摘要：本文结合某一小高层住宅结构设计项目，详细分析了该住宅的基础、上部结构设计以及设计计算、结构超限问题等，希望对以后类似工程有借鉴作用。
关键词：小高层住宅；结构形式；结构设计
引言：随着国民经济的快速发展，居民生活质量水平在逐年提高，对建筑设计的要求越来越高，已经由原来的“低起点、低标准”逐渐转变成现在的高起点、高标准”。为了更好的满足人们的需求，设计者只有大力发展先进、科学的设计理念，并采用先进的施工技术，尽量使用到轻质、环保建材，这样才能在设计建筑结构时，更加合理、安全、可靠，符合现下我国建筑结构设计的发展方向。
1.工程概括
本工程为某一小高层住宅建筑，该住宅设计的使用年限为50年，二级的建筑结构安全等级，丙类抗震设防类别，Ⅶ度的抗震设防烈度，地震分组则为第一组，设计0.10g的基本地震加速度值，Ⅱ类的建筑场地类别，0.35s的场地特征周期，0.55kN/m2基本风压以及B类的粗糙度。
2.小高层住宅的几种结构形式
小高层住宅的结构形式主要包括框架结构、异形柱框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构以及短肢剪力墙结构等五种。
（1）框架结构：其主要优点为结构布置简单灵活，室内空间比较大，特别是底层的空间很大，这样方便于使用。其缺点则为不仅框架柱截面比较大，而且突出墙体，会对户型的实际使用面积以及家具的布置造成直接的影响。另外建筑平面越规则，就越有利于进行布置。
（2）异形柱框架结构：其优点和框架结构差不多，加上柱宽跟墙的厚度一致，这样有利于室内空间使用问题的解决。其缺点则是由于该结构形式太柔，这样会降低抗震能力，另外这种结构形式的房屋适用高度比较低。
（3）框架剪力墙结构：在高层结构中，一般会采用到框架剪力墙结构。其外部框架结构主要用来承受竖向力，框架布置比较灵活、方便。剪力墙应用在电梯井时，可以承受大部分的水平荷载。那些商业和商住等有大空间需求的建筑都是比较适合采用剪力墙结构。其缺点则是外露的框架柱会对使用造成影响。
（4）剪力墙结构：钢筋混凝土剪力墙是需要按照建筑平面布置进行设置的，没有外露的柱子能够很好的满足建筑平面的使用要求。其缺点则是结构的刚度和自重都比较大，在发生地震时，反应比较大。建筑和结构如果没有进行合理布置，也会让钢筋的用量大大增加。
（5）短肢剪力墙结构：该结构是属于一种剪力墙墙肢比较短的特殊剪力墙结构，框架布置灵活，且该结构特点和剪力墙结构比较相似。在非地震区和地震烈度比较低的地方，采用短肢剪力墙结构的经济效益更高。
3.施工前的设计
3.1基础设计
根据基础埋深不少于1/18建筑物高度的要求，在一般高层、小高层建筑进行设置地下室时通常会采用到桩筏基础。综合考虑本次工程房屋各方面原因后，决定不设置地下室，基础则采用桩接触，并在承台之间设置可以相互联通的基础梁。按照常规进行桩基础的设计，在桩的混凝土总量接近的情况下，尽可能选用高承载力的桩型，以便让桩能够完全处在剪力墙的下部，从而让地基梁的钢筋用量得到降低。
3.2上部结构设计
3.2.1结构选型
本次工程属于一般的小高层住宅建筑，且局部有两层小商业。现浇剪力墙结构伸缩缝按照规范要求，其最大间距为45米，在上部结构上设置一条抗震缝，把结构分为两部分。
综合考虑到本次工程建筑平面的实用性以及建筑商业部分无大空间要求，将采用到剪力墙结构形式。该工程房屋的小商业部分是有三层错层结构，所以在建筑的长方向开洞比较多，为了达到建筑物整体刚度，本次工程将采用的是普通剪力墙结构。
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3.2.2结构的设计与计算
剪力墙是根据建筑平面布置进行设计的，所以在布置平面时，尽量做到均匀、对称，减少结构扭转；为了防止出现结构刚度突变，在布置竖向时要确保连续性。不过结构在设计时，由于建筑平面的限制而出现一些不利地方，具体包括：（1）本次工程的1~3层局部有错层，导致结构在错层处出现一定偏心，从而出现一定的扭转。（2）在端部进行开窗，并在端部形成一字墙，整栋楼一字墙往往有好几处，这种墙体平面的外受力相对比较差。（3）在布置平面中，形成凹口，若凹进的尺寸大于结构宽度的30%，会让平面出现不规则，降低了抗震能力。
本次工程在设计结构时，需要考虑到以下几点：（1）在布置剪力墙时，确保布置的长宽不小于一般剪力墙，墙体可以布置成T形、槽型、L形，为了剪力墙双向都能够均匀受力，尽可能不出现单方向墙体。本次工程剪力墙厚度为200毫米，错层处则为250毫米。（2）把拉梁设置在凹口处，大的凹口可以用拉板来消除。（3)错层处的楼板，可以适当的增加其厚度，并且进行双层双向配筋。（4）角部开洞处的墙体配筋及构造需要进行加强，适当的增加转角处楼板的厚度并进行双层双向配筋。
本次工程结构在进行计算时采用的是SATWE软件，并且采用TAT软件进行再次复核，荷载在计算时包括结构构件自重、风荷载、活荷载及地震作用荷载。
4.结构超限问题
在设计结构时，主要是强调概念设计。包括选用适合的结构类型。抗震构件的合理布置，对关键部位和次要部位的把握，以及掌握好构造要求。其中起到至关重要作用的是结构的安全性、经济性、合理性。不过在本次工程中，由于其有部分涉及到超限问题，从而影响到结构的经济性。
超限高层主要分为两种类型：建筑物高度超限与建筑物规则性超限。而本次工程主要涉及到以下两点：（1）结构平面凹进或者凸出的一侧尺寸超过相应投影方向总尺寸的30%。（2）该工程建筑的结构体系是属于复杂高层建筑结构。其结构凹进尺寸超过投影宽度的30%以及地域投影宽度的40%。不过该工程只有两项小超限情况，可以判定为建筑物规则不超限，只需采取措施处理这两项即可。
5.各项指标控制总结
(1)根据地震作用下结构水平位移限值及风荷载，来作为计算判断结构抗震可行性的指标，若结构刚度太大和周期太短都会增大地震作用的效应，会降低材料的使用率及增加了造价成本；若刚度太小的话，则会导致结构变形过大，没法满足结构安全要求，对建筑物的使用造成影响。
(2)控制结构布置扭转，楼层竖向构件的最大水平位移以及层间的位移，需要控制在该楼层平均值的1.2倍~1.5倍之间。
(3)因为高层地震效应和建筑物质量是成正比关系的，因此在设计时需遵循以下原则：结构构件采用的是高强度材料，而非结构构件及维护墙体采用的是轻质材料。建筑物自重的减轻不仅可以让建筑构件竖向作用下的内力得到降低，而且减少了结构构件地震作用下的建立及倾覆力矩。另外高强轻质材料的使用及结构构件截面尺寸的降低有利于材料的节省，造价的降低，并让使用空间得到增加。
(4)合理布置高层建筑中的剪力墙，可以让整个建筑物的刚心和质心更为一致，以及X向隅Y向的刚重比接近相同。在布置剪力墙时尽可能不出现一字型墙，如果避免不了的话，可以按照h/w设置成普通墙。
（5）为了确保高层建筑结构的安全和工程造价，必须要控制好剪力墙的配筋。通常剪力墙的配筋能够达到计算及规范规定的最小配筋率就行了。
（6）按照施工规范要求，剪力墙连梁在设置时需要设置边缘约束构件，一般情况，剪力墙中的连梁跨度越小，其截面高度就越大，而弯矩剪力在地震作用下都是比较大的，假如连梁的高度只是简单的进行加大，这样不但不会减少反而会增大配筋值。所以在楼层位置进行设置暗梁，是一种必要且可行的措施。
6.结语
综上所述，随着城市化进程的加快，土地资源的紧缺，目前很多住宅基本上是商品房，因此在设计过程中，有必要提高建筑结构经济性与合理化。在设计结构方案时，需要强调概念设计，以便让结构更加合理化；设计施工图尽量做到精确细致，构造准确，确保整个结构设计的安全、经济与合理。
参考文献：
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[3]霍涛. 小高层住宅混凝土结构设计抗震对比研究[D].河北工程大学,2013
论文作者:曾孟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/1
标签：结构论文; 剪力墙论文; 建筑论文; 工程论文; 住宅论文; 构件论文; 小高层论文; 《防护工程》2018年第22期论文;