[关键词]：超高层住宅；剪力墙；基于性能的抗震分析
中图分类号：TU241文献标识码： A
1 工程概况
某超高层住宅项目处于大连市东港区，场地北侧为大连万达公馆，南侧与维湾广场隔长江路相望，东临辽宁省检验检疫局。本工程总建筑面积22.96万m2，地上建筑面积18.14万m2，地下建筑面积4.82万m2。共两层地下室，其中地下二层为车库及设备用房，地下一、二层局部为核6、常6级甲类防空地下室，地上建筑包括两栋独栋商业及三栋超高层住宅。超高层住宅首层局部挑空为大堂部分， 2～50层为住宅部分，标准层层高3.3米，建筑总高度为167.10m；塔楼分别在15、27、39层设3个避难层。
2 结构体系
2.1上部结构
本工程地上部分主体结构为50层，室外地面至主屋面高度为167.95m。
主体结构采用钢筋混凝土剪力墙结构。剪力墙墙厚根据计算确定，一般墙肢厚度详见表1。标准层平面结构布置图见图1。
主要墙体厚度 表1
图1标准层平面结构布置图
2.2地基基础设计
根据场地地质勘察报告分析，本工程采用桩筏基础，桩端持力层座落于中风化板岩层，桩型采用机械成孔桩，饱和单轴抗压强度标准值，桩径1.4m，单桩承载力特征值为14000kN，筏板厚度2.4米，基础埋深12.3m。单独地下室部分及独栋商业部分基础坐落于强风化板岩层上，地基承载力特征值fak=400 kPa。裙楼地下室部分采用独立柱基础防水底板，防水板厚0.5m。在塔楼与地下室之间设置施工后浇带以减小二者之间的差异沉降。由于抗浮水位较高，经复核，单独地下室部分结构自重无法满足整体抗浮要求，故在上述区域采用抗浮锚杆以抵抗较大的水浮力。
3上部结构超限情况及性能目标
3.1超限情况
1．高度超限
高度超限，主体高度167.95m，超过《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）规定的B级钢筋混凝土剪力墙结构适用的最大高度150米的要求，属于超B级高度超限高层。
2．平面不规则
建筑二层楼面局部开大洞，楼板不连续，导致该层平面不规则。
3．扭转不规则
塔楼在地震作用下和风荷载作用下，最大弹性层间位移角与平均层间位移角的比值存在大于1.2但小于1.5的情况，为扭转不规则。
3.2性能目标
参照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）有关结构抗震性能设计的参考方法，本工程具体性能目标设定见表2。
抗震性能设计目标 表2
4 结构设计与计算
4.1 设计参数
本工程结构安全等级为二级；基础设计等级为甲级；抗震设防类别为丙类；抗震设防烈度为7度[1]；设计基本地震加速度值为0.1g；设计地震分组为第二组；水平地震影响系数最大值为0.105（多遇地震作用下）（安评报告提供）；Ⅱ 类场地（场地特征周期为0.35 s）；结构阻尼比： 0.05。剪力墙抗震等级为一级。基本风压为0.65kN/m2（50年重现期），地面粗糙度类别为A类。
4.2 多遇地震下振型分解反应谱法计算分析
本工程采用中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部编制的SATWE（2011年1月版）和韩国MIDAS IT Inc.公司编制的MIDAS Building（2011版）两种不同的空间有限元分析与设计软件进行了结构整体计算分析。分析按照二层地下室并附带相关联部分结构进行结构嵌固条件分析计算。验算通过后按无地下室模型进行结构整体计算分析。多遇地震作用和风荷载按两个主轴方向作用，同时考虑5%偶然偏心地震作用下的扭转影响及双向地震作用之最不利作用。
工程计算的整体建筑空间模型见图2，剖面示意见图3。
图2整体空间模型图3剖面图
从整体计算结果（表3）可以看出，各软件计算的结构总质量、剪重比比较接近，满足现行规范的要求。结果说明各程序在计算结构动力特性方面较为精准，程序之间具有可比性。计算主要结果见表4、5。
整体结构总质量、基底剪力比较表 表3
顶点最大位移与层间位移角表5
4.3弹性动力时程分析
弹性动力时程分析采用SATWE进行计算，选用的地震波为场地地震安全性评价报告提供的50年超越概率为63%的一条人工波α63-2和分析软件内存的两条适合本工程场地土的两条地震波XH-1和XH-2，单个波的总地震剪力不小于振型分解反应谱方法计算结果的65%，三条波计算所得的结构基底剪力平均值平均值不小于振型分解反应谱方法计算结果80%，满足规范要求。对于顶部楼层的剪力大于反应谱计算的部分，结构设计时将取用三条时程波的包络值，在反应谱基础上将内力放大调整，进行构件补充计算。
4.4中震弹性和中震不屈服分析
在进行多遇地震弹性计算的基础上，本工程进行了中震弹性验算，计算目标是底部加强区剪力墙受剪保持弹性状态，部分连梁可以进入塑性阶段，并通过调整梁刚度折减，适当增加剪力墙安全度。此外进行了中震不屈服结构验算，计算目标是剪力墙偏拉偏压保持不屈服状态，验算墙肢是否出现全截面受拉，部分连梁可以进入塑性阶段。上述计算均采用特征周期0.35，水平地震影响系数0.23。
4.5 静力弹塑性分析
本工程采用PUSH&EPDA对主体结构进行了X向和Y向推覆计算,荷载加载形式为CQC。其性能点的基底剪力、顶点位移为、阻尼比、最大层间位移角见表6。罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算满足规范1/120要求。X、Y向推覆能力谱与需求谱曲线见图4-5。
结构性能点相关参数 表6
图4X向推覆能力谱与需求谱曲线 图5Y向推覆能力谱与需求谱曲线
4.6结构舒适度验算
按照10年重现期的风荷载计算结构顶点横风向及顺风向的结构顶点加速度，本工程的计算结果为：顺风向0.060 m/s2，横风向0.147 m/s2，满足规范0.15m/s2的限值。
4.7超限加强措施
控制墙肢轴压比不大于0.50，南北窗间墙处按分离框架柱进行补充计算分析，并按两模型包络值进行配筋设计。剪力墙底部加强区取为一层～六层，过渡层取为七层～八层，采用一级抗震等级；对大堂处局部穿层肢墙采取特一级抗震构造措施，并在一、二层增设钢骨加强。在底部中震受拉（拉应力标准值大于ftk）处墙肢增设型钢，以型钢抵抗全部拉力，且型钢配置高于受拉区域二层，并采取特一级抗震构造措施。需构造加强的节点（转角墙、横墙、南北窗间墙，内墙支撑多梁的端节点）的约束边缘构件上延至轴压比0.30处（25层）。在楼板局部不连续处加大两侧板厚，并配置上、下双向通长钢筋，同时周边剪力墙设暗梁，以增大水平刚度。罕遇地震作用时，底部加强区内的部分墙肢进入塑性状态，施工图设计时增加设置型钢或加大配筋等加强措施，以提高墙肢延性及抗倒塌能力。
5结论
通过两个不同软件对整体结构的计算分析，互为验证后，结构的刚度与变形特性满足规范规定的限制要求，按设定的性能目标及相应措施，通过对超高层复杂结构进行弹性、弹塑性分析，实现预期的性能目标，采用比规范要求更高的抗震措施对重要的构件做适当的加强。
参 考 文 献
[1] GB50011-2010 建筑抗震设计规范 [S] 北京：中国建筑工业出版社, 2010。
[2] 孙建超，徐培福，肖从真，等。钢板-混凝土组合剪力墙受检试验研究[J]. 建筑结构，2008，38(6):1-6.
[3] JGJ3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S]北京：中国建筑工业出版社, 2010
[4] 徐培福. 复杂高层建筑结构设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社, 2005。
关键字：高层住宅；结构设计；技术性
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
高层住宅的工程质量直接关系着人们的生命安全，而影响高层住宅工程质量的因素主要是设计质量及施工质量。其中高层住宅结构设计又直接的影响着建筑之后的安全性、舒适性、经济性及合理性。如何设计出更安全更合理经济的高层建筑备受关注。如今对高层建筑的设计主要是通过设计好的平面及竖直方向布置，设定出结构构件的规格然后通过电脑计算出最终结果。但如果在过程中标注存在不合理不完善的地方，将会对整体的高层住宅建筑埋下不安全的因素，造成大量资源浪费，甚至让人身安全不能得到保障。分析高层住宅结构设计中的技术性问题，明白其原则及特点，才可以更好的为人民服务。
一、高层住宅结构设计的特点
（一）容积率高
高层住宅有着极高的容积率，可以缓解人口住宅压力，相对单层或低层住房来言，高层住宅的容积率达到了单层或低层住宅容积率的几十或百倍以上的容积率。
（二）节省性强
高层住宅结构设计，可以节省城市的土地使用面积，有助于城市景观的改造，让人们在更好的环境下生活。
（三）荷载量大
高层住宅因为层较多，其使用的钢材也较多。因此高层住宅结构受到的自重或风力或地震等竖直和水平方向上的荷载量较大。加上其地基和基础设计尤为复杂，基础上的荷载也是很大。
二、高层住宅结构设计的原则
（一）安全性及耐久性原则
高层住宅结构设计必须遵行安全性原则，安全第一，高层住宅的安全与否关系着众多人的生命问题，在高层住宅结构设计中，要将安全性原则放在首位。高层建筑的结构设计也要遵循耐久性的原则，在选择结构体系及建筑材料的时候，要严格把关，保证建筑耐久性。
（二）舒适性原则
因为是住宅设计，所以要在结构设计的时候，充分的营造适宜居住的结构，要符合舒适性原则，满足住户的要求，如室内采光、温度、隔音效果和户型规模等问题。在结构设计的时候还要将居住者是否进行空间分割的问题考虑在内，在设计剪力墙的问题上，要尽可能的采用大开间进行布置。
（三）经济性原则
在进行高层住宅设计之前，要充分的掌握施工地点的特性，在保证建筑安全性、耐久性和舒适性原则之后，要选择最为合适的最为经济的构造设计。因为设计方案所带来的成本将会直接的影响到房屋的造价问题，所以要在设计高层住宅结构的时候，在保证质量的前提下，采用经济型设计方案。
三、高层住宅结构设计的技术性分析
（一）在对于高层住宅建筑在结构经济性、刚性、及整体稳定性和承受能力等问题上，有着一个宏观的综合限值。一般是在高层建筑结构的高宽比例中提出限值的大小。限值是可以突破的，在满足了刚重比、剪重比和层间位移等要求之下，高宽的比例是可以突破限值的限定。但因为高宽比的增加，会造成建筑在结构层次水平方向中增加了诸如剪力墙等抗侧力构件，这样就会出现两侧构件上出现了不平衡的抗侧力，从而增加了结构的造价，并对结构整体的性能、结构的基础刚性要求变得更高。
（二）针对建筑平面采用呈线型的结构的高层住宅，因为长度增大，将会造成两端主轴方向侧向刚度出现不同，甚至会有较大的差异。当建筑位置位于风力较大的地点，建筑受到的风力荷载加大，为了满足位移的要求就需要在横向上增加剪力墙，增加剪力墙也使得主轴方向的刚度差异扩大。为了解决这种问题，要在进行设计的时候，就要控制好两个主轴方向在振动周期比上小于0.8.
（三）如今出现了很多的高层住宅建筑可以进行商住两用，在设计此类建筑结构的时候，底层的层高会比较高，而在二楼及其以上层则会比较低，这样的设计结构，很容易导致在建筑底层出现软弱层。存在软弱层的建筑抗震性能十分的差。面对这种问题，在结构设计的技术上，就要采用好措施，大幅度的增加底层结构的刚度，并保证底层的刚度大于上一层刚度的百分之七十。如果底层刚度大于上层刚度的两倍或超过两倍时，再采取抗力构件增加的方式来增加底层的刚度是十分困难的，这时候则需要加大底层抗侧力构建的厚度或宽度，或增加二层楼板的刚度来避免出现软弱层的现象。
（四）在高层住宅设计技术中，要防止产生拉托效应。一般来说，在梁和剪力墙属于垂直配置的情况下，梁的端部是可以进行铰接的方式进行处理，而支座处钢筋则需要按照构造的要求进行合理配置。当顶部钢筋水平端长度不满足设计时，可以在支座的剪力墙中设置小角钢或焊短钢筋等方式，以机械操作方式来增加连接的强度，避免拉托效应的存在。
（五）跃层住宅的结构设计在技术问题上要注意建筑整体的稳定性，因为一般的跃层住宅建筑在设计中没有楼板，采用挑空楼层的方式。没有楼板的存在就将对整体的结构稳定性造成了一定的影响。所以要在结构设计的技术中注意按照构造的特点，增加剪力墙厚度以达到稳定整体的作用。
（六）在一些高层住宅设计结构中技术上采用的是全部剪力墙的方式，相对的就加大了柱子的荷载量。因为纯剪力墙结构隔层才存在楼板，加上阳台等其他自重都会增加柱子的承载力，所以要在结构设计技术时要注意加强柱子的延性，提高柱子本身在水平方向上的抗剪能力，也可以在柱子之中设置芯柱或型钢，或提高纵向钢筋配筋率也可以提高柱子延性。
（七）在进行复式高层住宅设计时，要注意加大楼板的厚度并加大楼板的配筋率，因为复式住宅中，很多客厅顶部经常会出现开洞的现象，加上楼梯或其他的开洞面积，会让整个楼板的开洞面积很大，增加楼板厚度或配筋率有利于维护整体建筑的稳定。
四、高层住宅结构设计技术性优化
（一）剪力墙的技术优化
设计剪力墙的关键在于连接设计，对剪力墙的技术优化，可以提高建筑的抗震作用，保证建筑安全。在满足结构的刚度后，要从经济和抗力等因素全面综合的考虑，然后进行对抗侧力的布置，对抗侧力的布置不能纯碎的增加剪力墙的数量。剪力墙配置要遵循着均匀的原则，分布在周边，并根据水平位移的限值，尽量的保证最低量的剪力墙。
（二）结构耐久性技术优化
高层建筑的设计应该能在使用的期限内满足居住用户的要求，如果实际建筑没有达到设计寿命，则主要因素为设计结构中建筑结构问题，建筑结构的不合理会降低房屋的可靠性和使用寿命，所以在高层住宅建筑结构设计时，要充分的优化设计，让整体建筑结构符合要求，达到设计效果。
（三）结构设计中抗震性能的技术优化
在进行图纸设计的时候，要根据抗震标准进行设计，高层住宅的振型数不可低于8，尤其是建筑的结构层数越多，就需要增加其建筑刚度，就需要更高标准的振型数，让建筑拥有更好的抗震性能。
五、结语
根据我国的基本国情，高层住宅已经成为了一种发展趋势，在进行高层住宅结构设计时，需要遵循其设计的原则，分析结构设计中出现的技术性问题，并对技术进行优化，最终打造出高质量、低成本、舒适型的宜居高层住宅区，满足人们的需要，造福于人民。
参考文献：
[1] 徐良贤,田力.高层住宅结构设计的技术性探讨[J].中华民居,2011,(10):180-181.
[2] 唐瑛,曾扬.高层住宅结构设计的技术性探讨[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(11).
[3] 王红玉,方晓标.高层住宅结构设计中的问题与对策[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(11).
关键词：高层住宅；结构设计；问题探讨
随着我国经济的飞速发展以及人口的不断增多，为了解决住房的问题，我国城市居民的住宅向高层结构发展。在这一开发建设过程中，结构设计是其安全性以及舒适性的前提，也是高层住宅建设的基础。可以说，结构设计的好坏直接决定了整个建筑的质量以及可使用的程度，因此我们要重视高层住宅结构设计中问题的探讨解决。
1高层住宅结构设计问题
1.1抗震问题
在进行高层住宅结构设计过程中，抗震方面的设计是最为重要的一个环节，同时也是让设计人员较为头疼的一个环节，因为其设计十分复杂。在进行这一方面的设计的过程中，不仅仅要对相关建筑材料、结构进行分析以及选择，同时，还要对整个建筑群进行考虑。我国是一个地震频发的国家，但同时因为我国也是国土辽阔的大国，有的地区没有经历过比较明显的地震灾害。所以在结构设计的过程中，部分设计人员并不是十分重视抗震设计这一问题。除此之外，由于我国物力财力方面的影响，导致结构设计相关抗震设置标准的制定时放宽了尺度。另外，经济利益的驱使，有相当部分的开发商为了追求利益最大化，对建筑结构设计造价给出指标限制降低工程成本。上述各种原因导致了我国建筑结构设计时结构抗震存在不足，高层住宅是居民密集聚集的建筑，高层住宅结构抗震问题导致广大居民的生命安全存在隐患。
1.2楼层平面布置问题
在进行高层住宅结构设计的过程中，大部分结构设计人员在进行结构构件布置时往往会感到十分的头痛。建筑方案设计时，为了最大化地追求建筑使用舒适功能要求，住宅房间布置时按照各自的使用功能划分，从而导致结构抗侧力构件的墙体、柱子不能对齐布置，最终导致平面梁布置时不能形成连续贯通的框架。从结构传力的角度分析，平面布置没有形成一个统一的结构体系[1]。我们都知道，虽然说理论计算或计算机程序在数学或是力学上都是可以给出结果，但是这种结果与理论假定及实际是存在较大出入的。我们知道结构设计理论计算分析十分重要，但是结构的概念设计及结构的构造设计同样重要，结构概念及构造设计是实现理论设计的重要补充。由此我们就可以看出，在进行高层住宅设计的过程中，设计人员要重视结构概念的理解，不能单独追求建筑使用功能的舒适而忽略结构的安全问题。
1.3剪力墙问题
剪力墙在高层建筑物的结构中具有十分关键的作用，通过这一构件结构能够较为有效的抗侧力。在高层住宅中我们会遇到很多楼梯间周围布置剪力墙的方案，因为楼梯间一侧墙体没有楼板连接，使得该剪力墙分担整体结构水平力能力大大降低[2]。然而，大多住宅中各种设备管井尤其是通风井排放在该剪力墙的另一侧，导致墙体两侧相连的有效楼板十分有限。这与我们布置剪力墙作为结构主要承担侧向力构件的初衷相反，致使整体结构的抗侧力能力大大降低。此外，建筑工程在进行施工的过程中，部分施工单位会进行工期的缩短，这样施工人员为了赶工期不得不加快建筑速度，这在一定程度上影响到其施工质量。在使用商品混凝土进行泵送的时候，往往会增加水泥的用量，减少粗骨料的使用量，由于这两者的比例产生了一定的变化，会在一定程度上增加了结构的收缩量。加上由于混凝土强度的提高，使弹性模量增加将引起更大的约束拉应力产生，使得混凝土用量大的剪力墙产生裂缝的因素在增大。
2高层住宅结构设计问题的相关对策
2.1优化结构抗震设计
在结构抗震设计的过程中，对于建筑物的高宽比进行严格的把握，要根据相关规范标准进行设计，采取多种计算程序比较复核。对设计人员进行抗震设计思想宣传，加强结构抗震设计重要性的认识，应以人民的生命财产安全为出发点。根据我国现行经济发展水平与时俱进地修订改进抗震相关标准，提高设计安全储备。对于住宅等一旦发生地震极有可能造成重大伤亡的建筑结构设计，加快学习采用建筑隔震等新技术措施，增加抗震安全储备。
2.2平面布置时合理地考虑结构概念
在进行建筑平面方案设计的过程中，为使理论与实际最大限度的相接近，建筑方案的确定应适当地考虑结构方案的可行性及优劣性。建筑设计师应充分地将结构设计抗震概念及结构受力概念融入到建筑方案中，充分考虑对结构抗震的优劣影响，对于涉及生命安全的重要建筑结构，必要时应以结构安全为前提[3]。结构设计人员也应对建筑方案的确定提出合理的优化建议，对于确实影响结构安全的建筑设计方案应本着安全第一的原则提出修改。
2.3剪力墙的设计
建筑结构设计时与建筑及设备专业做好沟通，最大限度减少其布置方案对剪力墙的不利影响。应以理论与实际最大限度接近为原则，设计人员要灵活地尝试剪力墙布置方式，不要被一贯的布置思想束缚，进而保障结构整体抗侧力刚度的要求。加强结构构造措施，适当加强与墙体相连楼板的厚度及配筋率。条件允许时可以将剪力墙设置成L型或是T型，通过这样的方法，才能够发挥这一面墙的作用。对于工期紧、混凝土强度设计值较高或处于温差变化较大位置的剪力墙，应适当增加墙体配筋率，降低裂缝的产生。
3总结
综上所述，高层住宅结构设计过程中需要设计人员注意的问题有很多，例如：抗震问题、平面布置问题、剪力墙问题等。建筑结构设计应以安全为基本前提，在理论分析合理计算的基础上，重视结构概念设计，结构构造措施。设计人员应根据其实际情况进行对策的提出，从而不断提高其设计质量。
作者:赵国 崔涛 单位:大连市建筑设计研究院有限公司 大连天鸿建筑设计有限公司
参考文献：
[1]熊品华,刘明全,文勇,朱林辉,周赞高.丽都国际超高层住宅结构设计的几点做法[J].建筑结构,2009,v.39S1（12）:267-270.
关键词：钢结构 钢结构住宅 设计
1、工程概况
某住宅楼建筑面积6233.2m2，地上13层为住宅房间，地下l层为设备间及停车场。根据使用功能、建筑总平面、建筑面积、建筑朝向、防火防烟分区等多方面的要求，经多次优化进行了本建筑的平、立、剖面设计，每一户住房中的卫生间、厨房、卧室、客厅均有较好的自然采光和通风，均可满足住宅的建筑使用要求。
2、结构设计
2.1 设计资料
设计标高：室内设计标高0.00m，室内外高差0.3m。基本风压：wo---0.35kN/m2。地质资料：建筑场地至地下9in范围内为粉质黏土，地基承载力特征值为150kN/m2。地震设防烈度为7度。
2.2 建筑布置及计算简图的确定
（1）结构体系。根据建筑设计可知，该住宅为地上12 层，地下1层。综合考虑设计资料、建筑功能及受力合理的要求，本建筑采用框架结构体系。（2）计算简图。从结构平面布置图中取出最不利一榀框架，作为该结构的计算模型。（3）截面的初步确定。根据荷载和跨度的要求，框架梁柱承受的荷载都比较大，故在材料选用时应优先考虑强度较高的钢材，本工程主梁和柱子采用Q345B 钢材，材料性能应满足《低合金高强度结构钢}（GB/T1591）的要求。柱采用宽翼缘的H 型钢，梁采用中翼缘的H型钢，据所选梁柱截面可以确定相应截面的
几何参数。
2.3 荷载计算
（1）恒载计算。主要考虑屋面、楼面均布荷载，并得到恒载作用下结构的计算简图。（2）活载计算。根据《建筑结构荷载规范》得到非上人屋面的活荷载标准值以及各楼层活荷载标准值，进而通过计算，得到了活载作用下的计算简图。（3）风荷载计算。根据《建筑结构荷载规范》，已知基本分压w0=0.35kN/m2。由Wk=βzusuzwo。可知风荷载标准值。将风荷载换算成作用于每一层节点上的集中荷载，从而建立风荷载作用下的结构计算简图。（4）地震荷载计算。本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分
组为第二组，Tk=0.40S，根据底部剪力法公式可得地震荷载作用在每一层节点上的集中荷载，从而得到地震荷载下的结构设计简图。
2.4内力计算
（1）恒载作用下内力计算。力法、位移法、弯矩分配法、无剪力分配法均可用来计算框架结构内力和侧移，但是多层钢结构往往杆件较多，超静定次数很多，采用这些方法比较费时，因此实际计算时一般用近似方法分别计算结构在竖向荷载和水平荷载作用下的内力和位移。框架结构在竖向荷载作坩下的计算方法有分层法、迭代法、二次弯矩分配法等。
2.5 构件设计
据内力计算组合结果，即可选择各截面的最不利内力进行梁柱截面设计。设计公式为S≤R 和S≤R/yRE（地震作用参与的组合）。柱的截面设计考虑强度、刚度、平面内整体稳定、平面外整体稳定以及局部稳定等方面。主梁设计模型按多跨连续梁考虑。截面设计考虑强度、刚度、局部稳定等方面（由于采用压型钢板组合楼板，且有牢靠的连接，故不必验算整体稳定），次梁截面按两端简支考虑，由强度、刚度、稳定等综合确定。
3、钢结构设计的特点
3.1 钢材结构的特点
钢材的结构具有以下的特点：（1）强度高，重量轻；（2）塑性、韧性好；（3）材质均匀，工作可靠性高；（4）适于于机械化加工，工业化生产程度高；（5）减少砂、石、灰用量，减轻对再生资源的破坏；（6）环保、可回收再利用，建筑造型美观；（7）密闭性能好，能制成不渗漏的密闭容器；（8）耐热性能好，耐火性能差；（9）耐腐蚀性差。
钢和混凝土容重比：3.4，强度比：210～136。所以刚才较混凝土的重量轻，这样能够便于运输和安装，可跨越更大的跨度。
3.2 高层住宅钢材结构设计的特点
（1）对高层住宅钢材结构的设计时要进行柱网的布置，在设计时可以考虑选取一榀框架单元，对柱截面和梁截面要首先进行初选。框架梁受到竖向恒荷载、竖向活荷载、水平风荷载和地震力的作用的影响。对内力的计算时要采用分层法来进行相应的计算。
（2）对高层住宅钢材结构的设计首先应该要考虑高层钢材的承重结构设计，在对承重结构设计的时候需要分两个方面进行设计，即：承载能力极限状态和正常使用极限状态。在设计的过程中要考虑到构件和连接的强度破坏的承受能力，如果因为疲劳导致破坏或者因为钢材过度的变形不在适合继续承载，钢材的结构将会转变为机动体系和结构倾覆。
4、钢结构设计的原则
钢结构设计的基本原则是：结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全可靠；结构应符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。
（1）梁柱体系
平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接H 形截面钢梁，柱为焊接箱型钢柱。整个结构设计成刚性框架结构，竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计，现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为H 形截面单跨简支梁，设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。
（2）抗剪体系
分析计算表明，在全部水平风荷载和地震力作用下，上述结构体系局部刚度较弱，因此钢框架―支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架―剪力墙结构体系的中间部分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙，来抵抗水平外力的冲击。
（3）楼盖体系
一般各层楼（ 屋） 盖均采用钢筋混凝土楼（ 屋） 盖， 楼板厚度依结构计算定为110mm，140mm。在结构计算中，认为楼盖刚度足够大，符合平面内无限刚性的假定。
5、钢结构住宅设计中应注意的问题
5.1钢结构住宅建筑的设计原则。
（1）发挥钢结构的优势，并避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板。
（2）解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题。特别是在多雨的环境，防腐、防锈工作处理的好坏直接影响到钢结构住宅。
5.2结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则，地震时易损坏，而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。
5.3钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠、并为构件制作、运输、吊装创造条件。
6、结语
钢结构作为一种新型的结构形式，具有自重轻、结构空间大等优点，十分适合应用于高层民用建筑中。同时，钢材具有非常好的延性。抗震性能优于其他任何一种材料，钢结构作为一种承重结构有不同于其他结构形式的独特之处，只是其配套体系有待于进一步开发和完善。随着我国国民经济的发展和综合国力的增强，我国的高层建筑会越来越多的采用钢结构。
参考文献：
[1] 姜学诗；钢结构房屋结构设计中常见问题分析[J]；建筑结构；2003年06期
关键词：高层住宅；建筑结构；抗震性能；优化设计
中图分类号：TU241.8文献标识码：A文章编号：
引言：
随着我国钢产量、成型制造工艺以及经济政策等方面的支持，我国房地产业的迅猛发展。进入上世纪 90 年代后，高层钢结构成为高层建筑的发展趋势。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化，而且在优化建筑结构设计上也越发受到业界普遍关注和重视。由于我国处于地震多发区，结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的日程。房地产业的高速发展将成为趋势，国内虽有一些高层钢结构设计理念，但可靠性仍值得商榷。因此，住宅高层建筑结构抗震的优化设计处于非常重要的地位。
1.住宅高层建筑结构抗震设计原则
抗震设计要刚柔相济，选择合适的结构形式，在增加结构刚度的同时也要增强地震作用，需要确定合理的抗震措施。保证结构的抗震性能主要是确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。在地震力作用下，要求结构保持在弹性范围内正常使用。建筑物的变形破坏性态后不能发生很大的变化，经简单的修复后可正常使用。随着建筑物高度的增加，允许结构进入弹塑性状态，但必须保证结构整体的安全。因此，六级以上必须进行抗震设计。每次强震之后都会伴随多次余震，在建筑抗震设计过程中如果若一味的提高结构抗力，就会增加结构刚度。若只有一道设防，则会导致结构刚度大。所以，建筑物在地震过程中既能满足变形要求，又能减小地震力的双重目标。因此，只有这样才能使建筑物抗震设计过程中防止造成建筑物局部受损。建筑物的抗震结构体系如果刚度太柔，首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤，结构构件协同工作来抵挡地震作用容易导致建筑物过大形变而不能使用。延性较好的分体系组成，地震发生时不会发生整体倾覆。因此，由若干个在地震发生时由具有较好延性。
2.高层建筑结构抗震设计要点
2.1 结构规则性
建筑在结构方案设计的初期，结合抗震设计的要求，对建筑平面及使用功能进行合理优化和布局，特别是高层住宅建筑，应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，要求建筑物平面对称均匀，柱网剪力墙布置合理。因为该种结构建筑容易估计出其地震反映，对建筑进行合理的布置，以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，体型简单，结构刚度。大量的地震灾害表明，在地震时，只有建筑物受力均匀，平立面布局简洁对称合理，这样的结构才能满足抗震设防的设计要求。
2.2 层间位移限制
我们在进行高层建筑物结构设计时要注意建筑的高宽比，位移的限制和结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等问题。其中钢筋混凝土结构的位移限值要求严格，以及所处的地理位置进行设计，稳定性以及正常使用功能等。其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，满足其具有足够的刚度又要避免超过结构的承载力，位移限值风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格，在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力。
3.抗震设计中的注意事项
3.1基本设计信息的确定
根据当地的抗震设防烈度和建筑类别等确定抗震等级。值得注意的是，高层住宅建筑一般为丙类建筑，是不需要调整设防烈度的，而甲、乙类建筑要按照《建筑抗震设防分类标准》来调整设防烈度。设计时要明确该场地土类别、地面粗糙度和地震加速度，使设计更加合理。建筑越高，风荷载的影响越大，因此对基本风压也要更加重视，当建筑高度超过60 m 或者对风荷载敏感的建筑，就要按照一百年重现期的风压采用，并应根据建筑的形状、高宽比等选择合适的体形系数。
3.2概念设计与设计参数的正确选择
在方案设计阶段，要进行概念设计，使结构体系的地震作用传递途径明确以及使结构具有多道抗震防线。结构最大适用高度要控制在规范允许范围内，使结构具有足够的延性。剪力墙的布置应均匀、对称，在纵横两个方向上都有布置，使两个主轴方向的刚度尽量接近；墙体要尽量减少开洞，如果要开洞，洞口应均匀对齐，避免任意开洞。砼结构构件应控制截面尺寸和受力钢筋、箍筋的设置，防止剪切破坏先于弯曲破坏、砼的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的锚固粘结破坏先于钢筋破坏。结构各之间的连接应做到构件节点的破坏，不应先于其连接的构件；预埋件的锚固破坏，不应先于连接件；装配式结构构件的连接，应能保证结构的整体性；预应力砼构件的预应力钢筋，宜在节点核心区以外锚固。
4.优化策略
对高层建筑结构抗震设计时,首先可以从高层住宅建筑结构的结构体系、建筑结构的规则性等方面着手,在将抗震和消震相结合的基础之上,建立建筑结构延性和结构设计的地震力要求相互影响的双重指标和设计方法,从而可以通过建筑结构形式达到减震消震的效果,从而使高层住宅建筑在地震中具有良好经济的抗震性能。
4.1 建筑结构的抗震设计应重视建筑结构的规则性
4.1.1在高层住宅建筑抗震设计中建筑主体抗侧力结构应该沿着竖向断面构成变化比较均匀,并且不能出现突变的现象,这种均匀的高层建筑结构能够避免因为结构薄弱层的破坏而造成整个建筑结构破坏,特别是对于强震区的高层住宅建筑应该特别注意。
4.1.2建筑主体的抗侧力结构的两个主轴方向变形特性以及刚性应该比较相近,这主要是因为高层建筑结构是三维形式,实际的地震作用以及风荷载具有任意的方向性,在设计中使建筑主体抗侧力的两个主轴方向的刚度比较均匀,这就可以保证建筑结构具有良好的抗风能力和抗震性。
4.1.3在高层住宅建筑抗震设计时,主体抗侧力结构的平面布置应保证同一主轴方向的抗侧力结构刚度应该均匀,这样可以有效避免在主体结构的布置设置中刚性大而延性小的结构,比如长窄的实体剪力墙,这种结构虽然能够满足刚度以及对称性的要求,但是由于在建筑结构中一些结构刚度比较大,所以在地震发生时,将会吸收非常大的能量,造成应力的集中的地方首先受到破坏,从而造成正整体结构的损坏。因此在设计的过程中保证高层住宅建筑同一主轴方向的抗侧力结构刚度的均匀性,对建筑结构的抗震延性具有重要作用。
4.2 抗震结构体系的优化设计
高层住宅建筑结构体系的设计是建筑结构设计中最为重要的问题。建筑结构设计方案的合理性,对建筑结构的经济性以及安全性具有重要的作用。而抗震结构体系是高层住宅建筑抗震设计中关键问题,在抗震结构体系设计的过程中应该设计多道抗震防线,并且还应该根据建筑的类型以及因素进行设计,这样不仅可以避免因为建筑中某些部分的构件的破坏而造成整个建筑体系的抗震能力失效的现象,而且还可以保证建筑设计的安全性。在设计中结合建筑特点、经济条件等因素综合考虑,并且在建筑抗震结构体系的设计中应该选择不承受重力载荷的构件。抗震结构体系必须具有合理的地震作用传递途径,设计中不适合采用轴压比较大的钢筋混凝土框架作为抗震结构体系设计的第一道防线,在抗震设计中设计多道防线主要是为了减少建筑主体结构的地震能量,必要的强度分布以及刚度能够减轻主体结构的破坏。
4.3 层间位移的控制
高层住宅建筑都具有非常大的高宽比,并且在地震以及风力的作用下会产生非常大的层间位移的现象,严重情况会超出结构位移的限制数值,位移限值的大小与建筑结构体系和结构材料、侧向荷载以及装修等多方面因素有关。所以在高层住宅建筑结构设计的过程中应该根据建筑的具体情况以及地理位置等进行设计,不仅应该具有足够的刚度,而且诶还应该有效避免水平载荷作用下造成的位移现象,而影响建筑结构的稳定性、承载能力和舒适度。
5.结语
随着新型结构、高性能材料的出现人类建筑也势必再上新台阶，理顺结构与建筑，使得新型结构建筑要求同时能满足建筑物的使用功能和外观要求。提高结构与设备的关系，需要从目前抗震设计现状出发，设计者应根据工程抗震概念各方面的知识和经验，作出正确的工程判断，找出结构安全与经济合理的最佳结合点，探求处一种实用可行的二步或三步设防的合理有效的抗震设计方法，以更好地适应社会经济和科学技术的发展。
参考文献：
关键词：高层钢结构质量
1 引言
中国作为一个发展中国家，高层钢结构建筑在我国起步较晚，成熟及可借鉴的经验不是很多。但从改革开放以来，许多现代化建筑如雨后春笋般耸立。而钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震能力强等优势和特点被人们广泛应用于高层尤其是超高层建筑中。其中建筑钢材又分为普通碳素钢、优质碳素结构钢、普通低合金钢三类。大量使用的仍以普通碳素钢为主。与混凝土高层相比：自重轻，截面小，可降低基础造价，室内有效面积大，与玻璃幕墙结合，建成现代感很强的建筑外形；工业化程度高，可降低人工费用，增加建筑的投资回报率；抗震性能较好，利于向高层、超高层发展；绿色环保、可持续发展，8-17层的高层钢结构造价可达到与混凝土持平，综合造价可望超过混凝土。
高层钢结构主要应用于现代的高层建筑，钢结构的结构体系主要有框架体系、框架支撑(剪力墙板)体系、筒体体系和巨型框架体系。对于高层钢结构，结构设计也是建筑成败、优劣的关键因素，方案阶段有结构工程师的参与是必要的。
2 高层钢结构设计的特点
2.1 钢结构的基本原理
钢结构是钢材（钢板和型钢）经过设计、加工，形成各种基本构件，如拉杆（有时还包括钢索）、压杆、梁、柱及桁架等，然后将这些基本构件按一定的方式通过焊接和螺栓等方式连接组成的工程结构形式。轻型钢结构是一个很模糊的概念，没有严格的定义。以下结构都可称为轻型钢结构：①由冷弯薄壁型钢组成的结构；②由热轧轻型型钢（工字钢、槽钢、 H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；③由焊接轻型型钢（工字钢、槽钢、 H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；④由圆管、方管、矩形管组成的结构；⑤由薄钢板焊成的构件组成的结构；⑥由以上各种构件组成的结构
设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，并符合防火、防腐蚀要求。宜优先采用通用的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量。在钢结构设计文件中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的附加保证项目。此外，还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对钢结构设计的要求[1]。
钢结构设计的特点可以概括为以下几点：
（1）为了不影响结构或构件的正常使用和观感，设计时应对结构或构件的变形规定好相应的限值；
（2）计算结构或构件变形时可以不考虑螺栓孔引起的截面削弱；
（3）在设计的过程时，承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长度、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证为前提；
（4）在对框架结构进行设计的过程中，梁与柱的刚性连接应符合受力过程中梁柱间交角不变的假定，同时连接应具有充分的强度承受交汇构件端部传递的所有最不利的内力。梁与柱铰接时，应使连接具有充分的转动能力，且能有效地传递横向剪力与轴心力。梁与柱的半刚性连接只具有有限的转动刚度，在承受弯矩的同时会产生相应的交角变化，在内力分析事，必须预先确定连接的弯矩-转角特性曲线，以便考虑连接变形的影响。
2.2 钢结构设计的特点
2.2.1 钢材结构的特点
钢材的结构具有以下的特点：
（1）强度高，重量轻；
（2）塑性、韧性好；
（3）材质均匀，工作可靠性高；
（4）适于于机械化加工，工业化生产程度高；
（5）减少砂、石、灰用量，减轻对再生资源的破坏；
（6）环保、可回收再利用，建筑造型美观；
（7）密闭性能好,能制成不渗漏的密闭容器；
（8）耐热性能好，耐火性能差；
（9）耐腐蚀性差。
表1 钢材与混凝土的对比
钢和混凝土容重比：3.4，强度比：210～136。所以刚才较混凝土的重量轻，这样能够便于运输和安装，可跨越更大的跨度。
2.2.2 高层住宅钢材结构设计的特点
（1）对高层住宅钢材结构的设计时要进行柱网的布置，在设计时可以考虑选取一榀框架单元，对柱截面和梁截面要首先进行初选。框架梁受到竖向恒荷载、竖向活荷载、水平风荷载和地震力的作用的影响。对内力的计算时要采用分层法来进行相应的计算。
（2）对高层住宅钢材结构的设计首先应该要考虑高层钢材的承重结构设计，在对承重结构设计的时候需要分两个方面进行设计，即：承载能力极限状态和正常使用极限状态。在设计的过程中要考虑到构件和连接的强度破坏的承受能力，如果因为疲劳导致破坏或者因为钢材过度的变形不在适合继续承载，钢材的结构将会转变为机动体系和结构倾覆。
（3）在对高层住宅钢材结构的设计时要对其结构破坏可能产生的后果采取不同的安全等级设计。一般的高层住宅采用的钢材结构安全设计等级为2级，其他的特殊建筑钢结构住宅的安全等级要根据其实际情况来确定。
（4）在对组合楼盖设计时，要对荷载内力计算、压型钢板组合楼板受力验算、斜截面验算、支座负筋计算、挠度验算及自振频率验算等内容。这样以便方便组合框架内力组合值的计算。
3 结束语
随着我国经济突飞猛进地发展，我国的经济实力和技术水平都得到了迅速地提高。钢结构以其独特的优越忧，在建筑业被越来越广泛的重视和应用，在“大力发展钢结构”政策的指导下，我国钢结构发展的历史机遇已经到来。在高层钢结构住宅建筑与结构设计中，合理的进行建筑平面设计，合理的选择柱网布置，合理的选择计算模型及计算方法是整个设计成功的关键。随着钢结构住宅的发展，充分发挥钢结构一系列的优点一直是本领域研究的热点。
关键词：短肢；剪力墙；高层住宅
1、高层住宅结构体系
通过调查研究发现，目前，通常将框-剪结构体系以及剪力墙结构体系应用到高层住宅结构设计中；在高层住宅设计中，容易受到诸多因素的制约影响，比如分隔墙位置、进深等，要对结构体系进行合理构建，保证建筑使用功能可以得到满足。采用通常的两种结构体系，存在着各自的优点和缺点：
（1）采用框架和剪力墙体系
将框架剪力墙体系应用到高层住宅中，在设计过程中，主要是将很多的剪力墙设置于平面中间的电梯井或者楼梯间位置，形成一个核心区，集中布设剪力墙，这样就会有筒体形成，基本完整或者非常完整，结合具体情况，将框架柱布设于筒体。因为没有特别规整的分隔住宅房间，那么就无法有效的布置柱网。并且，柱网不管怎么样布置，都会有柱子外突问题出现，这是因为高层框架柱截面的尺度要比隔墙厚度大，不仅会对室内美观产生影响，建筑的使用功能发挥还会受到影响。我们从结构受力角度方面来讲，框架结构没有较好的抗侧力性能，如果主网不甚规则时，抗侧力需求就无法得到有效满足，中部筒体的负担也会得到大大的加大。这种框架结构的优点是有利于楼面结构受力，往往有着规整的楼板和较好的平面刚度，可以便捷施工。
（2）采用剪力墙体系
在高层住宅设计中，可以依据房间分隔来布置剪力墙结构体系，很好的配合建筑平面，并且不会外凸一些柱子。但是，因为无法规整的分隔住宅，这样就无法合理的布设剪力墙，那么相应的要求就无法达到，比如均匀、规则等等。我们从结构受力方面来讲，没有均匀的刚度，地震力的弯扭偶联作用就会得到大大的增加。并且剪力墙体系因为有着较大的侧向刚度，那么如果房屋建筑不够高的话，在这么大的刚度下，反而会影响到建筑的安全性。要想降低刚度，可以对剪力墙进行适当削减，但是如果过于稀疏，又会对楼盖结构产生不利的影响。
（3）结构体系的改进
通过上文的叙述分析，我们发现通常所用到的两种结构体系有着各自的优点和缺点，但是总体来讲，剪力墙更加优良。为了解决这些弊端，我们进行了深入的研究和实践，最终确立了短肢剪力墙结构体系，这种结构体系的基础是剪力墙，将框架的优点也吸引了进来，可以有效的应用到高层住宅建筑中。
2、短肢剪力墙结构体系
（1）体系的构成和特点
在设计短肢剪力墙结构时，需要对建筑的平面布置情况进行充分考虑，将适当的短肢砼墙体布置于房间分隔的交点处，或者是其他的位置也行，这些短肢墙体有着不同的长度，截面形式也是不同意的，将连系梁布置于各个肢处，这样连系梁就可以有效地连接短肢剪力墙，促使其形成一个整体，这样刚度就可以符合要求，并且抗震性能也比较的优越。我们需要注意的是，短肢剪力墙体系有着多种截面形式，比如T形、L形以及Z形等，控制其肢长在2米以下，通常情况下，一形是不适宜采用的，因为这种形式的剪力墙没有较好的刚度，稳定性不够。
要充分依据结构分析计算的周期，来合理确定短肢剪力墙的墙肢数量，合理控制肢长，满足抗侧力的需求。利用轻质气体来有效填充剪力墙之间的间隔墙，这样结构自重就得到了大大的减轻，结构性能也变得更加优越。具体来讲，这种结构体系具有这些特点：
一是在对竖向构件进行布置的时候，充分结合建筑平面和隔墙位置来进行，这样的结构设计，就可以促使建筑使用功能更好的实现。
二是在对墙肢数量以及肢长进行布设时，需要充分结合结构抗侧力需求来进行，结合具体情况，来对整体刚度进行调整，刚度中心位置也是可以调整的。
三是在布置结构的过程中，是不会受到建筑的限制影响，这样设计的结构方案就会是符合需求的，对于楼盖的支撑以及楼面设计也可以得到很好的处理。
四是在填充墙体时，采用的是轻质砌体，这样墙体自重就可以得到有效的降低，减少材料消耗，施工起来也更加的方便。不需要那么大的造价成本，经济性较好。
（2）短肢剪力墙体系的布置原则
要设置适当数量的短肢墙，保证竖向荷载承受力以及抗侧力需求可以得到有效的满足；要均匀布置短肢墙，合理分布结构刚度，这样才可以更好的支撑楼盖，保证不会有较大的差异存在于不同墙肢轴向应力之间。特别需要注意的是，为了保证平面刚度要求可以得到满足，需要将短墙肢布置于平面的外边缘以及拐角处。要尽量对齐各个短墙肢，有效的与连梁构成一个整体，要有两个方向的梁来连接每一道短肢墙，尽量在墙肢的竖平面内布置连梁，一般来讲，按照墙肢的厚度来控制连梁宽度。但是墙肢的厚度也不是越厚越好，需要符合于填充砌块的模数；太薄的话也不行，会影响到墙肢的稳定性，还会增加其他施工程度的难度。
3、楼盖结构形式
经过调查发现，通常将肋形楼盖或者大跨度板形式作为短肢墙结构体系中的楼盖结构形式。如果将肋形楼盖应用进来，那么需要在间隔墙的位置上设置主梁和次梁，这样可以在墙中隐藏掉梁，不仅使用功能不会受到影响，还可以通过梁来更好的传递墙荷载，如果形成了较大的板跨，或者规则度不高的话，就需要对次梁进行再度设置，对楼面刚度进行有效的改善。要在合适的位置设置短肢墙，保证墙肢可以直接支撑梁，这样传递层次就可以得到稳定。
如果住宅单元的空间并不是特别大，并且规整度较高的话，就可以用一个较大跨度的平板形式布置于一个单元内部，利用轻质隔墙来划分房间，那么就可以在大跨度的周边布置短肢墙，要均匀布置短肢墙，既不能够太过于密集，也不能够太过于疏松，保证足够的合理和科学，这样才可以得到更加合理的结构体系。同时，采用这种的方式，因为是任意设置间隔墙，那么在以后就可以结合具体的需求以及状态来灵活改造或者重新布置单元的平面内间隔。
4、结语
通过上文的叙述分析我们可以得知，通常在高层建筑设计中，应用的结构体系为框架剪力墙体系和剪力墙体系，这两种结构体系有着各自的优点和缺点；在应用过程中，容易出现各种各样的问题，针对这种情况，我们进行了大力研究，以剪力墙为基础，发展起来了短肢剪力墙结构，这种结构体系可以更好的适用于高层住宅中。在设计的时候，需要充分结合具体状况和需求来进行，合理布置，满足功能需求的前提下，提高结构的抗震性。本文简要分析了短肢剪力墙结构高层住宅设计，希望可以提供一些有价值的参考意见。
参考文献：
[1]钟海洋.短肢剪力墙结构设计的探讨[J].民营科技，2011，2（12）：123-125.
[2]谢志海.对高层住宅框支剪力墙结构设计的分析[J].城市建设理论研究，2012，2（9）：87-89.
[3]徐鸣伟.短肢钢砼剪力墙与配筋砼砌块剪力墙结构特点比较与造价分析[J].黑龙江科技信息，2010，2（24）：89-91.
关键词：高层住宅 混凝土剪力墙 结构优化设计
一、高层住宅混凝土剪力墙布置方式、经济分析、结构计算参数的合理选取
1.高层住宅结构设计中剪力墙布置方式
剪力墙结构一般都是应用于超高建筑和高层建筑，而在高层建筑结构中，结构位移是结构设计的一个主要指标。其中包括层间位移比和竖向层间位移角。另外，伴随着住宅建筑高度的不断的增加，水平的荷载作用效应起主要控制作用。而剪力墙在平面内有很大侧移刚度，所以剪力墙是承载着来自高层建筑的绝大部分的水平作用和水平剪力。
在超高层建筑和高层建筑结构设计中，通过调整结构的侧向刚度来控制结构位移和层间位移角，而通过调整结构的扭转刚度来控制结构的扭转位移。剪力墙结构体系中结构的侧向刚度大小是可以通过剪力墙的截面来控制，例如剪力墙布置较多时，相对应的侧向刚度大；剪力墙布置较少时相对应的侧向刚度相对较小。另外通过剪力墙在建筑平面中的布置位置调整，可以控制剪力墙的扭转刚度从而达到控制结构扭转。结构的整体稳定、承载能力和刚度以及经济合理性的一种宏观控制。假如剪力墙体在高层建筑物中有比较合理的截面和平面布置，就会形成一个能够很好的抵抗墙体水平力的结构体系，此时还能够有效的分割空间，最大限度的满足建筑使用功能。
2.高层剪力墙结构的经济分析
剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省。在高层住宅中，开间均较小，分隔墙较多，采用现浇剪力墙结构可将承重墙减少，比较经济。剪力墙外观整齐，没有露梁、露柱现象，便于室内布置。另外，剪力墙结构的抗侧刚度大，结构周期小。在结构设计中应保证剪力墙结构满足国家规范关于结构水平位移和地震力的要求，做到安全适用，经济合理，就必须在实际工作中有所判断，将结构水平位移和地震力控制在合理的范围内，然后检查结构的内力和配筋。
3.高层结构计算参数的合理选取
（1）周期折减系数：
填充墙较多时的剪力墙结构，取0.9～1.0；填充墙较少时的剪力墙结构，取1.0。填充墙对结构周期的影响与填充墙的类型、填充墙与主体结构的位置等密切相关，以上数值填充墙按实心砖墙确定的，对其他各类填充墙（空心砖砌体、混凝土砌块砌体等）可酌情调整确定。填充墙对主体结构周期的折减，实际上就是考虑填充墙刚度对主体结构刚度的影响程度，主体结构刚度愈大填充墙对结构周期影响越小，反之，则越大；填充墙的自身刚度越大，对主体结构周期影响也越大，反之，则越小。
（2）振型个数的确定：
以保证振型参与质量不小于总质量的90%为前提。高层建筑地震作用振型数非耦联时n≥9个，耦联时n≥15个；对多塔结构振型数n≥塔楼数量X 9。
（3）连梁刚度折减系数：
在内力和位移的计算中，连梁刚度折减系数可取0.5；当结构位移由风荷载控制时，连梁刚度折减系数宜不小于0.8。连梁常被称为结构抗震设计中的“保险丝”，它可以起到耗散地震能量的作用，伴随着连梁梁端产生塑性变形，结构刚度退化，变形加大，结构出现内力重分布，剪力墙墙肢内力加大。
二、优化结构设计，降低工程造价
1.结构设计优化增加合理性和安全性
优化结构设计，使结构受力均衡，技术应用得当，整体安全可靠，这样设计出来的结构才能达到既经济又合理的目的。
从结构设计整体布局来看，在水平荷载作用下，剪力墙的暗柱配筋往往是构造配筋，暗柱截面的确定与剪力墙的布置有密切的关系，而构造配筋与暗柱截面又有一一对应关系。由于剪力墙布置的差异性，一片剪力墙两端暗柱的截面可能差6～10倍。配筋也相应差6～10倍。而剪力墙在不同方向的水平荷载作用下是具有对称性的。这样设计出的结构就会造成极大的浪费。因此，首先合理的布置剪力墙，尽可能使之对称布置，这样即节省造价，又增加结构的安全性。
2.《建筑抗震设计规范 GB50011-2010》规定
（1）侧向刚度不规则。侧向刚度小于相邻层的70%，或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%；除顶层或出屋面小建筑外，局部收进水平向尺寸大于相邻下一层的25%。
（2）竖向抗侧力构件不连续。竖向抗侧力构件的内力由水平转换构件向下传递。
（3）楼层承载力突变。抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。从而对剪力墙竖向布置做了间接的规定。保持剪力墙从下向上贯通布置原则，通过减小截面厚度使侧向刚度减小。
3.剪力墙配筋控制对主体造价起着关键性的作用
通过以往高层住宅项目的结构设计对比看，一般剪力墙配筋几乎都是按规范规定的最小配筋率构造配筋，包括竖向分布筋和水平向分布筋。所以控制剪力墙厚度，可以有效的控制剪力墙身钢筋用量。在抗震设计时，当底层剪力墙肢轴压比控制在抗震等级范围不同限值内，则剪力墙仅设置构造边缘构件，而当轴压比大于规定限值时，应设置约束边缘构件。而在剪力墙配筋设计时，构造边缘构件和约束边缘构件的配筋率相差甚大，所以适当的加大剪力墙肢截面，把底层轴压比控制在设置构造边缘构件限值以内，可以有效的降低钢筋配筋量。所以通过合理的截面布置可以很好的优化剪力墙配筋设计。
三、剪力墙结构构件的合适含钢量
关于钢筋含钢量指标的计算方法，依据已知的现行标准进行参考的依据基础上进行计算。通常为计算范围内的相应结构钢材用量除以计算范围内的结构面积。1） 结构钢材包含剪力墙、柱、梁、楼板、空调板、窗台板、阳台栏板、砌体拉结筋等混凝土结构的受力及构造钢筋；不含纯建筑的混凝土装饰构件、预埋件、混凝土墙梁与砌体间加挂的钢丝网、一楼为防潮而设置的架空预制板所含的钢筋。2）结构面积等于建筑面积与建筑赠送的但仍为结构楼板或屋面板遮盖部分的面积之和。例如层高小于 2.2m部分，在计算建筑面积时只计算一半，在计算结构面积时全数计入。
高层建筑如因建筑的空间等方面的要求必须设置结构转换层时，转换层应有单独统计的含钢量指标。总的含钢量指标中应同时提供以下两种类型：1）不含转换层的面积及其用钢量的指标；2）包含转换层的面积及其用钢量的指标。
含钢量指标要求是以常规结构的实际建造面积计算的，这就提醒我们在统计含钢量时，务必以实际建造面积计算，而不是简单的以建筑面积计算，这样算出来的结果才能真正反应结构的含钢量水平的高低。
四、总结
结构优化的目的首先是为了降低工程造价，而不是把原有加大的安全储备减少，要在保证整个结构安全可靠的前提下，做到经济合理，还能很好的满足建筑的使用功能。近年来，高层住宅剪力墙结构应用广泛，数量多，投资大，因此进行合理的结构优化设计具有重要的意义。
参考文献：
[1]刘礼联.小高层住宅短肢剪力墙结构设计优化措施分析探讨[J].中外建筑，2010，（5）：165-167.DOI：10.3969/j.issn.1008-0422.2010.05.051.
