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摘要：在进行高层住宅的整体建设工程中，结构设计是非常关键的环节。随着现代化进程的加快，建筑结构格局的样式也层出不穷，无疑给高层住宅结构的设计带来了新的困难和新的挑战。进行高层住宅结构的设计必须以荷载影响和内部空间组织为基本着眼点。本文从结构承载力和和抗震性能方面为突出重点，从多方面、多角度对高层住宅结构的地基性质、结构类型等基本方面进行了详细分析和探讨。
关键词：高层住宅；结构设计；结构抗震；承载力
Abstract: in the high-rise residential whole construction engineering, the structure design is very key link. With the quickening of the process of modernization, the style of the building structure pattern also emerge in endlessly, no doubt, to the design of high-rise residential structure brings new difficulties and new challenges. For high-rise residential structure design must be in effect and the internal space organization load for a basic point of departure. This paper, from the structure and seismic performance bearing capacity and to highlight the importance and from many, many angles to high-level residence the foundations of the structure properties, structure type and so on basic aspects carried on the detailed analysis and discussion.
Keywords: high-rise residential; Structure design; Structure seismic; Bearing capacity
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
高层住宅主体结构不仅承担自身的垂直荷载，还要承担风荷载和地震产生的水平荷载，随着建筑物高度的增加，垂直和水平荷载对结构的作用力就会增强，而增大了水平荷载产生的弯矩和剪力，直接影响到高层住宅结构的整体设计。因此，高层住宅建筑结构的设计是通过仔细计算、精心分析各项指标实现的，尤其是关于结构的荷载力和抗震结构的构造设计更为复杂化，以下从基础结构、结构分析计算、抗震构造设计等诸多方面对整体结构设计进行仔细研究和分析。
一、总体性能指标的控制
判断建筑结构抗震的可行性主要是依据风荷载和地震作用下水平位移限值来计算的，在风荷载和地震的作用下，检测结构的自振周期、振型曲线，以及建筑物底部弯矩和剪力是否处于一个合理的范围。总体指标对于建筑结构设计具有指导性的意义。比如，若结构刚度较大，周期较短时，会增大地震效应，而造成材料的大量耗费；如果刚度较小，会增大结构变形度，而影响建筑物的正常使用。笔者认为刚重比控制在10~15之间较为合理，周期大概是总层数的0.06~0.08倍之间为宜。另外，合理控制结构布置的扭转程度，应在偏心影响地震力的偶然作用下，整体纵向构件的水平位移限值和各层间的位移不应超过该楼层平均值的1.2倍。笔者认为不必考虑顶层构件，否则难以达到以上指标。
二、地基及基础结构设计
目前剪力墙结构高层住宅建筑对于埋置深度要求的考虑，一般都构建地下室结构，地基基础通常多采用桩筏基础。基础桩的合理选择，将直接对整个建筑工程的经济性和安全性产生重要影响。对于筏板厚度的数值计算，应涉及到墙冲切，桩冲切，及板配筋等诸多因素。另外，筏板的长度也应合理进行设置，由于考虑到地下室的有效合理使用，一般我们都采用后浇带施工来解决底层超长导致的收缩和裂缝，并取得了很好效果。高层住宅建筑的基础必须确保整体性好，满足整体的荷载力和建筑物允许变形的基本要求，同时能减少不均匀沉降的发生。高层住宅建筑应设置地下室，能将地基的沉降量和附加应力降低，且能有效保证地基的承载力和上部结构的稳固性，要严格依据地方性规范的要求，进行地基基础的合理设计。
三、结构分析与计算
（一）合理选择结构的整体计算软件。目前较为常用的计算软件主要有有SATWE,TAT,TBSA等，由于不同软件在进行模型计算时有一定差异性，而导致计算结果不尽相同。
（二）是否将地震力放大，应考虑隔墙等设施对于自振周期的影响。在结构设计新规范中，依据大量工程实测的周期值，明确提出了在风荷载和地震作用下的高层结构自振周期折减系数的计算。
（三）是否具有足够的振型数目。新规范中新增加了关于振型参与系数的概念，并严格规定了该参数的限值范围。
（四）近年来，大底盘、多塔楼的高层住宅建筑不断涌现，在进行此类型高层建筑的计算时，是将结构作为一个整体在进行多塔类型的计算，或人为分开进行计算，是结构设计工程师必须重视的问题。
四、剪力墙承重体系的设计
剪力墙结构一般是高层住宅多采用的结构体系，能有效减少非承重隔墙的数量, 比框剪结构用钢量更节省，且外部没有梁柱的外露，很受建筑商和住户的青睐。剪力墙结构体系是以大量纵横交错，既作为承重墙又作为隔断墙的剪力墙整体组成结构体系。按构成材料分为砖砌和钢筋混凝土的结构形式，可采取预制或者现浇的形式。此种墙体具有较大刚度，由于墙体纵横交错设置，刚度比框架结构形式大很多，能有效地抵抗风荷載和地震力的作用。
五、连梁的优化设计
由于剪力墙结构的连梁跨度较小，在地震的作用下产生很大弯矩和剪力，有时难于进行设计，若提高连梁的高度，有时配筋值也会很大。在进行连梁设计时，当刚度产生折减后，连梁的正截面或斜截面仍会出现受弯承载力或受剪承载力不足的问题，可通过增加洞口宽度的办法，以降低连梁的刚度。同时使结构的整体刚度得到降低，也就降低了地震作用力的破坏，保证连梁的承载力不超过限值。若出现局部连梁超限或超筋时，则应通过调整连梁内力的方法来解决，调整幅度应小于20%，保证连梁设计符合“弱弯强剪”的要求。
六、抗震构造的设计
为保证高层住宅结构具有足够的防抗震性能，满足“小震不坏、大震不倒”的基本要求，进行设计时应考虑以下诸多方面：选择场地时要遵循择优避劣的原则，同时采取各种措施确保地基的稳固性；选择抗震性能良好的结构体系；力求住宅平面的简单和规则，以避免应力集中作用出现凹角、收缩现象；应降低扭转产生的影响；力求结构整体刚度均匀，避免出现建筑物纵向体型复杂和外挑内收的变化过多；增强结构主体的空间整体性，增加超静定的次数，实施多道设防；提升构件的延性，避免产生脆性破坏；降低结构自重，降低地基土的压力，以达到抗震目的；合理调整平面的形状与尺寸范围，可采取预留临时施工缝的方法，对于防震缝尽量不设置或少设置，应引起广大建筑设计人员的高度重视。
七、结束语
总之，一个完整的高层住宅建筑必须由专业设计人员结合多方面的系统知识来完成，尤其是结构设计的优劣直接关系到建筑整体体型和空间的布置。因此，在进行高层结构设计过程中，应做好抗震概念的清晰掌握，采取各种构造措施，并通过适宜的分析软件以取得比较理性化的结果。只有各种专业人员通力协作，发挥各自的专业优势，才能择优选择最佳方案，进而设计出美观、实用、经济、安全的高层住宅建筑。
参考文献：
[1] 周志恒. 高层住宅结构设计几个问题的探讨[J]. 科技信息(科学教研), 2008,(03).
[2] 罗焕新. 现代城市小高层住宅结构设计单元的分析[J]. 四川建材, 2009,(03).
[3] 张岚. 高层住宅结构设计与分析[J]. 煤炭工程, 2009,(01).
[4] 康冬煦. 高层住宅结构设计中的若干问题[J]. 住宅产业, 2009,(07).
关键词：高层住宅；结构设计；结构抗震；承载力
Abstract: in the high-rise residential whole construction engineering, the structure design is very key link. With the quickening of the process of modernization, the style of the building structure pattern also emerge in endlessly, no doubt, to the design of high-rise residential structure brings new difficulties and new challenges. For high-rise residential structure design must be in effect and the internal space organization load for a basic point of departure. This paper, from the structure and seismic performance bearing capacity and to highlight the importance and from many, many angles to high-level residence the foundations of the structure properties, structure type and so on basic aspects carried on the detailed analysis and discussion.
Keywords: high-rise residential; Structure design; Structure seismic; Bearing capacity
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
高层住宅主体结构不仅承担自身的垂直荷载，还要承担风荷载和地震产生的水平荷载，随着建筑物高度的增加，垂直和水平荷载对结构的作用力就会增强，而增大了水平荷载产生的弯矩和剪力，直接影响到高层住宅结构的整体设计。因此，高层住宅建筑结构的设计是通过仔细计算、精心分析各项指标实现的，尤其是关于结构的荷载力和抗震结构的构造设计更为复杂化，以下从基础结构、结构分析计算、抗震构造设计等诸多方面对整体结构设计进行仔细研究和分析。
一、总体性能指标的控制
判断建筑结构抗震的可行性主要是依据风荷载和地震作用下水平位移限值来计算的，在风荷载和地震的作用下，检测结构的自振周期、振型曲线，以及建筑物底部弯矩和剪力是否处于一个合理的范围。总体指标对于建筑结构设计具有指导性的意义。比如，若结构刚度较大，周期较短时，会增大地震效应，而造成材料的大量耗费；如果刚度较小，会增大结构变形度，而影响建筑物的正常使用。笔者认为刚重比控制在10~15之间较为合理，周期大概是总层数的0.06~0.08倍之间为宜。另外，合理控制结构布置的扭转程度，应在偏心影响地震力的偶然作用下，整体纵向构件的水平位移限值和各层间的位移不应超过该楼层平均值的1.2倍。笔者认为不必考虑顶层构件，否则难以达到以上指标。
二、地基及基础结构设计
目前剪力墙结构高层住宅建筑对于埋置深度要求的考虑，一般都构建地下室结构，地基基础通常多采用桩筏基础。基础桩的合理选择，将直接对整个建筑工程的经济性和安全性产生重要影响。对于筏板厚度的数值计算，应涉及到墙冲切，桩冲切，及板配筋等诸多因素。另外，筏板的长度也应合理进行设置，由于考虑到地下室的有效合理使用，一般我们都采用后浇带施工来解决底层超长导致的收缩和裂缝，并取得了很好效果。高层住宅建筑的基础必须确保整体性好，满足整体的荷载力和建筑物允许变形的基本要求，同时能减少不均匀沉降的发生。高层住宅建筑应设置地下室，能将地基的沉降量和附加应力降低，且能有效保证地基的承载力和上部结构的稳固性，要严格依据地方性规范的要求，进行地基基础的合理设计。
三、结构分析与计算
（一）合理选择结构的整体计算软件。目前较为常用的计算软件主要有有SATWE,TAT,TBSA等，由于不同软件在进行模型计算时有一定差异性，而导致计算结果不尽相同。
（二）是否将地震力放大，应考虑隔墙等设施对于自振周期的影响。在结构设计新规范中，依据大量工程实测的周期值，明确提出了在风荷载和地震作用下的高层结构自振周期折减系数的计算。
（三）是否具有足够的振型数目。新规范中新增加了关于振型参与系数的概念，并严格规定了该参数的限值范围。
（四）近年来，大底盘、多塔楼的高层住宅建筑不断涌现，在进行此类型高层建筑的计算时，是将结构作为一个整体在进行多塔类型的计算，或人为分开进行计算，是结构设计工程师必须重视的问题。
四、剪力墙承重体系的设计
剪力墙结构一般是高层住宅多采用的结构体系，能有效减少非承重隔墙的数量, 比框剪结构用钢量更节省，且外部没有梁柱的外露，很受建筑商和住户的青睐。剪力墙结构体系是以大量纵横交错，既作为承重墙又作为隔断墙的剪力墙整体组成结构体系。按构成材料分为砖砌和钢筋混凝土的结构形式，可采取预制或者现浇的形式。此种墙体具有较大刚度，由于墙体纵横交错设置，刚度比框架结构形式大很多，能有效地抵抗风荷載和地震力的作用。
五、连梁的优化设计
由于剪力墙结构的连梁跨度较小，在地震的作用下产生很大弯矩和剪力，有时难于进行设计，若提高连梁的高度，有时配筋值也会很大。在进行连梁设计时，当刚度产生折减后，连梁的正截面或斜截面仍会出现受弯承载力或受剪承载力不足的问题，可通过增加洞口宽度的办法，以降低连梁的刚度。同时使结构的整体刚度得到降低，也就降低了地震作用力的破坏，保证连梁的承载力不超过限值。若出现局部连梁超限或超筋时，则应通过调整连梁内力的方法来解决，调整幅度应小于20%，保证连梁设计符合“弱弯强剪”的要求。
六、抗震构造的设计
为保证高层住宅结构具有足够的防抗震性能，满足“小震不坏、大震不倒”的基本要求，进行设计时应考虑以下诸多方面：选择场地时要遵循择优避劣的原则，同时采取各种措施确保地基的稳固性；选择抗震性能良好的结构体系；力求住宅平面的简单和规则，以避免应力集中作用出现凹角、收缩现象；应降低扭转产生的影响；力求结构整体刚度均匀，避免出现建筑物纵向体型复杂和外挑内收的变化过多；增强结构主体的空间整体性，增加超静定的次数，实施多道设防；提升构件的延性，避免产生脆性破坏；降低结构自重，降低地基土的压力，以达到抗震目的；合理调整平面的形状与尺寸范围，可采取预留临时施工缝的方法，对于防震缝尽量不设置或少设置，应引起广大建筑设计人员的高度重视。
七、结束语
总之，一个完整的高层住宅建筑必须由专业设计人员结合多方面的系统知识来完成，尤其是结构设计的优劣直接关系到建筑整体体型和空间的布置。因此，在进行高层结构设计过程中，应做好抗震概念的清晰掌握，采取各种构造措施，并通过适宜的分析软件以取得比较理性化的结果。只有各种专业人员通力协作，发挥各自的专业优势，才能择优选择最佳方案，进而设计出美观、实用、经济、安全的高层住宅建筑。
参考文献：
[1] 周志恒. 高层住宅结构设计几个问题的探讨[J]. 科技信息(科学教研), 2008,(03).
[2] 罗焕新. 现代城市小高层住宅结构设计单元的分析[J]. 四川建材, 2009,(03).
[3] 张岚. 高层住宅结构设计与分析[J]. 煤炭工程, 2009,(01).
[4] 康冬煦. 高层住宅结构设计中的若干问题[J]. 住宅产业, 2009,(07).