小高层建筑结构型式的探讨

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翻新时间：2015-08-25

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小高层建筑结构型式的探讨

摘要通过工程实例对目前较为普遍的小高层住宅的结构体系进行适用性、经济性、抗震性能等几方面的比较，并论述了各种结构型式的优缺点，对工程同行及业主在结构方案设计阶段确定结构选型时，具有较高的参考价值。

关键词小高层住宅适用性经济性抗震性能

对小高层住宅的结构设计，首先摆在结构工程师面前的是结构选型的问题，到底何种结构体系在适用性、经济性、安全性等几方面为最佳，笔者就以某住宅为例，对目前普遍采用的几种结构形式进行分析比较，以抛砖引玉，为同行和业主在结构方案设计阶段确定结构选型时，提供参考。

一、结构方案概述

某小区的某幢住宅，十二层，没有地下室，一梯两户两单元，对称结构，层高均为2.9m，建筑物总高度34.80m，长34.20m，宽14.70m，每层面积490O，总面积5880O，抗震设防烈度为6度，场地土类别为三类，基本风压0.60Kn/O。采用"多层及高层建筑结构三维分析与设计软件（SATEW）"程序及有关规范对不同的结构方案进行计算并分析比较。

1、框架结构

框架结构适用于体型较规则、刚度较均匀的建筑物。由于其抗侧刚度较差，使用高度受限制，因此在地震区多用于多层及小高层结构。在8度设防区，对于一般民用建筑，不宜超过5层，总高度不宜超过20m。填充墙可采用轻质隔墙，也可以将一部分砌体墙改成轻钢龙骨石膏板墙，以减轻结构自重。框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，层高可以做的较高，使用较为方便。但内突的框架柱直接影响到户型的使用面积及家俱布置，室内框架梁和次梁比较占用竖向空间，做室内装修时此处需要格外处理。

2、异形柱框架结构

3、框架-剪力墙结构

框架结构中应有足够数量的剪力墙，且应满足在基本振型地震作用下框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总倾覆力矩的50%，组成框架-剪力墙结构体系。最大适用度可比框架结构适当增加。框架主要承受竖向荷载和部分侧力，剪力墙可以采用单片墙体，也可以是电梯井、楼梯井、管道井。框架与剪力墙共同工作，提高了结构的刚度，减小了层间位移和顶点位移，框架-剪力墙结构属于双重抗侧力体系，具有多道抗震防线，是一种经济有效的抗风和抗震结构体系。这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又具有较大的刚度和较强的抗震能力。但同样具有框架结构的一些使用缺陷。

4、异形柱框架-剪力墙结构

这种结构体系是框架-剪力墙结构的一个派生结构形式。在6度设防区，异形柱框架-剪力墙结构的最大适用高度可达到45m。本方案如采用异形柱框架-剪力墙结构，框架的抗震等级比普通框架-剪力墙结构中的框架抗震等级要提高一级。受力体系与抗震工作原理同框架-剪力墙结构相似，但与墙同宽的异形柱能更好地解决建筑平面的使用问题。

5、普通剪力墙结构

剪力墙结构是截面高度大而厚度相对较小的片状结构。，剪力墙具有承载力大、平面内刚度大等优点。现浇剪力墙结构施工简单，没有突出墙面的梁柱，深受用户和设计师的欢迎。非常适合高层住宅，且在三十层左右的住宅中应用特别广泛。本案例总高度34.80m，抗震设防烈度为6度，若采用纯剪力墙结构，造价相对要高一些，如果业主没有特殊要求不作为首选结构类型。

6、短肢剪力墙结构

此方案的特点是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构，根据建筑平面布置，在建筑物转角处布置各种形式的短肢墙，主要形式有：-型、Y型、+型、T型、Z型、Y型等。因采用这种结构体系时，可将中部的电梯间、楼梯间和管道井四周的剪力墙组成筒体结构，四周布置短肢剪力墙，也可根据需要布置一些长肢墙。当短肢剪力墙满足水平地震剪力和保证抗震构造措施时，具有较好的抗震性能。短肢剪力墙结构有利于住宅建筑布置又可减少结构自重，基本上能根据建筑的要求布置竖向受力构件。短肢剪力墙结构在高地震区应用经验不多，但在低地震区应用越来越广泛。

二、计算结构的比较

对以上所述五种结构形式，统一采用"建科院SATEW"进行计算。根据计算结果可以得出以下结论：

1、地震周期

框架结构最大，短肢剪力墙结构最小，异形柱-剪力墙结构次之，其余结构相差不大。显然这是与结构的刚度有直接关系。

2、水平地震剪力

框架结构最小，短肢剪力墙结构最大，异形柱-剪力墙结构次之，其余结构相差不大。这与结构的地震周期是一致的。

3、最大层间位移

框架结构最大，短肢剪力墙结构次之，其余结构相差不大。这与结构的刚度是一致的。

4、结构自重

框架结构最大（8300t），其余结构相差不大。活荷载约（600t）相差不大。恒载占总重量的93%以上，可不考虑活荷最不利组合。

5、砼用量

短肢剪力墙结构与异形柱剪力墙结构较大（约146m3），期余结构相差不大（约131m3）。相差民146/131=1.1倍。