分析建筑住宅樓結構設計

【摘要】文中筆者從住宅建筑的設計理念及設計原則入手，對建筑住宅的基礎設計及剪力墻設計分別進行了簡要的分析。

【關鍵詞】建筑住宅、結構設計、剪力墻

一、前言

隨著社會的不斷發展，城市化進程的逐步加快，國民經濟水平在不斷提高的同時，人們對于建筑住宅的結構設計也提出了更高的要求。如何保證建筑住宅在滿足人們居住要求的同時還具有經濟、舒適、美觀、安全等特點成為當前建筑師們共同的追求。

二、住宅建筑的新型設計理念

概念設計的應用概念設計是近些年逐漸引入我國的，主要強調的以設計概念為核心，服務于整個設計體系的一種設計方法，注重將設計人員的靈感以及抽象的設計理念轉化為具體、詳盡的設計方案。應用到實際的建筑設計中，就是設計人員依據自身對工程設計的經驗，結合建筑可能遇到的自然災害以及多方面的因素，進行綜合考慮。從而產生基本的設計思路，根據對實際情況的考察，完善具體的設計方案和細節構造。

這是一種區別于數值設計的新型理念。數值設計是通過具體的數據和數值推算出每一處設計的合理性和安全性，從而建立設計模型。例如：在設計整體結構時，概念設計強調整體結構的適用性，依據最大結構變形的設想，推測出建筑可采取的最大結構類型。而數值設計是利用電算，計算出每層結構的相對位移，得出的具體數值與實際數值進行對比，分析建筑物可變形的程度。

三、住宅的設計原則

住宅建筑的整體設計應以實現資源的最大優化作用、完善建筑整體的節能減排為最高標準，切實落實好建筑物的資源、材料、人員等因素的前期規劃，真正將可持續發展做到實處。同時，隨著我國建筑設計標準的提高以及對建筑文化的重視，我國對新型建筑提出了更新的要求，主要表現為以下幾方面：①住宅建筑設計應保持結構和環境都符合當地地理、文化、民生等特色。②住宅建筑設計應建立在保護環境、善待資源的基礎上，合理利用資源和材料，降低建筑的浪費程度。③住宅建筑的外形結構要以表現特色，突出主題為特點，以靈活性和變化性為目標，盡量避免傳統設計的“四方形呆板盒子”。

我們要順應時代發展潮流，提出新的設計原則和標準。①外形結構的變化。②設計功能的變化。③墻面設計的變化。④綠化的重視。建筑作為單獨孤立的藝術作品，本身存在一定的“鋼筋水泥”氣息，適當得增加綠化比例，可提高建筑的美觀性，緩解居民精神壓力，給人一種賞心悅目的感覺。

四、基礎設計

研究地基基礎對建筑抗震能力的影響，作出恰當的選擇，已成為高層建筑結構設計的重要部分，基礎是房屋的根基，是房屋中極為重要的組成部分，一幢房屋如果沒有一個堅實可靠的基礎，再好的上部結構也不可能正常發揮其作用，甚至可能導致上部結構的破壞與傾斜。筏板長度的設置也須研究探討，由于考慮地下室的使用合理性，常規采用設置后澆帶來解決底板超長引起的收縮及溫度裂縫，后澆帶的作用是明顯的，但也給施工帶來了不少麻煩，甚至由于處理不當而引起后澆帶漏水及裂縫。而有些高層，長寬均達100m以上，中間就設置幾條后澆帶，也沒有其他措施，這樣是不妥當的。

五、剪力墻設計

1、布置：剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質心和剛心趨于重合，且x，y兩向的剛重比接近。結構布置應避免一字形剪力墻，若出現則應布置成長墻（h/ω>8）；應避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無法避免，則剪力墻相應部位應設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5倍時，應計算暗柱配筋，轉角處墻肢應盡可能長，因轉角處應力容易集中，有條件兩個方向均應布置成長墻；規范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍以下為短墻，大于8倍則為普通墻，這就引起高厚比為7.9倍及8.1倍的兩種墻的受力特性截然不同，而配筋亦大相徑庭，這顯得比較機械而不合理，因此建議布置長墻時高厚比能大于8.5。

2、配筋及構造：對于小高層住宅來說，剪力墻是面廣量大的，因此合理的控制剪力墻配筋對于結構安全及工程的經濟性具有十分重要的作用。

剪力墻墻體配筋（以200厚墻體為例）一般要求水平鋼筋放在外側，豎向鋼筋放在內側。配筋滿足計算及規范建議的最小配筋率即可。建議加強區（φ10@200，非加強區φ8@200雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用φ6@600×600拉筋，但地下部分墻體配筋則另當別論。因為地下部分墻體配筋大多由水壓力、土壓力產生的側壓力控制，而由于簡化計算經常由豎向筋控制，此種情況下為增大計算墻體有效高度，可將地下部分墻體的水平鋼筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。

剪力墻按規范應設置邊緣構件，一、二級抗震設計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應設置約束邊緣構件；其余剪力墻應按《高層建筑混凝土結構技術規程》第7.2.17條設置構造邊緣構件。現就構造邊緣構件的配筋作一點討論。

首先要區分剪力墻的受力特性及類別，即：普通剪力墻（長墻），短肢剪力墻，小墻肢和一個方向長肢墻而另一方向屬短肢墻來區別對待配筋。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規范要求的最小配筋率，建議加強區0.7%，一般部位0.5%；對于短肢剪力墻，應按高規第7.1.2條控制配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；對于小墻肢其受力性能較差，應嚴格按高規控制其軸壓比，宜按框架柱進行截面設計，并應控制其縱向鋼筋配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設計中往往就按長肢墻進行暗柱配筋，這并不妥當，建議采取以下兩種方法：

（1）計算中另一方向短肢不計入剛度，則配筋可不考慮該方向短肢影響；

（2）計算中短肢計入剛度，則配筋中應考慮該方向短肢的不利影響。建議該短肢配筋率適當加強，可參考短肢墻加強區1.0%，一般部位0.8%。

剪力墻中的連梁跨度小，截面高度大，在地震作用下彎矩、剪力很大，有時很難進行設計，如果加大連梁高度，配筋值有時反而更大。連梁高度一般是從洞頂算到上一層洞底或從洞頂算到樓面標高。對于門洞，上述所示情況梁的高度是一樣的；但對于窗洞，連梁高度如果從窗洞算到上一層窗底，有時則高度太高，這樣高跨比太大，并且與計算圖形不符，相應配筋亦較大，不合理。

目前，各設計院在剪力墻的樓層處均設置暗梁，而對暗梁的作用及配筋亦各有理解。對于框架一剪力墻結構，如剪力墻周邊僅有柱而無梁時，則設置暗梁，并且要求剪力墻兩端是明柱，這是因為周邊有梁柱的剪力墻，抗震性能比一般剪力墻要好。剪力墻結構則沒有這方面的要求，在墻板交接處設置暗梁對加強墻體整體性作用還是有的，但究竟有多大則無從確定。因此認為，就目前而言，在樓層位置設置暗梁是可行的，但沒有必要設置太大斷面及配筋，建議底部加強區斷面可取墻厚×300，配筋上下各2φ16，一般部位斷面可取墻厚×250，配筋上下各2φ14即可。

結語

綜上所述，在社會不斷發展的推動下我國建筑行業的發展發生了很大的變化，但由于我國建筑在理論研究方面還有很多不夠到位的地方，結構選型的決策具有一定的復雜性，因此，在進行建筑住宅結構設計事一定要對眾多條件進行綜合的考慮，在滿足安全性、耐久性與舒適性要求的前提下采用合理的結構體系。這也是在今后設計中應該不斷提高和改進的。

參考文獻：

[1]羅永洪：《淺談住宅工程結構設計》，《四川建材》，2011年05期

[2]劉芳：《防范住宅結構設計通病的要點》，《山西建筑》，2007年13期

[3]何磊：《對建筑結構設計中若干問題的探討》，《建材與裝飾(下旬刊)》，2008年01期