摘要：本文通過(guò)對(duì)小高層住宅樓的結(jié)構(gòu)類型、抗震能力以及經(jīng)濟(jì)適用性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土剪力墻已經(jīng)成為小高層設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用類型。小高層住宅樓的結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅僅局限在對(duì)結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)化，而且涵蓋了建筑方案、建筑空間以及建筑性價(jià)比等其他方面。 

　　關(guān)鍵詞：小高層住宅；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化設(shè)計(jì) 

　　中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 

　　隨著城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)于住宅樓的需求也越來(lái)越多。廣闊的市場(chǎng)前景促進(jìn)了建筑行業(yè)的興起與發(fā)展，建筑的安全性、經(jīng)濟(jì)性也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。小高層住宅樓的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不僅能夠提升建筑本身的抗震能力，而且建筑本身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化能為企業(yè)減少不小的成本支出。 

　　小高層住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選型 

　　小高層住宅采用的結(jié)構(gòu)模型主要有框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)。但是隨著人們對(duì)住宅的空間要求越來(lái)越高，原有的框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于空間分隔的要求了，因此，新型的結(jié)構(gòu)模式應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)在小高層建筑普遍采用的結(jié)構(gòu)類型主要有“短肢剪力墻結(jié)構(gòu)”和“異形柱框架結(jié)構(gòu)”。 

　　（一）異形柱結(jié)構(gòu) 

　　異形柱結(jié)構(gòu)主要包括異形柱框架結(jié)構(gòu)和異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。異形柱是多肢的，它的剪切中心主要分布在平面范圍以外，荷載時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力和翹曲應(yīng)力，由于剪應(yīng)力的存在，經(jīng)常會(huì)造成柱肢出現(xiàn)裂縫。加上異形柱具有變形能力低、延展性較差的劣勢(shì)，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)建筑材料的破損。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前必須要通過(guò)可靠的計(jì)算和必要的構(gòu)造措施來(lái)保證建筑材料的剛度，從而防止建筑材料的損壞。 

　�。ǘ�）短肢剪力墻結(jié)構(gòu) 

　　短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)，是指在規(guī)定的水平作用下，短肢剪力墻承擔(dān)的底部?jī)A覆力矩不小于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的30%，這就要求短肢剪力墻的截面厚度不能小于300mm，墻肢的截面高度需要是墻肢厚度的4-8倍左右。這種結(jié)構(gòu)布置比較靈活，能夠很好的結(jié)合建筑平面，不會(huì)和建筑的使用功能產(chǎn)生沖突。再者，這種結(jié)構(gòu)能夠很好的利用中心剪力墻力的作用，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)對(duì)剛度的要求。 

　　經(jīng)過(guò)兩者的比較，發(fā)現(xiàn)“短肢剪力墻”這種模式比較適合現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，一方面能夠滿足居民對(duì)建筑空間的需求，另一方面，也可以保證結(jié)構(gòu)的剛度和承載力達(dá)到最佳水平，從而保證住宅的安全性。 

　　結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的選擇 

　�。ㄒ唬┙ㄖ�豎向體型優(yōu)化 

　　小高層建筑的豎向體型不宜有過(guò)大的外挑和內(nèi)收，豎向體型應(yīng)該遵行規(guī)則、均勻的要求，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的選擇需要上小下大，從下至上，逐漸遞減。不要采用變化較大的結(jié)構(gòu)類型，較大的結(jié)構(gòu)變化會(huì)在建筑內(nèi)部產(chǎn)生薄弱部位，這種片面追求美觀的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，不僅為施工企業(yè)帶來(lái)了不小的經(jīng)濟(jì)成本，而且在安全度上也大打折扣。 

　�。ǘ�）建筑平面的優(yōu)化 

　　在小高層建筑過(guò)程當(dāng)中結(jié)構(gòu)的平面形狀應(yīng)該遵循簡(jiǎn)單、規(guī)則、乘載力分布比較均勻的結(jié)構(gòu)原則。對(duì)于建筑平面的設(shè)計(jì)不宜過(guò)長(zhǎng)。建筑體型的過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致永久縫的缺失，超長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)建筑會(huì)使非荷載應(yīng)力增大，從而會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的配筋的使用。建筑物在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該保證長(zhǎng)寬比不宜過(guò)大，因?yàn)榻ㄖ�物兩個(gè)主軸方向上的動(dòng)力特性相差過(guò)大會(huì)使其在風(fēng)力或者水平地震的作用下產(chǎn)生的效應(yīng)相差較大，進(jìn)而導(dǎo)致平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。 

　�。ㄈ�）概念設(shè)計(jì)優(yōu)化 

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該注重概念的設(shè)計(jì)，在建筑方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑師就應(yīng)該積極參與進(jìn)去，提出自己的見(jiàn)解和建議。優(yōu)秀的建筑作品需要建筑工作的設(shè)計(jì)人員、高層管理人員以及成本預(yù)算人員的參與，在設(shè)計(jì)美觀的同時(shí)，保證建筑的安全性以及經(jīng)濟(jì)性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要盡可能的促使建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置和豎向設(shè)置達(dá)到簡(jiǎn)單、規(guī)則以及均勻的要求.控制建筑物的建筑高度，盡量避免使用轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、大底盤(pán)多塔結(jié)構(gòu)等復(fù)雜的小高層結(jié)構(gòu)模型。只有保持合理的剛度和承載力，才能保證在受到較大外力下建筑物的完好無(wú)損。 

　�。ㄋ模┘袅�墻的設(shè)計(jì) 

　　剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是小高層住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，剪力墻設(shè)計(jì)的好壞涉及到整個(gè)建筑施工的全程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足建筑物原有的建筑功能的基礎(chǔ)上，剪力墻最好沿周邊均勻、集中布置，在建筑物負(fù)載較大的部位，剪力墻的布置間距應(yīng)該保持在合理的水平之下。抗震剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要沿主軸方向或者其他方向雙向布置，避免使用單向布?jí)Φ牟贾眯问�。剪力墻的截肢面�?yīng)該盡量簡(jiǎn)單規(guī)則，避免出現(xiàn)獨(dú)立的小墻肢。結(jié)合平面合理布置剪力墻的位置，控制剪力墻的間距，保證剛度中心和質(zhì)量中心的重合，減少地震作用下的墻體扭轉(zhuǎn)，從而保證建筑物的安全性。 

　�。ㄎ澹┎牧系倪x擇 

　　首先在材料選擇上，最好選擇抗壓性較好的混凝土，盡量選用高標(biāo)號(hào)的混凝土。這樣不僅可以有效的減少建筑物的截面，增加了建筑物的使用空間，而且很好的減輕了建筑材料在建筑總體占用上的比重。 

　　實(shí)際應(yīng)用 

　　（一）結(jié)構(gòu)方案選擇 

　　經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的核算以及抗震反應(yīng)程度的分析，小高層結(jié)構(gòu)方案的選擇應(yīng)該是采用短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)體系。在對(duì)這個(gè)住宅樓的平面設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要保持結(jié)構(gòu)的平面形狀和整體剛度相協(xié)調(diào)。采用雙向設(shè)置，從平面上看，盡量保持對(duì)直。在豎向配置當(dāng)中，需要保證建筑物的內(nèi)收，防止力的分配不均導(dǎo)致薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。房屋的抗側(cè)強(qiáng)度中心盡量符合作用力的分布，防止房屋的扭轉(zhuǎn)。 

　�。ǘ�）抗震能力分析 

　　根據(jù)對(duì)建筑剪力墻的肢長(zhǎng)和厚度的對(duì)比，計(jì)算出肢長(zhǎng)與肢厚的比例，如果肢長(zhǎng)與肢厚的比重大于或等于5.0時(shí)，在結(jié)構(gòu)的選擇上就應(yīng)該把短肢剪力墻作為最終的結(jié)構(gòu)選擇。這種剪力墻不僅擁有著良好的平面內(nèi)剛度，而且在平面外剛度上也有著不錯(cuò)的效果，這就為抗震方面做了良好的剛度準(zhǔn)備。另外，對(duì)于樓板的選擇要考慮其彈性變形的情況，保證其有一定的扭轉(zhuǎn)空間。 

　　剪重比的控制標(biāo)準(zhǔn)也能反映墻體承受地震作用大小的重要指標(biāo)之一，對(duì)于地震力的計(jì)算應(yīng)該適中，計(jì)算的程度既不能偏大，也不能太小，原因是短肢剪力墻在抗震能力上有較大的缺陷，如果在抗震時(shí)剪力墻承受的壓力太大，很有可能在抗震能力上達(dá)不到相關(guān)的水平。 

　　軸壓比的比值也能夠在一定程度上反映建筑物的抗震水平，在建筑施工中，要對(duì)軸壓比做好相關(guān)的控制，切忌軸壓比過(guò)大，當(dāng)軸壓比超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，柱的延展性就會(huì)變差，在地震作用下，就會(huì)缺乏延展的空間，從而導(dǎo)致建筑物的不穩(wěn)定。 

　　（三）結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)分析 

　　工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅僅需要對(duì)建筑物的美觀程度以及抗震能力上作必要的計(jì)算和選擇，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)的合理設(shè)計(jì)也是影響工程最終方案選擇的重要因素，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)的選擇不僅需要對(duì)混凝土以及鋼筋的用量做合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)算，而且需要對(duì)其強(qiáng)度做出嚴(yán)格的檢驗(yàn)。經(jīng)濟(jì)成本的投入也許是鋼筋混凝土不能選擇最優(yōu)質(zhì)量的影響因素，但那不是唯一的。建筑物不同的結(jié)構(gòu)選擇對(duì)建筑物原材料的選擇也是不一樣的，對(duì)于不需要高負(fù)載的建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，高質(zhì)量的材料選擇不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)，而且會(huì)提高建筑物的建筑成本。另外，建筑原材料的重量對(duì)建筑物的影響也是要考慮在內(nèi)的。 

　　結(jié)束語(yǔ)： 

　　綜上所述，建筑物結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)貫穿建筑過(guò)程的始終，對(duì)于建筑物方案的選擇不僅對(duì)建筑物質(zhì)量的好壞有著重要的影響，而且對(duì)于企業(yè)減少經(jīng)濟(jì)成本具有重要意義。因此，就需要設(shè)計(jì)師們根據(jù)建筑物的設(shè)計(jì)要求，做出精準(zhǔn)的方案選擇，達(dá)到施工最優(yōu)的效果。 

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