小高層住宅結構體系選型分析

虞丹 賴穎 湯小林 賀醴 熊子薇

摘 要 本文對近年來大開間剪力墻、短肢剪力墻、異形柱框架剪力墻在小高層住宅中的應用研究進行簡介，進一步總結，為小高層住宅結構選型提供依據。

關鍵詞 小高層住宅;大開間剪力墻;短肢剪力墻;異形柱框架剪力墻

前言

小高層住宅，它是從多層住宅和高層住宅中分化出來的一種住宅建筑類型，主要指7層到18層的單元式住宅和通廊式住宅，相較高層住宅層數較低又兼具多層住宅特點。隨著我國經濟發展進入新時代，城鎮化進程不斷加快，城鎮人口數量的增加也給住房帶來巨大的市場需求，更高的樓層也成為必然發展趨勢。伴隨著經濟的高速發展和我國當前社會主要矛盾的轉變，人們對美好生活品質的追求同土地資源稀缺的矛盾也愈加尖銳。小高層住宅能夠很好地平衡這一矛盾，既提高了建筑容積率，符合我國當前人多地少的基本國情，又符合人體尺度，帶來更好的居住體驗。

近年來，小高層住宅結構選型相關研究有了一定進展，本文從大開間剪力墻、短肢剪力墻、異形柱框架剪力墻三個方面進行論述。

1大開間剪力墻

張培信[1]對上海孫家宅三幢大開間剪力墻高層住宅進行抗震計算和風荷載計算，并與小開間剪力墻進行了技術經濟對比發現混凝土用量減少，經濟合理，同時使用功能靈活，結構性能符合規范要求但是從配筋來看，墻體的潛在性能尚未得充分發揮。

范衛東等[2]對大開間剪力墻結構進行系統總結，重點闡述了大開間剪力墻的研究意義與設計理念，提出大開間靈活隔斷住宅的經濟與社會效益。樓板的自重可以得到有效控制，混凝土用量節省，提高經濟效益，同時有利于改善住宅內部功能布局，增加有效使用面積。能滿足內部使用功能的變化，長遠看有利于延長住宅建筑使用壽命，提高社會效益。

2短肢剪力墻

李亞娥等[3]針對同一建筑不同結構方案進行了結構抗震分析和經濟分析，闡明了小高層住宅中短肢剪力墻不僅能較好地滿足功能需求，還符合規范中關于周期比、軸壓比、位移比、剪重比的要求，并且一定程度上降低了工程造價。但在設計過程中要注意短肢剪力墻數量適中，過少剛度不足，過多不利于抗震，墻肢對稱布置，避免出現一字墻。

朱震宇[4]詳細介紹了斷指剪力墻的基本特點，選擇三維有限元模型對小高層住宅工程實例進行計算分析，應用SATWE程序，通過對周期和振型、水平位移、水平地震作用、剛重比和軸壓比的計算分析闡明其合理性，并有針對性地提出了墻肢布置原則。

陳亦梅等[5]對短肢剪力墻的布置進行了深入研究，結合霍山鳳凰城小高層工程實例，運用SATWE軟件計算分析軸壓比、位移、層間剛度比等設計指標，并通過時程分析法下的結構的動力特性來判別三種短肢剪力墻的布置方案的合理性。分析對比結果表明，在三種布置方案中，只要短肢剪力墻在小高層建筑中布置的合理，當底層短肢剪力墻所承擔的傾覆力矩比例小于50%時，結構的各項設計指標就能滿足要求;當底層短肢剪力墻所承擔的傾覆力矩比小于3%時，結構的各項設計指標會更優化。

3異形柱框架剪力墻

梁峰等[6]從抗震設計和經濟性兩方面論述了異形柱框架剪力墻結構在小高層抗震設計中的可行性及優越性，對優化抗震能力提出對應措施，比如，將邊梁的邊支座設計成鉸接，降低軸壓比，當軸壓比大時加設暗柱。經濟上分析得出12層的小高層采用異形柱框架剪力墻更為經濟。

許娟[7]對異形柱框剪結構設計中應注意的問題做出總結，并對其設計進行探討，認為帶少量異形柱的剪力墻結構中異形柱的位置改為短肢剪力墻，只需要進行微調。闡述了異形柱框架剪力墻結構與帶少量短肢剪力墻結構的差異，提出對位于較不利位置、受荷面積較大的短肢剪力墻要按短肢剪力墻較多的規定進行加強。

4結束語

大開間剪力墻可以避免多次改造對建筑豎向結構的破壞，同時符合環保理念，減少建筑垃圾。在適用范圍及抗震性能方面，短肢剪力墻結構要優于異形柱框架剪力墻結構。在結構布置方面，異形柱框架剪力墻結構比短肢剪力墻結構更靈活;同時，異形柱的截面積要小于短肢剪力墻結構的截面積，造價更低。三者均有各自優勢，可以根據建筑區域所在地，考慮規范，造價，建筑性質按需選擇。

參考文獻

[1] 張培信.大開間剪力墻高層住宅結構設計[J].結構工程師，1994，（3）：34-37.

[2] 范衛東，任建淼，楊永葆.大開間剪力墻在保障性住房中的應用[J].住宅科技，2019（4）：22-25.

[3] 李亞娥，張立俊，王棟.短肢剪力墻在小高層框剪住宅設計中的應用[J].甘肅科學學報，2008（2）：64-67.

[4] 朱震宇.短肢剪力墻結構體系在小高層住宅中的住宅設計中運用[J].建材發展導向，2019，（23）：156-157.

[5] 陳亦梅，王晴.短肢剪力墻在小高層住宅中的合理性布置研究[J].山西建筑，2016（4）：29-32.

[6] 梁峰，禤東旭.抗震設計中異形柱-框架剪力墻結構在小高層住宅中的應用[J].廣西城鎮建設，2005（11）：34-36.

[7] 許娟.小高層異形柱框剪結構體系帶少量短肢剪力墻結構設計探討[J].煤礦現代化，2013（5）：78-79.