浅谈小区小高层住宅建筑结构选型

曹文涛

摘要：目前，各大中型城市小高层住宅建筑逐渐普遍，要保证小高层住宅既能满足居民生活需求，又保证其安全性是结构选型所关注的焦点。本文就从小高层住宅建筑的结构形式、抗震性和剪力墙布局的一般原则进行初步探究。

关 键 词： 小高层住宅建筑 结构形式 抗震性 剪力墙

中图分类号：TU241.8文献标识码：A 文章编号：

Abstract： At present, each big and medium-sized city and small high-rise residential building gradually universal, to ensure that the small high-rise residential can meet the residents needs, and ensure the safety of structure type selection is the focus of attention. This article from the high-rise residential building structure, seismic resistance and shear wall structure of the general principles of preliminary inquiry.

Key words：Small high-rise residential building;Structure form; Earthquake resistance; Shear wall.

引言

近年，我国的经济得到了快速发展，城镇化进程逐步推进，人民的生活水平得到了提高。住房问题日益成为人们所关注的焦点，但相对于城市土地资源而言，总体上以“人多地少”的特点，这就需要居民住宅从“空中”进行发展，小高层住宅建筑应运而生。

通常所说的小高层乃指建筑层数在7—12层的集合性住宅建筑。因小高层的建筑容积率高于多层建筑，让城市的土地资源得到了有效利用，加之开放商的投资得到降低使得小高层住宅建筑成为了现代城市美丽的风景线；其钢筋混泥土结构和梁板结构方面的优势让小高层建筑的户型设计选择具有了一定的灵活性。因此，对小高层建筑常用的结构体系进行研究便具有了现实意义。

1小高层住宅建筑结构形式

1.1框架结构

框架结构由横梁和柱通过节点连进行连接而组成的结构体系。在框架结构体系中，其梁和柱不但能承受垂直方向的荷载、也能承受水平方向的荷载。小高层建筑结构中，随着建筑层数和建筑总高度的不断增加，横向水平侧力对结构构件的影响也随之增大。在框架结构内，梁需要承受来自剪力和弯矩的内力，柱则主要需要承受来自轴力和弯矩的内力，对剪力的承受较小。故在建筑平面内能够形成较大的空间位置，在进行立体设计时，以轻质隔墙就能减轻结构的自重，这就为住宅的结构空间扩大提供基础，为居民选择户型提供了较多方便。

1.2框剪结构

上述框架结构的优点是其成为了城市小高层住宅建筑常用的结构形式。但这只是相对于抗震防高烈度较低的地区而言。若在抗震防高烈度较高的地区仍旧以单纯的框架结构来进行设计，则较不实际。因为在抗震建筑的设计要求直接导致柱的横截面尺寸过大，那么，建筑的美观和使用效率将直接受到影响，而且，此时的框架结构设计、建设也会增大经济投入。如何解决这一问题，框剪结构就是其中较好办法，因其能降低柱的受力负担和柱截面，加之结构侧移也能得到较好改善而成为于抗震防高烈度地区的首选结构设计。

在框剪结构体系中，因其布置了数量合适的框架柱而使得其平面布置具有了高度的灵活性；加之框剪结构的剪力墙让建筑结构具有了满足必要需求的刚度设计，这让框剪结构在不同的建筑结构中得到了广泛使用。

在小区小高层住宅建筑结构体系中，以钢筋混凝土而做成的核心筒来做成电梯间用以承受水平荷载上的大部分力，那么，竖向上的垂直荷载则由柱而承担，整体建筑的平面布置就具有了较大的灵活性，在强度和刚度上又符合施工需求，故在地震频繁地区，小高层建筑多以框剪结构为主。但框剪结构也因内凸的框架柱而使户型的美观和实际使用率受到影响。

1.3剪力墙结构

剪力墙结构是指建筑结构内、外以实体钢筋混凝土而构成的建筑结构体系，在剪力墙结构中，建筑物的全部荷载（垂直和水平）皆由剪力墙而承受，同时，实体钢筋混凝土而铸成的墙体和刚性楼盖构成的楼面让剪力墙结构的平面内形成较大的抗侧刚度，对水平侧力具有较好的抵抗性。虽然剪力墙结构在承受荷载方面有其独特的一面，但由于其将建筑划分为了不同的多个空间，那么，建筑的平面布置就显得有些死板而不够灵活。而且，剪力强结构墙体由钢筋混凝土而铸成，其造价相对其他建筑结构而言就高出许多，故在较高抗震烈度地区的住宅建筑中使用较多。但与框架结构和框剪结构相比，由于剪力墙结构能根据建筑平面的布局而对钢筋混凝土墙体进行灵活设置，因此，其户型的美观和空间的实际使用率就能得到较好的改善。

以上就小高层住宅建筑结构的不同形式的特点和优缺点进行了分析比较，在实际的施工建设中，首先还是得从安全性上进行考虑，然后兼顾美观和空间的实际使用率，因此，对结构的抗震性能分析就不可或缺。

2各种结构的抗震性能分析

2.1结构抗震性

住宅建筑需要在保障其安全性的同时注重美观和空间实际使用率。在遭遇强烈地震的过程中，建筑物遭到破坏在所难免，而且对破坏机理的分析也不太现实，因此，只有提高建筑的抗震性来避免地震等自然灾害而造成的外力破坏。而建筑的外形又直接影响着建筑的抗震性，特别是高烈度地区。因此，建筑师在设计建筑结构时，就必须考虑建筑的外形设计，从平面设计和立面布置等方面的设计来削弱来自外在力量的破坏。

2.2框架结构抗震性

框架结构多在高层中适用，而且以建筑总高度小于30.0M的建筑框架为主。在抗震烈度为8度的地区，通过SATWE程序建模计算发现，框架结构在遭遇地震水平荷载作用时，其结构只有抗水平侧力的框架柱，内凸度也让框架柱而影响户型的美观度和可用率。在利用框架结构进行设计的过程中，由于对平面利用和立面造型的过渡追求而造成了单跨框架现象的发生，影响了建筑结构的抗震性。此外，框架结构的梁柱截面都小，抗侧力方面也较弱，故在高层建筑中通常不以框架结构进行设计。

2.3框剪结构抗震性

框剪结构相对于框架结构而言，去抗侧力性能就略高一筹，而且其水平位移和层间侧移相对较小，目前在小高层建筑中得到了普遍的应用。在框剪结构体系中，核心筒承受了水平荷载，框架柱承受了垂直荷载。和框架结构相比，轴压比限值得到了一定的空间。但框剪结构的横截尺寸没有得到改善，在户型美观和使用率上也未得到好转。

2.4剪力墙结构抗震

框剪结构因其能在平面布置中进行剪力墙设计，同时按使用要求来进行结构洞的设计，让自重得到减轻、造价也相应的得到降低，目前在高层建筑结构中得到广泛应用。剪力墙结构的抗侧力和框架结构、框剪结构相比刚度较大，水平位移和层间侧移小，抗震性较好，也能是建筑结构的户型美观和空间使用率得到较好的改善。

三种结构的抗震性能各具特点，但以剪力墙的抗震性较佳，在实际的设计建设中，剪力墙还需要注意布置原则。

3剪力墙结构布置原则

剪力墙结构自身的优点和抗震性让其在小高层和高层建筑中的应用扩大，在建筑结构设计中，建筑师需要按照一定的设计原则来进行科学设计，从而保证安全性的同时提高户型的美观和空间使用率。

3.1周期宜相近原则

剪力墙结构系统中，垂直荷载和水平荷载都由剪力墙来承受，故设计中要以建筑物的主要轴线以双向的方式来进行布置。尤其是在高烈地区，单向强的结构布置应尽量避免，要以两个方向的抗侧刚度相接近，从而提高其抗震性。

3.2免拉通对直原则

在剪力墙结构系统中，结构洞设计让建筑设计要求趋于灵活化，但为提升器抗震性，应避免拉通对直，即建筑结构设计中避免错洞剪力墙和叠合错洞墙。

3.3开设洞口原则

在较长的剪力墙中，为使每个配筋的作用得到充分发挥，在设计中，可将长墙分为多个不同的墙段，在每个墙段之间用弱梁进行连接；每个分段后的墙段在高度方面要和恒面高度比大于2，在较长的剪力墙中，因受弯而产生的裂缝自然变小，配筋的作用得到发挥。

3.4设翼缘原则

在高层建筑中往往出现短肢剪力墙，但需要注意不能将剪力墙全部铸成短肢剪力墙，短肢剪力墙应该尽可能的设置翼缘，布置一般剪力墙来提高剪力墙对水平侧力的承受力。

3.5主梁避连梁原则

不宜将楼面主梁直接支承在剪力墙之间的连梁上。因为一方面主梁端部约束达不到要求，连梁没有抗扭刚度去抵抗平面外弯矩；另一方面对连梁本身不利，连梁本身剪切应变较大，容易出现裂缝，因此应尽量避免。

通过以上论述不难发现，小区小高层住宅建筑结构不能以单纯的框架结构为主，因其抗震性能较低。在采用剪力墙结构体系是，要尽量避免框架柱内凸出使建筑空间得不到最合理的利用。从实际的建筑工程中看，在结构设计中，对建筑结构的选型和布置对整个工程的建设具有重要作用。无论是其抗震性，还是其户型美观和空间的可使用率都是需要考虑的必要因素。只有充分分析以上因素的基础上，根据实地要求而进行考察，再结合户型特点和剪力墙的布置原则进行考虑，方能做到安全、美观和经济的效果。

4结束语

基于对框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构等各种结构体系特点进行的分析,各种结构类型相对均有优点和缺点,相关结构设计人员应综合考虑待建结构的使用功能要求、建筑物所处地区的抗震设防要求、以及场地地质条件、造价要求等,在满足国家相关规范和要求的前提下,选择合适的结构体系。

参考文献：

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。