摘要：随着我国经济建设水平的逐步提高，以及社会的进步与发展，我国的城市土地资源一度出现了紧张的状态，住宅建筑的高度日益成为建筑设计及结构设计的重点课题。当今社会，高层住宅以及超高层住宅建筑越来越受到建筑设计师和广大居民的青睐，同时也反映出高层及超高层建筑将逐渐成为主流住宅类建筑物的发展趋势。因此，为保证高层住宅建筑的安全，这就要求相关结构设计人员要重视住宅建筑的结构设计工作。
关键词：高层住宅；建筑结构；设计方法
引言
随着城市化进程的不断推进，城市土地资源稀缺现象愈加明显，为了充分合理地利用土地资源，高层住宅建筑已成为发展趋势，同时高层建筑更加趋于个性化，其可行性方案多样化，也就给高层住宅建筑的结构设计和选型择带来了很大的困难，设计师在对高层建筑的结构进行设计时，要更多的考量建筑的用途和功能，对住宅建筑进行科学合理的设计。
1.高层建筑结构设计特点
1.1水平荷载成为决定因素
一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2不能忽视轴向变形
在高层的住宅建筑之中，因为竖向上的荷载数值比较大，其可以在建筑柱中产生比较大的轴向变形，继而建筑会对连续的梁弯矩造成一定的影响，致使连续的建筑梁中间支座处负弯的矩值度减小，同时，跨中正弯矩以及端支座负弯矩值度增大；除此之外，给建筑构件剪力以及侧移造成影响，把建筑的构件竖向变形考虑进去及比较后，会直接得出一个不够安全的结果。
1.3结构延性成为关键的设计指标
高层住宅建筑和比较低的低楼房两者比较起来来说，高层的建筑结构更加柔和一些，在地震的迫害作用之下，高层的变形也更大一些。在建筑进入到设计塑性的变形时期之后，为了使建筑结构仍然保留比较强的变形能力，尤其是需要在建筑的构造之上运用一定恰当的措施，从而来对结构具备充分的延性做出保障。
2.高层住宅建筑的几种结构形式
2.1框架结构
框架结构优点主要是结构布置灵活，较大的室内空间，尤其是底层空间可以较大，使用较为方便。缺点是框架柱截面很大且突出墙体，直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。且建筑平面布置需要十分规则。
2.2异形柱框架结构
异形柱框架结构特点类似于框架结构，且柱宽与墙厚相同。解决了室内空间使用的问题。缺点是此种结构形式太柔对抗震不利，房屋适用高度很低。
2.3框架剪力墙结构
框架剪力墙结构较多的用在高层结构中。外部框架结构主要承受竖向力，框架布置灵活。电梯井为剪力墙承受大部分水平荷载。此种结构形式比较适合于商业和商住等有大空间需求的建筑。缺点也是外露的框架柱会影响使用。
2.4剪力墙结构
剪力墙结构是根据建筑平面布置设置钢筋混凝土剪力墙，无外露柱子很好满足了建筑平面的使用要求。缺点是结构刚度大、自重大、地震反应大。建筑和结构布置不合理的话也会增加钢筋用量。
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3.实例探析某高层住宅建筑的结构设计方法
3.1工程概况
某高层住宅小区，一共七栋塔楼，总建筑面积为42688.21m2，地上12层，地下室1层。住宅设计使用年限为50年，建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为七度，主体为剪力墙结构，地下室为框架结构。地基基础设计等级为乙级，12层塔楼及地下室为筏板基础，七层塔楼为柱下独立基础，本节主要对该工程中的剪力墙结构设计进行分析。
3.2剪力墙合理的布置
剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且x，y两向的刚重比接近。在结构布置应避免“一”字形剪力墙，若出现则应尽可能布置成长墙（h/w＞8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2.5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件时两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍及8倍以下为短肢墙，大于8倍则为普通墙。该工程剪力墙布置后，刚心和质心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大减小了扭转效应；主梁搁置在剪力墙上的，在相应部位设置暗柱，以控制剪力墙平面外的弯矩。
3.3剪力墙配筋及构造
3.3.1剪力墙配筋
该工程剪力墙一层墙厚为250mm，其余地面以上墙厚均为200mm，水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。六层以下水平筋￠10@200双层双向，双排钢筋之间采用￠6@400拉筋；六层以上￠8@200双层双向，双排钢筋之间采用￠6@600拉筋。地下部分外围墙体竖向配筋￠14@200为主要受力钢筋，水平筋则构造配置，该工程均取￠12@150。地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，简化计算后由竖向筋控制。为增大计算墙体的有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。
3.3.2剪力墙边缘构件的设置
对于该工程剪力墙来说，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0.7%，一般部位0.5%；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按相关规定控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%，而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往按长肢墙进行暗柱配筋并不妥当，建议有两种方法：其一，计算中另一方向短肢不进入刚度，则配筋可不考虑该方向短肢影响；其二，计算中短肢计入刚度，则配筋中应考虑该方向短肢的不利影响。建议该短肢配筋率在加强区取1.0%，一般部位可取0.8%。该工程地面一、二层设置构造边缘构件，纵筋最大直径为￠14，加强区暗柱配筋率最大为1.45%，最小0.8%；三层及三层以上为构造边缘构件，构造边缘构件纵筋配筋率普遍在0.6%~0.7%。
3.4剪力墙的连梁
剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，虽然在计算中对其刚度进行折减，但在地震作用下弯矩、剪力仍很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。所以连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加1根梁，2根梁之间用轻质材料填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。该工程连梁截面均为墙厚×400mm，大部分连梁纵筋为4￠14，箍筋为￠8@100；个别连梁纵筋为4￠16，箍筋为￠8@100。
结束语：总之，高层住宅建筑结构设计没有绝对最佳的标准模式，只有通过不断地探索、比较，去寻求相对的最优。因此我们每一个结构工程师应不断地追求尽善尽美的设计思想，不只盲目照搬规范和依赖计算机程序作设计，结合工程的实例情况，用自己的结构设计概念、经验、判断力和创造力为业主和社会设计出更好的建筑，确保建筑的结构安全。
参考文献：
[1]李祖钞.高层建筑结构设计中的常见问题探讨[J].建材发展导向.2011.
[2]周志敏.有关高层建筑结构设计的研究[J].中国新技术新产品.2011.
[3]刘满红，王东波.对剪力墙结构中连梁设计问题的讨论[J].山西建筑.2012.
论文作者:向晓丹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/10
标签：建筑论文; 结构论文; 剪力墙论文; 荷载论文; 结构设计论文; 弯矩论文; 高度论文; 《基层建设》2018年第13期论文;