哪些东西不能拆除，在此基础上来制定合理的改造方案。
2改造方案的确定应考虑几个问题
2.1避免片面的强调增加建筑面积，造成房屋间距过小，不能满足正常的日照、防火、抗震、卫生等间距，环境质量明显下降。
2.2尽可能地利用自然采光、自然通风.但一般旧住宅的改造很难满足，这时需要有所取舍，或者满足客厅放弃卧室;或者满足卧室放弃客厅或饭厅。有时利用间接采光也能收到比较良好的效果，例如中南工业大学已经改造好的住宅中有将近300套的客厅是通过间接采光的，除底层光线稍差一些外，其它各层的光线都比较好。
2.3住宅中的改造部分，立面及外装修尽可能与旧楼协调.如旧楼屋顶为挑檐，新建部分最好也做成挑檐;旧楼屋面为女儿墙，新建部分也宜做成女儿墙。避免改造痕迹外露.
3住宅改造施工图设计应着重考虑的问题
3.1基础的沉降问题。对于无地质资料的，一定要作补充勘测一般来说，要改造的住宅已使用了几年或十几年甚至更长时间，它的地基沉降已基本趋于稳定;而新扩建部分的地基将会产生一定的沉降，这样，新、旧部分地基会产生不均匀沉降。这种不均匀沉降无法完全消除，但我们可以采取一些措施以减少其基础沉降，缩小新、旧部分的沉降差。如选用新型的轻质材料，减轻墙体自重;加大基础底面积;加强地圈梁;采用桩基础等。
3.2房屋高宽比过大的问题。目前的住宅改造相当一部分是由两室一厅改为三室一厅或三室两厅，其中，大部分改造住宅都有一间外凸的卧室或客厅，如果新增的这间卧室或客厅与旧楼不成一个整体，那它的高宽比就大大超过了允许值.为了控制高宽比在允许范围之内，我们在设计中可以把新增房间与旧楼牢固地结合在一起，使新旧楼构成一个整体。
3.3抗震设防问题。近些年来，由于列入抗震设防的城市日益增加，以前六层或六层以下的砖混住宅，大多是隔层设置圈梁，且构造柱设置比现行规范设计要少.在住宅改造设计中，构造柱设置宜稍多于现行设计规范要求，在新旧墙交接处必须设置构造柱。新建部分圈梁宜层层设置，且与旧楼圈梁处在同一标高，新旧圈梁拉通，纵筋焊接。旧楼圈梁隔层设置时，新建部分圈梁在旧楼无圈梁层锚入旧楼的构造柱内。
3.4保持旧楼结构构件原受力状况的间题。7。年代末，80年代初，我国建成了相当一批的大板房住宅，这种住宅的改造其支承体系的改变最为常见，必须引起注意.在砖混结构中阳台挑梁切不可支承在新建部分的砖墙上，使之由悬挑变为简支，而发生挑梁断裂事故，设计中旧楼阳台挑梁必须与新楼脱开，保持其原有受力状况。
3.5新、旧屋面交接处的防水处理也是至关重要的。总结以前所设计的几百套改造住宅屋面交接处的防水处理，按普通屋面的纵横分格缝处的防水做法一致，取得了较好的效果，基本无渗漏现象。
【关键词】设计方案；工程造价；合理经济
一、优化设计方案
设计方案包括建筑方案和结构方案。
（一）建筑方案
目前建筑方案在满足基本功能要求的前提下追求的是新颖和独特，但新颖独特的外观背后往往是巨大的经济浪费。比如奥运建筑，中央电视台等大型部级建筑，形象是主要考虑因素，对于一般工业和民用建筑，应该以适用为前提，适当考虑立面效果。而不应本末倒置，也不应跟风。比如坡屋顶，一段时间以来成片的小区都是坡屋顶。坡屋顶虽然可以改善顶层房屋的防水隔热效果，但从经济的角度看，坡屋顶的造价要比平屋顶高20%左右，再加上住房者对坡屋顶的吊顶装修，其费用更高。所以建筑方案的选择要根据建筑物的类型来确定。
层高对工程造价影响较大。据测算，当住宅层高由3米降至2.8米时，平均每套住宅综合造价可下降4%～5%，同时还可节约能源并有利于抗震。根据对室内微小气候的湿度、温度、风速的测定及室内洁净度要求，住宅的起居室、卧室的净高不应低于2.4米。从住宅的层数看，民用建筑建成4～6层的多层建筑具有降低工程造价和节约用地的优点。住宅超过6层，就要设置价格较高的电梯，需要较多的交通面积（过道、走廊要加宽）和补充设备（垃圾管道、供水设备和供电设备等），还要增加电梯使用及管理费。据资料分析，多层住宅楼层层数与造价关系如下：将一层住宅造价定为100，则二层为84.72，三层为78.51，四层为74.98，五层为73.65，六层为72.37。因此，可得出结论，六层以内住宅的层数越多，造价越低，且相邻层次间造价差值也越小，多层住宅以采用5～6层为好。
（二）结构选型
采用什么样的结构体系对工程造价影响很大。对于多层住宅，一般采用砖混结构。但砖混结构在高烈度地区抗震性能差，通过计算可知建造六层住宅抗震计算只有六层能通过，其他层均需在砌体中配筋来满足抗震要求，其经济性已不明显。随着粘土砖逐渐退出市场，砖混结构也逐渐由其他结构形式代替。对于现在在中小城市流行的十一二层的小高层住宅，可以采用框架结构、异形柱框架结构、剪力墙结构和短肢剪力墙结构等等。
二、合理的基础形式
基础在整个建筑工程造价中占有很重的比例。基础结构的造价与工程所在地的地质条件密切相关，其工期约占整个建筑物主体工程的25%～30%，造价约占总造价的10%～20%，基础工程的重要性显而易见。所以设计时应重视地质勘察报告的交底工作，选择合理的基础形式，控制基础的截面尺寸与埋深。砖混结构一般采用条形基础。若地基条件好的可采用刚性基础，节省钢筋用量。若地基承载力低，则可加宽条基宽度设计成柔性基础或者加固软土地基。混凝土结构一般采用混凝土基础，但在基础的选择上也有很多种，可以是独立基础，条形基础、十字型基础、阀板基础等等。在选择上要慎重。
三、楼板形式
楼盖体系是建筑结构的基本组成部分之一，其重量占整个房屋重量的22%左右，降低楼盖质量，可大幅度减轻建筑总质量，从而减轻地震作用。同时还可降低墙柱及基础的造价。降低楼盖体系自身高度，不仅可减少层高，节约建筑空间，还可降低维护结构、管线材料及施工机具的费用。
目前，常见的钢筋混凝土楼盖体系有：现浇梁板式楼盖、井字楼盖、无梁楼盖、预应力框架扁梁楼盖、无粘接预应力无梁楼盖、其中最经济的是无粘接预应力无梁楼盖，钢筋用量最多的是现浇梁板式楼盖。在地震区尤其是高烈度地区楼板采用现浇整体性好，但对多层砖混结构，由于墙体抗震性能差，采用现浇楼板并不能改善其整体性，所以除了顶层外，其他层除需考虑防水的房间外，也可以采用预制楼板。
现浇楼板的经济跨度为3.6米以下，但现在的大跨度板很多，所以造成厚度较大，配筋增大，相应的自重大，地震作用也增大，所以是不经济的。所以建议对大跨度的板可采用密肋板或适当设梁。
四、混凝土及钢筋的选用
除了要满足结构的需求外，应力求方便施工，尽量减少混凝土标号与钢筋型号的种类。有的工程梁、板、柱采用不同的标号，使施工难度加大，浪费了材料，加大了采购成本。楼板内的钢筋习惯用HPB235钢，其强度设计值为210 N/mm2 。由于强度较低，一般房间为计算配筋。如果采用高强度钢筋，比如用HRB335或HRB400级，其强度设计值为300 N/mm2 、360 N/mm2。一般住宅房间的配筋为构造配筋，且其最小配筋率一般由0.2%控制。既节省钢筋又方便施工。而HPB235钢的最小配筋率一般都大于0.2%。
五、采用新型隔墙系统
隔墙费用占房屋造价的12%左右，同济大学建筑设计研究院对一座上海地区正在建筑的28层剪力墙结构的高层住宅建筑做了采用石膏板内隔墙系统和传统砖石混凝土墙体系统的造价和经济性比较。研究表明，在高层住宅建筑中采用轻质石膏板内隔墙体系，主要的土建结构造价（包括楼板、外墙、内墙、梁、基础结构体系等）比传统的砖石混凝土体系的土建结构造价降低10%，建筑工程总造价减低4.27%。
六、设计精打细算，出图准确明白
据统计，在工程质量事故的众多原因中，设计责任多数占40.1%，居第一位。不少工程由于设计质量问题，而出现技术标准不合理，出现重复改造资金的大量浪费，影响正常使用。有的设计图纸质量差，专业设计之间相互矛盾，造成施工返工、停工的现象，有的造成质量缺陷和安全隐患，给国家和人民带来巨大损失，造成投资的极大消费。
有关资料表明，合理的设计可降低工程总造价的5%到10%，甚至20%。这一方面在于选用的合理结构形式，另一方面也在设计人员是否精心设计。例如在输入结构模型后，通过电算，输出的结果要进行判断是否满足设计指标。一般对不满足指标时要进行调整，满足设计指标时就不再进行调整。实际上满足指标也可能不太合理，比如对短肢剪力墙结构，要求位移限值不超过1/1000，如果位移为1/1200，是满足设计指标了，但结构刚度太大，不经济，这时也要调整，让结构既满足设计指标又最经济合理。
结语
总之，设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析，要以提高价值为目标，以功能分析为核心，以系统观念为指针，以总体效益为出发点，把技术与经济统一起来，改变以前设计过程中不算帐，设计完了概算见分晓的现象，由画了算转变为算着画，从而真正达到优化设计效果。
参考文献：
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关键字：多高层住宅钢结构技术工程应用综合效益
中图分类号： TU241.8 文献标识码： A 文章编号：
一、钢结构技术应用背景
就钢结构而言，其特点包括轻质高强、抗震性好、基础造价低、施工周期短、质量易保证、商品化程度高、建筑布局灵活合理等。相对于钢筋砼结构等传统建筑结构形式，钢结构也被定性为节能、环保、工厂化的新型结构形式，即绿色建筑。钢结构正是凭借着自身诸多优势而被广泛应用于世界各地的各行各业。就西方发达国家而言，钢结构住宅的发展历史已经相当悠久了。随着经济与技术的进一步发展，澳洲、英国及美国等诸国正在致力于工业化钢结构住宅（预制装配化住宅）的推广和应用。在澳洲及日本等国，钢结构住宅的市场占有率约25%；在美国，钢结构住宅约为总住宅数量的20%（2000年）；在比利时、法国、德国、英国等国家，钢结构住宅正在如火如荼地发展。
国际范围内钢结构住宅的发展形势及应用成果显示，积极推广钢结构住宅将有助于住宅产业现代化的推进，且能够有效地缓解住房需求与人民期望间的尖锐矛盾，正是这一因果关系的存在，我国国家住房与城乡建设部已经在积极致力于钢结构住宅项目的推广。经过多年的努力，钢结构住宅推广项目已经取得了不菲的成效，例如天津、北京、杭州等地已经建成或正在着手建设一批钢结构住宅示范工程。
二、多高层钢结构住宅的结构体系
多高层钢结构住宅的结构体系不同于砼结构体系或砖混结构体系，其组成成分主要包括楼面结构体系、承重钢结构体系、围护机构体系等。在本案，笔者就前两种结构体系做详细阐释：
（一）承重钢结构体系
1.体系分类
就构件材料及结构类型而言，目前多高层住宅建筑承重钢结构体系主要包括钢框架结构体系、钢框架-支撑结构体系、新型抗侧力体系、交错桁架结构体系等。
a.钢框架结构体系
钢框架结构体系具备平面布置灵活性高、受力明确度高、建筑室内空间最大化、建筑延性强、建筑结构整体刚度均匀、建筑结构自振周期长、建筑抗震性能好、结构构件定型化及标准化难度系数低、建筑结构简单、工程施工进度快等优点。作为柔性结构体系的典型代表，钢框架结构体系的缺点是侧向刚度不足，则钢框结构建筑的非结构构件破坏概率较高。
b.钢框架-支撑结构体系
通常情况下，将一个垂直支撑体系布置于建筑墙体平面内，其意义在于有效抵抗水平荷载、提高钢框架侧向刚度、减少层间位移等。此外，若工程属于多高层建筑，则钢框架-支撑结构体系更具经济性。垂直支撑体系设置位置的合理性往往影响到其作用的发挥程度。通常情况下，垂直支撑体系设置于下层窗顶于上层窗台间，其不仅与建筑整体设计相协调，且也满足了建筑结构支撑体系的需要。此外，这一垂直支撑体系还具备隐蔽性，其完全不会对建筑外观造成任何负面影响。为了与建筑门窗布置相协调，垂直结构体系构造形式可以为X形、W形、K形、门式及人字形等。支撑构件应该与框架间的连接形式应为铰接，其设计形式可选择压杆或拉杆。铰接设计过程中，支撑形式、支撑数量及支撑刚度的调整应该以建筑物水平力作用及其高度为参考依据。此外，支撑布置应该顺着建筑物同一平面四周并实行环向封闭布置，即布置成为一个封闭形式的加强箍，以此最大化提高钢框架侧向刚度。研究结果显示，偏心支撑就地震作用下具备较强的耗能性能及延性。针对这一特性，笔者认为强震区建筑支撑结构形式可考虑偏心支撑。
c.新型抗侧力体系
新型抗侧力体系包括钢框架-抗剪桁架结构体系、钢框架-砼核芯筒结构体系（由管道井、电梯井或楼梯间墙体布置而成）、钢框架-抗剪钢板剪力墙结构体系等。新型抗侧力体系要求钢框架承担竖向荷载；剪力墙及剪桁架配合钢框架承担水平荷载，以保证建筑结构水平位移值满足设计要求及相关规范。抗侧力构件的形式以砼核芯筒、抗剪桁架、抗剪钢板剪力墙为主。
d.交错桁架结构体系
交错桁架结构体系组成成分主要是建筑外侧的若干柱子、桁架（建筑宽度与其跨度相等）组成，建筑层高等于桁架高度。桁架的布置：以相邻柱为上层及下层交错布置，楼板一端搁置于相邻桁架下弦、另一端搁置于桁架上弦。因建筑两开间设置一榀桁架、中间无柱子，则交错桁架结构体系在旅馆建筑或布置灵活的建筑中的应用效果最佳。此外，由于桁架布置形式为隔层布置，则因受到桁架弦杆的影响而出现的局部弯矩现象的明显减轻，从而将框架平面间柱子的弯矩值降至最低，并最终实现柱子断面尺寸减小、侧向位移降低及框架横向刚度增大。
2.设计原则
承重钢结构体系结构设计原则为“强节点弱构件、强柱弱梁”。若在具体承重钢结构体系设计中无法满足强柱弱梁的设计原则，那么，其必须满足轴压比要求。承重钢结构体系的框架主梁材料以高频焊接H型钢及热轧焊接H型钢为主，而其次梁设置方法较为多样化。通常情况下，承重钢结构体系框架柱子材料包括焊接工字钢、热轧工字钢、H型钢、箱形钢管、方钢管、冷弯薄壁型钢、圆钢管型钢、轻型热轧型钢。承重钢结构体系框架柱材料亦可为钢管砼框架柱（将高强素砼灌注于空钢管内制作而成），其在降低造价、节约钢材等方面发挥着较大优势。钢管砼柱融合了砼柱及钢柱所具备的的优点，则其抗震性能、受力性能及耐火性能等均十分可观。钢管砼柱单注轴向承载力相对更高，则钢柱截面尺寸得到了切实地减小。相对于H型钢柱，钢管砼柱造价下降45%、用钢量下降50%。
（二）楼面结构体系
楼面结构组成成分有楼面板及钢梁。就力学计算角度而言，楼盖的作用有分化竖向荷载，使其直接作用于柱外或墙外；确保抗侧结构空间协同作用。针对以上问题，楼盖必须具备足够的刚度、强度及整体稳定性，此外，应该尽可能降低楼板自重，降低楼板自重可以从建筑构造及技术层面入手，以加快建筑施工进度。就民用住宅楼面结构而言，楼板除了要具备以上性能以外，还应该具备良好的保温、隔音、隔热、防火及防水等性能。楼面结构体系要求楼面主梁及次梁构造措施应为紧凑型，且楼面板间的联系应该足够的紧密，以此提高钢梁整体稳定性。
a.压型钢板-现浇砼组合楼板
若将压型钢板固定于钢梁之上，固定材料为栓钉，则压型钢板将扮演永久性钢板的作用，并发挥受拉钢筋的作用，从而极大地克服了支模造成的不便。在综合分析压型钢板-现浇砼组合楼板时，应该将框架梁受到组合楼板各向异性的影响程度考虑进去：以楼板设置情况为依据，明确简支板或连续板、双向传力路径或单向传力路径；组合钢梁刚度差异趋向于弱边或强边。与此同时，组合楼板应尽可能构成承重结构体系，以免楼板因集中单向布置而构成纵向承重结构体系或横向称重结构体系。
b.预制预应力砼叠合楼板
预制预应力砼叠合楼板即连接预制预应力砼薄板与钢梁，上浇砼薄板构成叠合楼板。因预制预应力砼叠合楼板的优点是具备现浇组合楼盖整体性、施工便捷、略去压型钢板、楼板造价成本更低等。
三、国内典型多高层钢结构工程应用
随着多高层建筑工程建设规模的扩大，及钢结构技术的深入发展，我国已经成功实现了多高层钢结构工程应用案例。在本案，笔者将简单介绍其中的两个成功案例。
（一）上海陆海城建筑群为6幢高层（25层）钢结构住宅，其总面积达7万m2。该建筑群结构形式为钢框架-砼核芯筒结构体系，其楼面为压型钢板组合楼面。框架柱为圆形钢管砼柱，框架梁皆为高频焊轻型H型钢。该建筑群分户墙及外墙均为厚伊通砌块（200mm）；其内隔墙亦为厚伊通砌块（150mm）。该建筑群结构构件为一级耐火等级，所用涂料为厚型防火涂料。
（二）杭州萧山钢构在建武汉世纪家园钢结构住宅项目，其面积达22.97万m2，该建筑群内3幢楼属点式住宅、7幢楼属22层-24层板式住宅。该建筑群主体结构均为钢结构，此外，其采用了杭州萧山钢构自主研发的CCA隔声、防火、保温、防水内外墙板及自承式楼层板。
结束语
综上所述，钢结构住宅属环保型绿色住宅建筑体系，其已经在世界范围内得到了最为广泛的应用，且其完全符合国际住宅产业化发展趋势。钢结构住宅体系具备轻质高强、基础造价低、抗震性好、施工周期短、商品化程度高、质量易保证、外形美观、建筑布局灵活合理、适用性广、增加有效使用面积、节约能源、建筑使用功能强及符合环保等优势，且其综合效益相当可观，则其具备极强的研究价值及宽广的市场前景。
参考文献：
