高層住宅結構設計經濟性探討

文/雷湘閩 湖南省建筑設計院有限公司 湖南長沙 410000

1、引言

近年來，隨著經濟水平的發展和提高，以及土地價格的增長，高層住宅越來越多。高層住宅工程的造價成本中，結構造價所占的比例約為20～30%。因此要確保建筑結構設計科學合理性，為建筑工程的經濟效益和社會效益提供保障。

2、常見住宅工程經濟性指標統計結果

長沙地區幾個剪力墻結構住宅工程，其部分經濟性指標統計見表1及表2：

表1 幾個住宅工程經濟指標統計結果

注：[ ]中的數值為設計合同約定的限額指標。

表2 某工程1#住宅樓各構件部分經濟指標統計結果

從表中統計結果并結合以往工程數據，可以得出：

1樓板用鋼量一般在6～12kg/㎡，大戶型、板面拉通筋較多或采用一級鋼的為高值，采用高強鋼、小直徑鋼筋的為低值，也有采用大板的項目達到15kg/m2。

2梁用鋼量一般在8～21kg/㎡，墻不對齊、次梁搭主梁較多時為高值，墻布置較多或采用大板時為低值。

3墻柱用鋼量：高度60～100m時一般在18～26kg/㎡；占總用鋼量的40～55%。與層高關系敏感，同樣是100米，2.9米可做到34層，但3.1米只有32層。層高增加0.1米，含鋼量約增加1kg/㎡。

4節點用鋼量在0.5～3.5kg/㎡不等，經濟性要求較高時，應要求建筑盡量簡化節點，采用簡潔的立面等。

5轉換結構的標準層比一般標準層約多2kg/㎡，高位轉換增加更多。

3、結構設計對建筑造價成本的影響因素

3.1 結構選型

表1 幾個住宅工程經濟指標統計結果

表2 某工程1#住宅樓各構件部分經濟指標統計結果

在建筑方案確定的前提下，結構形式對建筑造價成本產生的影響是根本性的。

對于住宅工程結構選型，多層住宅宜采用異形柱框架結構，高層、超高層住宅宜采用剪力墻結構，小高層住宅的建議采用剪力墻結構。

異形柱框架結構的高度限值是24米，超過24米要采用異形柱框剪結構，6度區框剪結構的框架抗震等級四級，剪力墻抗震等級為三級，底部兩層要做約束邊緣構件；且異型柱易形成短柱，箍筋要全高加密（ρv≧1.2%）,鋼筋用量增加較多。如采用剪力墻結構，抗震等級是四級，也不需做約束邊緣構件，暗柱配筋也遠小于框架柱配筋，框架梁跨度減小后配筋也有減少。故采用異形柱框剪結構往往還不如剪力墻結構節省。

3.2 平面布置

住宅工程要達到較好的經濟性，建筑平面盡量規則對稱，剪力墻沿主軸方向或其他方向雙向布置并盡量對齊，盡量規則、均勻、對稱，結構布置應使建筑物具有合理的雙向剛度，并盡可能使剛度中心與質量中心重合，以減少扭轉。

長寬比過大，或者兩個主軸方向的結構動力特性相差較大，導致結構扭轉效應更明顯，從而使得構件配筋增大。平面超長導致采用大量拉通鋼筋或者抵抗溫度應力而加設的抗裂鋼筋增加用鋼量明顯，結構不對稱、有拐角窗、有立面通窗和凸窗都會導致用鋼量增加。

合理進行結構平面布置，減少傳力途徑，可以減少用鋼量。盡量避免采用短肢剪力墻，層高較高加長墻肢有困難時，可采用≥320厚的剪力墻。陽臺懸挑長度不宜過大，且宜采用梁式懸挑，并采用合理的梁高。板跨不宜太小，3米及以下小跨度板隔墻下盡量不設梁，直接砌在板上，設加強筋。大板板厚不宜超過130mm，板跨太大，含鋼量會有大幅度的增加。

3.3 豎向布置

剪力墻結構的高寬比不宜超過6，建筑高度盡量接近上限（如剪力墻結構接近80m或100m），高度剛剛超過抗震等級分界線是不經濟的，層高宜取2.9～3.0m。豎向連續，盡量不設轉換層；無法避免時可采用局部轉換。

《高規》第3.4.3條要求剪力墻結構高寬比不宜超過6，高寬比某種程度上是結構經濟性的一種量度。高寬比大的建筑其結構整體穩定性不如高寬比小的建筑，為了控制結構的側向位移，并保證結構的整體穩定，需要設置更多更剛的抗側力構件來提高結構的側向剛度。同樣由于高寬比過大的原因可能導致底部剪力墻端部出現拉應力，需要配置較多受力鋼筋，拉應力較大處甚至需要配置型鋼，將會大大增加了鋼筋用量。

住宅工程中，底部經常有底商或者架空等，商業價值較大的樓盤往往需要轉換或者局部轉換。因此帶來包括內力調整、抗震等級提高、轉換構件相應范圍樓板等構造加強將導致鋼筋用量增加。

結語：

在高層住宅工程設計中，結構設計師應樹立成本控制意識,重視概念設計，提前介入，從工程宏觀上控制建筑結構成本。當建筑方案經確定后，結構工程師應與建筑師緊密合作，在滿足建筑功能和美觀的前提下，通過合理的結構選型、優化結構豎向和平面布置往往能取得良好的效果，從而節約結構造價。