淺談住宅建筑層數與結構選擇的關系

彭海琴 / 隴西縣建筑規劃勘測設計院

淺談住宅建筑層數與結構選擇的關系

彭海琴 / 隴西縣建筑規劃勘測設計院

本文介紹了現代住宅建筑的層數和各種結構的特點，特別是各種建筑固有的結構特點，指明了相關住宅建筑的層數選擇與建筑結構之間的關系。

建筑物層數；建筑物結構選擇

通常情況下，1-3層為底層，多層是指4至6層的建筑物，多層是最具有代表性的城市集合住宅，性能價格比高，公共空間和氛圍較好，公攤面積少，是廣泛建造的房屋類型；多層住宅的空間視野、空氣質量、噪音等都比高層較差一些，外觀相對單調，需要爬樓梯因而舒適性較差，但目前我國現行的多層物業管理費較低，入住率略高。

小高層是指樓層在7至11層并配備電梯的建筑。小高層有以下特點：一是小高層通過電梯的配置，使原有意義的多層住宅具有了高層的舒適性。二是很多小高層通過多陽臺，多露臺，多造型的設計，使住宅的有效使用面積大大增加。小高層兼顧了多層和高層的特點，噪音小、空氣質量稍好，且視野寬闊、景觀美好，更是多層住宅難以企及的。

高層建筑是城市化、工業化的產物，鋼材和混凝土的使用。電梯的使用，使建筑建設向空間縱向發展成為可能，高層建筑最大的優點，就是可以節約土地。同樣的地基建造六層住宅與建十一層住宅，土地利用率將近提高一倍。同時，高層住宅還有雙路供水，供電系統，可提供更有保障的供應、集中安全的住宅環境、規模化的管理服務，以及良好的采光通風條件等優勢。它是解決城市用地緊張的一種高密度手段，在反映城市建設經濟原則的同時，也滿足了居民在城市中心區“居住相近”的居住便利性和城市生活豐富性的需求。

同一套戶型，所在的樓層不一樣，居住感覺也會大不相同。同樣是板樓，從戶型格局上看，南北通透，廚房、衛生間都朝北，起居室、臥室都在南側或東側，室內面積浪費很小，的確是不錯的房子，可是底層的房子原本應該陽光明媚的室內卻總有些陰暗，使得居住品質大打折扣。而高層的房子視野開闊，將小區景觀盡收眼底。

多層、小高層與高層房屋有許多優點，如占地面積小、節約用地、城市建筑密度相對提高。但是，房屋層數增多以后，整個建筑物受水平風力和地震力影響很大，引致附屬設備增加，施工技術要求高、房屋的造價增高等，這又是其不足之處。

對于多層房屋與高層房屋的界限，各國均不一致，我國一般稱八層以上為高層，或高度超過30米的民用建筑均稱為高層建筑。至于計算方法本身就更無多層、高層之分，截面強度、構件設計是基本相同的。

多層和高層房屋結構，主要由屋蓋的水平承重結構、墻柱的豎向承重結構、基礎以及其它部分所組成，當前大量高層建筑已經明顯的改變了各大城市的面貌，為滿足建筑形成及功能的需要，結構體系出現了多種類型，由過去的結構發展到各種形式的框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構、簡體結構等。

高層房屋結構體系選擇要兼顧眾多方面的因素。

高層建筑的受力特點是承受垂直荷載和水平荷載的作用。在低層結構中，水平荷載產生的內力很少，結構以抵抗垂直荷載產生的軸力為主；彎矩和剪力的影響較小、側向位移很小，通常可以忽略。隨著建筑高度的增加，水平荷載（風或地震力）產生的內力和位移隨之增加。

由于上述特點，選擇經濟而有效的結構體系是多、高層結構的重要內容，在鋼筋混凝土多、高層建筑中隨著層數的不同，主要可選用以下幾種結構類型：

1、框架結構

框架是由橫梁和柱通過結點而組成，框架的橫梁和柱，即承受垂直荷載、也承受水平荷載。在多層和高層房屋中，根據房屋的平面布置及垂直高度空間的要求，有的是單跨多層框架，而更多的是多層多跨框架；框架可以是等跨的或不等跨的。層高可以是相同的，也可以是不相同的；個別還有錯層的。

隨著房屋層數的增多和總高度的增加，水平力對結構構件的截面尺寸和配筋量的控制作用就愈大，在框架結構中更加突出，因而在非地震區，框架結構最多可用到15層左右，一般控制在10層。

框架結構的主要優點是：建筑平面布置靈活，可形成較大的空間，且在立面處理上，也易于表現建筑藝術的要求。

2、剪力墻結構

剪力墻結構房屋是將房屋的內、外墻都做成實體的鋼筋混凝土結構，它即承擔垂直荷載、也抵抗水平力，因剪力墻是一整片高大的墻體，側面又有剛性樓蓋的支撐，故在其身平面內有很大的側向剛度，屬于剛性結構，能承受較大的水平荷載（剪力），“剪力墻”即由此而得名。

實際上，在水平荷載作用下，剪力墻是一個底部固定、頂部自由的豎向懸臂梁，主要是因墻肢的拉、壓而產生“彎曲型”變形。

剪力墻結構房屋因被實體的剪力墻分割成各個單獨的空間，建筑布置和使用都受到一定的限制，故多用于僅需小開間的住宅、公寓、旅館等居住性建筑，在工業建筑中很少采用。

剪力墻結構的側向剛度大，在水平荷載作用下的側移量少，故能適用于較高的（15至35層）的高層房屋。

剪力墻結構的缺點和局限性也是很明顯的，主要是剪力墻間距不能太大，平面布置不靈活，不能滿足公共建筑的使用要求，結構自重較大。

3、框架-剪力墻結構（簡稱框剪結構）

所謂框架-剪力墻體系，是指由框架和剪力墻共同承受豎向荷載的高層建筑結構承重體系。

在高層建筑中，若由框架來承受水平力，顯然不夠經濟合理。而采用剪力墻體系又難以滿足使用上大開間的要求，采用框架-剪力墻體系，則二者可兼顧，它可以使建筑平面布置比較靈活，也可以滿足結構在強度上和抗側移剛度方面的要求，所以，框架-剪力墻體系在高層建筑中廣為應用。

在框架-剪力墻體系中，豎向荷載主要由框架承受，而風荷載等水平荷載則主要由剪力墻承受，在一般情況下，剪力墻要承受70-90%的水平荷載。

剪力墻的布置應滿足使用上的要求，盡量與隔墻位置相吻合，除此之外，剪力墻宜放在恒載較大處，并宜盡量均勻對稱，否則，在風荷載作用下，房屋將會發生扭轉。為增強房屋的抗扭能力，剪力墻宜布置在房屋各區段的兩端，在平面形狀或剛度有變化處，以加強該薄弱環節。

4、簡體結構

所謂簡體結構，是指由一個或者幾個簡體作豎向承重結構的高層結構體系。簡體體系適用于層數較多的高層建筑。采用這種體系的建筑其平面最好是正方形或者接近正方形。簡體結構有框架-核心筒和筒中筒，在抗震區，均能用到百米以上。

綜上所述，目前規劃設計中究竟采用哪種結構，需經過方案比較確定，這主要要看擬建建筑物的高度、功能要求、使用要求、施工條件和經濟比較而定。