解析高层住宅结构设计原则的技术性

姚平

摘要：随着我国城市化进程加快，城市人口急剧上升，人口与住房的矛盾已经成为了社会焦点问题。高层住宅结构已经成为社会发展的必然趋势，尤其是针对我国人均土地占有量低的现状，高层住宅必然是首选方案。高层住宅结构设计是一个至关重要的环节，直接影响住宅质量，和人们的生命财产安全息息相关。

关键词：高层住宅；结构设计原则；技术性

中图分类号：TU2 文献标识码：A文章编号：

引言

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影响着建筑之后的安全性、舒适性、经济性及合理性。

1高层住宅结构设计的特点

1.1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而言，高层住宅的容积率达到了低、多层住宅的几倍甚至几十倍。

1.2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。

1.3荷载量大

高层住宅因为楼层较多，其使用的钢材也较多。因此，高层住宅结构受到的自重、风荷载、地震力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。导致高层住宅往往需要采用桩长较长的、桩径较大的钻孔灌注桩作为桩基础。

2高层住宅结构设计的原则

2.1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很多人的生命问题。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。

2.2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。

2.3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。

3高层住宅结构设计问题处理措施

3.1在混凝土高规中对高层建筑结构的高宽比提出了一个限值，但是这个限制只是一个综合限值，是对于高层建筑结构刚度、整体的稳定性、经济性以及承载能力的宏观要求。也就是说，这个限值是可以突破的。通常情况下，在刚重比、层间位移、剪重比等都满足要求的情况下，高宽比可以不满足限值的要求。可是在高层住宅设计过程中，设计人员需要注意的是，因为高宽比增加，就会导致结构在水平方向增加抗侧力构件，例如：剪力墙等，这样就会使建筑结构在两个方向有不平衡的抗侧力，增加结构的造价，对结构的基础刚度和整体性要求也会提高。

3.2对于建筑平面呈线型的高层住宅结构，因为长度比较大，所以在两个主轴方向侧向刚度会产生较大的差异。另外，如果建筑处于风力荷载较大的地方，因为横向的风力荷载作用比较大，所以为了满足位移要求，就要沿着这个方向增加剪力墙，这样，也会加大两个主轴方向的刚度差异。在这样的情况下，两个主轴的动力特性差异也会随之增加，在动力荷载的作用下，动力影响复杂。所以在设计的时候，要控制两个主轴方向扭转周期和平动振动的周期之比在0.8之内。

3.3现在很多高层住宅都是商住两用的结构形式，所以底层的层高比较高，有的可以达到五、六米，而二层以上层高就比较低，大概在三米左右。这样设计的直接后果就是底层出现软弱层，这对结构的抗震性能非常不利，所以在设计的时候应该避免。在设计的过程中，应对这个问题最好的措施就是增加底层结构的刚度，保证底层刚度与上一层的刚度比值不小于1.5。如果底层的高度使上层高度的两倍或者两倍以上的时候，采取增加抗力构件的方式来增加底层的刚度就变得很困难，这时候就要做方案调整。可以加大底层抗侧力构件的长度或者厚度，也可以适当增加二层的高度，或者加大二层楼板的刚度等都可以。

3.4通常情况下，如果梁和剪力墙垂直搭置，梁的端部可以按照铰接的方式进行处理，支座位置的钢筋可以按照构造的要求进行配置，顶部的钢筋水平端的长度如果没有满足规范要求，可以采取在支座剪力墙里面设置机械进行约束的措施，例如：加小角钢、焊短钢筋等，以增加连接的强度，防止产生拉托效应。

3.5现在一些跃层住宅的设计中经常存在挑空楼层没有楼板的问题，因为中间层没有楼板，剪力墙的高度是两层，所以就会对结构的稳定性产生影响，这个时候，在设计的过程中就要按照构造的具体要求适当增加剪力墙的厚度，否则剪力墙的稳定性就会受到威胁。

3.6一些高层住宅建筑采用的是纯剪力墙结构，外围阳台以及露台的端部是框架柱，隔层才有楼板，而柱子的高度比较大，所以柱子需要承担的荷载比较大，这个时候在设计的过程中就需要注意要加强柱子的延性，以提高其水平抗剪能力，可以采取加大纵向钢筋的配筋率的方法，在柱子中设置芯柱或者型钢。

3.7在高层住宅结构中，一些复式住宅楼中，跃层楼板在客厅的顶部经常开洞，再加上楼梯的开洞面积，跃层楼板的开洞面积通常都会超过百分之三十，有的甚至超过百分之五十。针对这样的情况，一定要采取相应的加强措施。可以考虑适当加大楼板的厚度，加高主框架之间的连接构造，增加柱子刚度和梁刚度。亦可充分利用建筑线脚和装饰所需要的空间来布置合理的结构构件。

4高层住宅结构设计技术性优化

4.1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。

4.2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。

4.3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15，尤其是建筑的结构层数越多，就需要增加其建筑刚度，就需要更合理的振型数和结构布置，使得建筑物在两个方向上的有效质量系数均达到规范的要求，在尽可能满足建筑使用的空间性的要求的同时，让建筑拥有更好的抗震性能。

5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：

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[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,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,2012,(11).