多层住宅结构设计8篇

时间：2023-07-28 09:18:57

多层住宅结构设计

多层住宅结构设计篇1

关键词：多层民用住宅轻钢结构

1. 轻钢住宅在我国的发展

我国轻型钢结构经过20多年的发展历史，虽然起步并不晚，主要由于经济与技术的原因使得多层轻钢住宅的发展受到制约。国内最早出现的轻钢结构住宅是94年11月建于上海浦东北蔡的8层钢结构住宅，采用冷弯成型的矩形钢管混凝土柱和U型冷弯型钢组合梁组成框架。其特点是采用稻草板作外墙和楼板的组件，单位面积用钢量34kg/m2。

天津经济开发区太平村是我国住宅产业化的探索基地之一，来自中国，日本，美国，加拿大等15个国家和地区的95名参展商展示了各自的产品，其中钢结构住宅均采用框架结构。楼板及墙体、屋顶均采用复合结构，工厂预制，现场安装，缩短了施工工期。

长沙远大集团建造的8层钢结构公寓，称之为集成化建筑。该建筑装有中央空调一体化机组，整体浴室，“五表”远传系统等现代化设备。室内设计考究，体现了钢结构住宅的风格和质量，表明了钢结构住宅的良好发展前景。表1为若干轻钢住宅经济技术指标。

当前，国家将住宅产业作为国民经济新的经济增长点。为居民提供高质量的符合市场需求的商品化住宅成为必然趋势。国家鼓励发展

表1 轻钢住宅经济技术指标

工程名称马钢住宅试验楼北京西三旗水电工程宿舍涿州中铁紫荆关钢结构公司试验楼保定太行集团轻钢住宅示范楼

结构体系 12层框架－支撑体系 6层框剪体系 6层钢框架－砼核心筒体系空间框架结构

结构型式热轧H型钢 H型钢，压型钢板组合楼板焊接工型梁柱 H形柱，工形梁

用钢量(kN/m2) 52 63 46 52

单位造价（元） 1100 1100 1200 900

“新型建筑体系”，已将其列入优先发展的高新技术领域中。国务院1999年颁发的72号文件

提出要发展钢结构住宅产业，在沿海大城市限期停止使用粘土砖。建设部标准定额研究司正在编制与修改与多层钢结构房屋密切相关的技术规程。建设部科技司在今年上半年分别召开了“钢结构住宅产业化技术导则编制研讨会”和“钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题立项评审会”。通过了18个包括钢结构住宅建筑体系及其关键和试点工程的立项。国家政策为钢结构住宅开发创造了条件，钢结构产业化住宅有望在最近取得突破性进展。

2. 多层轻钢住宅的优势

过去我国大量开发的是以小开间砖混结构为主的住宅。这种住宅体系由于使用实心粘土砖，浪费土地资源，建筑物自重大，对抗震不利。另一方面，由于结构体系自身的限制，住宅平面布局多为封闭式的小开间，不能适应不断变化的居住模式的要求。与传统住宅相比，多层轻钢住宅具有明显的特点与优势，日益受到重视。

(1)自重轻，抗震性能好。采用高效轻型薄壁型材，构件截面特性优良，相对承载力高，受力性能良好，整体刚度大，抗震性能好，可以大量节约材料，减轻结构重量，降低基础，运输和安装费用。因此，对地震区，地质条件差和运输不便的地区，其优越性更为明显。

(2)外形美观，建筑造型简洁，丰富，构件截面尺寸小，净使用面积增加。钢材强度高，可以提供较大的柱网布置；当考虑楼板的组合作用，使用组合梁或扁梁时，可以增加净高。这种开放式住宅既为建筑师提供设计的回旋余地，又为住户提供了灵活分隔室内空间的可能。

(3)供货迅速，安装方便，可以比混凝土结构至少缩短一半工期。在当前贷款利率高的金融形式下，早投产，早回收投资，这对于降低工程总造价，增加投资效益幅度是十分重要的。

(4)干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。

(5)轻钢结构在生产和使用的过程中能源与原材料消耗低，建筑垃圾少，粉尘少，噪音低，具有很高的可重复使用性和可循环性，因此是一种绿色环保结构。

3.多层轻钢住宅的体系与结构特点

3.1抗侧力结构体系

主要应用于多层轻钢住宅的体系可分为：纯钢框架体系，框架－支撑体系，钢框架－混凝土剪力墙体系，周围抗侧力体系等。

(1)纯框架体系常用于4～8层住宅。它主要由宽翼缘的H型或箱形柱和工字型梁组成，亦可采用热轧H型钢。这种体系具有较为灵活的空间布局，但侧向刚度较弱。相对于框架－支撑体系，用钢量较大。纯框架体系多采用双向刚接，这样可以加大结构自身的侧移刚度，减少抗侧移构件内力，加强耗能机制，提高建筑物的延性。但节点形式较为复杂。由于建筑美观的要求，端板连接不宜于多层轻钢住宅。

(2)框架－支撑体系主要由焊接工字型梁柱组成。多数情况下，这种体系为横向承重。梁柱节点在横向上，为刚接；纵向为铰接。因此，结构在纵向相当于排架，抗侧移刚度很低，需设置侧向支撑抵抗水平荷载，限制结构的水平变形。支撑可用槽钢，角钢或圆钢杆，具体形式可结合建筑立面或门窗洞口需要采用单斜杆、X型、K型或偏心支撑。单斜杆简单明快，但必须设置两组不同倾斜支撑，以保证结构在两个方向具有同样抗侧力能力。X型支撑具有很好的侧向刚度，但是交叉点处的细部构造比较复杂。偏心支撑具有非常好的抗震耗能效果。它的工作原理是：在中、小地震作用下，支撑提供主要的抗侧力刚度，与中心支撑相似；在大地震作用下，保证支撑不发生受压屈曲，而让耗能梁段屈服消耗能量。它是专为抗震设计提供的支撑形式。

(3)框架－钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。用钢筋混凝土剪力墙部分或全部代替钢支撑，就形成了框架－钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。它适用于小高层住宅。一般将楼梯或电梯间设计成钢筋混凝土墙（筒）。这样即有效的加强了建筑物的侧向刚度，又解决了楼梯间的防火问题。如果结构刚心偏移过大，出现扭转的问题，可在适当部位设置钢支撑。

(4)周围抗侧力体系。这种体系在欧美国家的商业和民用建筑中十分流行。它的特点是刚架柱强轴与其相交的建筑轴线垂直，形成外筒，抵抗水平荷载，将之传递到基础。它适用于建筑外型接近于正方型的结构。可以将这种思路应用到框架－支撑体系中。把纵向的支撑去掉，将原有位置的刚架柱扭转90度，梁柱由铰接变为刚接。这样，刚架柱同时起到抗风柱与竖向支撑的作用。

对于多层轻钢民用住宅体系的选择，不必拘泥于某一种特定的体系。可以根据建筑平面设计的要求，灵活处理，综合使用不同的抗侧力体系。

3.2 楼面屋盖结构

楼面和屋盖必须有足够的强度，刚度和稳定性，同时应当尽量减少楼板厚度，增加室内净高。压型钢板－混凝土组合楼盖是目前应用较为广泛的形式。它具有施工速度快，平面刚度大，增加房屋净高的优点。具体做法是在钢梁上铺设压型钢板，再现浇100～150mm混凝土。在钢梁上焊接足够的剪力连接件，使钢梁与混凝土协同工作构成组合楼盖。这种做法耗钢量较大，且需防火处理。可以用预应力钢筋混凝土薄板取代压型钢板。此外，预应力圆孔板、迭合板、组合扁梁也是常用形式。

3.3 墙体结构

各种轻质墙体材料以其良好的保温、隔热、隔声性能受到开发商的青睐。目前，墙体主要分为自承重式和非自承重式。自承重墙体主要包括用于护结构的加气混凝土块、太空板、轻钢龙骨加强板等，以及用于内墙的轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外挂的非自承重式墙体材料主要有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等。采用非自承重式墙体材料，需设置墙梁用以悬挂护结构。门窗洞口上下要布置。墙梁多采用C或Z型冷弯薄壁型钢，尺寸取决于跨度（刚架间距）和墙距（板跨）。

3.4 多层轻钢住宅的防火

钢材属于不耐火材料，温度为400 °C时，钢材的屈服强度将降为常温的一半，温度达到600 °C时，钢材基本丧失全部强度和刚度。所以，钢结构不仅要进行结构的抗火设计，还要采用防火措施保护。目前常用的防火措施有以下四种方法(1)防火涂料法。将具有一定厚度的防火涂料直接喷在钢结构构件上。防火涂料主要两类：涂层8～50mm，粒状表面，密度较小，耐火极限1～3h的为厚涂型防火隔热材料；涂层3～7mm，遇火膨胀增厚，耐火极限0.15～2h的为薄涂型防火隔热材料。喷涂法造价较低，操作简便，施工速度快，但是构件表面不平整，影响美观。（2）隔离法。将防火材料或防火砖沿构件的，将构件包裹，与外界隔离。这种方法美观，无污染，但施工速度较慢，适用于外露的构件。（3）实心包裹法。将钢构件浇注到混凝土中。（4）膨胀漆覆盖法。将具有一定厚度的膨胀漆喷涂、抹、刷在经过处理的构件表面。抗火极限最高达2h。覆盖法施工容易，但不适用于潮湿的环境，仅适用于干燥的室内。

4. 工程实例

4.1 工程背景介绍

某示范楼建筑面积4665m2，5层纯钢框架结构，长67m，宽13.5m，层高3m。焊接工字形梁，纵横双向刚接H形柱。楼面活荷载为2.0kN/m2，屋面活荷载0.3kN/m2，轻型屋面恒荷载0.3kN/m2；基本风压0.25 kN/m2；设计地震烈度为7度，Ⅱ类场地。屋面为冷弯薄壁C型檩条铺双层镀锌压型钢板夹100mm厚保温棉屋面系统，外墙采用200mm厚陶粒混凝土空心砌体墙，分户墙为180mm厚菱镁土板，户内隔墙为90mm厚菱镁土板。条型基础,柱与基础为刚接。

示范楼共有四个居住单元，两种建筑平面布置形式，建筑面积分别为143 M2，102 M2。一单元为大两室两厅，二、三、四单元为小两室两厅。一单元的大客厅使用了组合扁梁，从而实现了梁与楼盖的一体化，减少了结构层高。对于正常极限状态下的组合扁梁，将钢和混凝土两种材料组成的组合梁截面换算成同一种材料的截面，再按照弹性理论计算。为了楼板的放置，扁梁的下翼缘一般较宽，需验算施工时产生的偏心荷载。为了减少设计工作量，通常把扭矩简化为已对大小相等、方向相反的力分别作用于扁梁的上下翼缘。详细分析方法见文献。

4.2 计算方法与基本要求

对于多层轻钢住宅，尽管采用单向板，但由于纵横向均有墙体荷载分布，宜采用三维空间计算模型。本工程采用的是普通楼板，不考虑楼盖对钢架梁刚度增大的作用，忽略楼板的空间联系作用，空间模型为纯框架结构。计算分析是采用有限元分析软件ANSYS完成。在结构计算中采用三维梁单元，质量单元计算结构自振周期以及静力分析。

相对于工业建筑而言，多层民用建筑的荷载工况简单明了。主要考虑以下三种工况：

工况一：1.2×恒载标准值＋1.4×活荷载标准值

工况二： 1.2×恒载标准值＋0.85×1.4×（风荷载＋活荷载）标准值

工况三：1.2×重力代表值＋1.3×水平地震作用标准值

对于多层轻钢住宅地震荷载计算，由于楼层较低，结构布置对称，采用底部剪力法就可满足要求。

多层轻钢住宅侧向位移具体要求如下:

(1)在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比不宜大于1/500。

(2)层间相对位移与层高之比不宜大于1/400。

(3)在常遇地震作用下，层间侧移不超过楼层高度1/250。

对于多层轻钢住宅,还要满足刚架柱构件稳定性与钢框架的整体稳定性要求。

表2 两种方案（空间模型）比较

柱截面（mm）柱用钢量(t) 单位用量（kg/m2）纵向主自振周期(s) 地震作用下纵向最大层间位移横向主自振周期（s）地震作用下横向最大层间位移(mm)

方案一 300x300x12x8 92.91 51.96 1.657 1/426 1.232 1/633

方案二 300x300x10x10 114.55 57.46 1.140 1/700 1.231 1/632

方案比较节省19％节省9.6％基本相同

4.3 计算分析

由于活荷载与基本风压较小，所以工况三为控制工况。计算设计时将两种方案进行了比较，不改变刚架梁的截面形式，只对刚架柱进行改动。方案一，刚架柱为工字形；方案二，刚架柱为箱形。表2给出两种方案空间模型的主要计算结果，可得到以下结论：

(1)两种方案的刚架柱在强轴方向惯性矩相同，即在横向结构的刚度相同，因此横向主自振周期以及地震作用下横向最大层间位移基本一致。

(2)本工程长宽比5，纵横双向刚接，因此对于方案一，当横向侧向刚度满足要求时，纵向刚度也能达到要求。

(3)在满足规范要求的前提下，方案一节约钢材用量，单位面积用钢量减少约10％，经济性好。因此，在设计中选择了工字形刚架柱。表3示范楼主要构件尺寸及其用钢量。但是由于轻钢体系刚架柱的腹板很薄，为了防止局部失稳引起的结构失效，刚架柱宜在纵向梁柱刚接处做成局部箱形柱。

表3 示范楼主要构件尺寸及其用钢量

截面尺寸（mm）用钢量(t) 比例（％）

刚架柱（GJZ） I300x300x12x8 92.91 38.3

刚架梁（GJL） I400x180x8x6 78.52 38.4

扁梁（BL） I280x140x16x10x210 10.86 4.48

次梁1（CL1） I300x180x8x6 9.14 3.77

屋面梁 I300x160x8x6 10.56 4.36

其它 4.040 16.7

多层住宅结构设计篇2

摘要：本文简要介绍多层轻钢结构的住宅设计的应用问题

关键词：轻钢结构住宅; 框架支撑体系;冷弯薄壁型钢体系;楼盖;节点抗震

Abstract: This paper briefly introduces the application problems of residential design with multiple layers of light steel structure.

Keywords: light steel structured house; framework support system; the cold bending thin-walled steel system; floor system; node seismic

中图分类号: TU392.5文献标识码：A文章编号：

前言

轻钢结构住宅相比于传统住宅，有其突出的优点：

轻钢结构配件制作工厂化和机械化程度高，商品化程度高。

现场施工速度快，主要为干作业，有利于文明施工。

钢结构建筑是环保型的可持续发展产品。

自重轻，抗震性能好。

综合经济指标不高于钢筋混凝土结构。

随着我国钢产量的快速增长，对用钢政策由限制用钢到合理用钢到积极用钢，国务院1999年颁发的72号文件提出要发展钢结构住宅产业，在沿海大城市限期停止使用粘土砖。因此开发轻钢结构住宅体系已成为当前住宅结构研究中的热点。不过，多层轻钢结构的研究还处于起动阶段，研究力度还不够，实际设计和施工还存在不少争议和问题。这些都急需解决，以利于轻钢住宅在我国健康快速发展。

结构体系选型

对低、多层住宅，目前国内常用的结构体系主要有：

冷弯薄壁型钢体系

构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证，抗侧能力较差，一般只用于1～2层住宅或别墅。

目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架，门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计，满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用，运用在低多层住宅中，一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主，弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证，因此设计施工时须慎重处理。

（二）框架

目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架，门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计。钢框架考虑楼盖的组合作用，运用在低多层住宅中，一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主，弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证，因此设计施工时须慎重处理。

（三）框架支撑体系

在风载或地震作用较大区域，为提高体系的抗侧刚度，增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。这种体系为多重抗侧体系，而且梁柱节点，柱脚节点可设计成铰接、半刚接，施工构造简单，基础主要承受轴力，体形较小，因此成为人们青睐的对象。框架支撑体系又分为中心支撑体系和偏心支撑体系，中心支撑体系包括十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字形或V形支撑和K形支撑等；偏心支撑系指支撑斜杆一端与梁相连，支撑轴线偏离柱轴线交点，在支撑与柱之间或支撑与支撑之间形成一段称为消能段的短梁。常用的偏心支撑形式如下图所示：

（四）框架剪力墙体系

在低多层住宅中，可以应用传统的剪力墙体系，如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。目前正在研究的空腔结构板是一种理想的抗侧结构。空腔结构板是一种新型的轻质板材，采用黄纸制成具有众多等边空腔结构的板状基架，然后经浸渍而成。该板材与钢框架可靠连接，便可形成新型剪力墙。另外美国，澳大利亚等国还开发了交错桁架体系，比较新颖。

主要构件设计

柱

前已述及，钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁的要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3～10，势必造成材料浪费。因此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的，但总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的主要方向，但由于缺乏相应的规范、规程，目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂，不利于工厂制作和现场施工，应加大力度开发研究。

楼盖

在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板－现浇混凝土组合楼板，现浇钢筋混凝土板以及钢－混凝土叠合板，而以第一种最为常用。目前，在多层轻钢房屋整体分析时，还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用，即使设置抗剪键，也偏保守地假设钢结构承受全部荷载，这样不仅增加材料用量和结构自重，反而会造成强梁弱柱的不利情况。

支撑体系

支撑分中心支撑和偏心支撑两种，偏心支撑框架是指支撑偏离梁柱节点的钢结构框架，是近年来发展起来的抗震结构。偏心支撑框架体系是一种非常刚劲的结构体系，它具有极好的耗能能力以抵抗大的地震影响。偏心支撑框架比起中心支撑框架，有相对较小的侧向位移和更均匀的层间分布。但目前国内对偏心支撑用的很少，建议在高烈度区首选偏心支撑。

节点抗震设计

框架梁柱节点一般采用两种连接方法，根据"常用设计法"，即翼缘连接承受全部弯矩，梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足"强节点弱杆件"的抗震要求，在高烈度区隐患很大。改进的框架节点设计，在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积。

结论

低、多层轻钢结构住宅考虑楼盖与钢梁的组合作用，可显著减小主梁挠度和柱顶位移。

为改进框架节点的抗震性能，可在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或将梁端上下翼缘加宽。

设偏心支撑时，梁应根据耗能梁段的受力类型设置加劲肋。

参考文献

[1]钢结构设计规范（GB50017-2003） 2003

[2]钢结构设计手册（下册）（第三版） 2006.7

[3]冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002） 2003

[4]门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102：2002） 2003

多层住宅结构设计篇3

关键词：轻型钢结构，住宅设计，设计方法

Abstract: the steel structure housing for light weight, low cost basis by the parties to the comprehensive advantages attention. This paper light steel structure housing system of the advantages, specific discusses the light steel housing structure of multi-layer system design method.

Keywords: light steel structure, residential design, design method

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

引言

钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构。钢结构住宅因自重轻，基础造价低，适用于软弱地基，安装简便，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好等综合优势而受到各方的重视。

多层轻钢住宅在国内是一个全新的概念。轻钢建筑，即轻型钢结构建筑，是指以轻型冷弯薄壁型钢、轻型焊接和高频焊接型钢、轻型热轧型钢、薄钢板、薄钢管及以上各构件拼接、焊接而成的组合构件等为主要受力构件，大量采用轻质围护隔墙材料的低层和多层建筑.多层轻钢住宅属于轻钢建筑范畴，系指采用多层轻型钢结构为骨架、以居民长期居住为目的的房屋建筑。在设计中，应做到既保持轻钢建筑的优点，又满足居住的舒适性要求。

一、轻型钢结构住宅体系的优点

高强度承重轻型钢结构住宅具有显著的优越性:

(1)代替传统的建筑材料，.实现住宅产业工业化，改善人类社会居住环境。以钢代木、以钢代砖、以钢代混凝土的环保节能型住宅，是21世纪改善人类社会居住环境的最佳产品。.

(2)理想的保温隔热性能。。

(3)显著的节能效果。超轻钢结构住宅热传导低，保温性能好，节能效果突出。

(4)优异的隔音性能。

(5)长期耐久性能。主体结构采用1. 2mm厚轿车外壳用钢板。双面镀有铝和锌，防锈蚀性能好、强度高，具有权佳的耐久性能。实验结果证实，超轻钢结构主体的耐久性能可达100年。

(6)优越的抗震性能。超轻型钢结构建筑，整体刚性好、强度高、重量轻、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的1/5，抗震性能是砖混结构的2扩倍以上，并可抵抗70m / s的飓风，使生命财产能得到有效的保护。

（7）薄墙体，大空间，变化自如。

(8)施工速度快、周期短、效率高，不受季节影响，全天候施工。

(9)工厂化生产。超轻钢结构住宅实现住宅完全工厂化生产，在施工现场组合安装，既减轻现场施工强度，又提高施工效率和工程质量。

(10)结构的废旧利用率为100，是真正的环保建材.

二、多层轻型钢住宅的结构体系设计方法

多层轻型钢住宅宜采用三维框架结构体系，也可采用平面框架体系，此时须加强各框架间的连接与支撑。

框架体系轻钢住宅自重轻，结构较柔，自振周期较长，对地震作用不敏感。但框架体系抗侧移刚度小，在风荷载、地震作用下，其层间侧移和总侧移较难满足规范要求，故需设置各种侧向抗力体系。

多层轻钢住宅的结构体系有：纯框架体系，框架一支撑体系，交错桁架体系，框架一剪力墙体系，框架一核心简体系等等，具体选用应结合建筑功能、建筑模块及建筑围护等要求合理选用。

图1框架支撑结构体系示意图

由于篇幅有限，下文中就轻型钢结构住宅楼(屋)盖结构的具体设计情况进行详细介绍。

在钢结构建筑中，楼板结构体系的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙、柱外，更重要的作用是保证与抗侧力结构的空间协同作用，因此，必须保证楼板体系有足够的刚度、强度和整体稳定性，同时应尽量采用技术和构造措施减轻楼板自重，提高装配化程度，并考虑设备管线的布置。

1、压型钢板组合楼板

组合楼板能充分利用材料的特性，具有承载力高、刚度大、结构高度小、抗震性能好、造价低等特点，越来越受到工程界的重视。

压型钢板主要有两种形式:(1)压型钢板既是模板，又作为现浇混凝土楼板底部受拉配筋.此种楼板使用较多。(2)压型钢板复合板，采用如聚苯乙烯等保温隔热隔音性能好的夹心材料，屋面用得较多。压型钢板造价很高，一般多层住宅不宜采用。

2、现浇钢筋混凝土楼板

现浇钢筋混凝土楼板是目前建筑中应用较广的一种楼板结构形式，对于钢结构住宅也同样适用(图2).

Tu 2 现浇钢筋混凝土楼板构造

为保证混凝土楼板与钢梁的共同作用，钢梁翼缘必须设置必要的栓钉，钢筋与钢梁的连接和构造比较复杂。它的整体性、防水性和防火性均较好，装修方便，可以适应不同使用功能房间布置的要求。楼板承载力大，但模板较费，且现场有大量的湿作业，施工速度慢，周期较长.

3、钢骨架轻质保温隔声复合楼板

钢骨架轻质保温隔声复合楼板具有承载能力大、轻质、保温、节能、隔声、不裂缝、防火、管线暗敷、工厂化生产、无模板施工等综合功能。

4现浇混凝土组合楼板

包括密排托架一现浇混凝土组合楼板和双向轻钢密肋组合楼板等。楼面次梁采用密排托(析)架，与混凝土楼板组合工作.各类设备管道可从托架腹中穿过，节约净空。双向密肋楼板的承重骨架按房屋开间大小组装成整体骨架，有利于整体吊装。

5、轻骨料或加气混凝土楼板(ALC板)

可以大大减轻结构自重，同时具有较好的使用功能，但承载力、整体性稍差.

6、现浇钢骨混凝土大跨度空心楼盖

有两种形式：梁式钢骨混凝土空心楼盖，框架梁为钢骨混凝土明梁；无梁(暗梁)钢骨混土空心楼盖。楼板中埋没GBF轻质高强复合薄壁空心管。

7预制现浇层楼板

包括预制多孔板加薄现浇层楼板或预制预应力薄板上登合现浇层楼板。这种叠合楼板无需模板，但整体性较全现浇钢筋混凝土楼板稍差.考虑到提高现场装配程度，’提高工厂化水平，新世纪花园7"楼采用了预应力空心板加50mm厚处合层方案。

三、发展趋势

1设计方法和理论研究的进一步完善

轻钢结构是近年在国内刚发展起来的新型结构，相应的技术规范、规程的编制工作相对滞后，多数设计人员钢结构知识陈旧，缺乏相关培训，对轻钢结构设计理论和计算方法不熟悉，有待完善。

2、新型材料的应用与建筑构造处理

在建筑构造处理、建筑配件选用等万面，目前国内多由各生产厂家目行处理，这使得工程质量往往难以保证。

3、制作安装队伍的自动化与专业化

轻钢结构的制作安装是专业性能很强的技术工作，对从业人员的教育程度、专业水平和操作技能有相当高要求，这需要有一定的工程实践和经验积累，而非普通工人经过简单培训就能胜任的。

参考文献

多层住宅结构设计篇4

【关键词】浅谈多层砌体住宅设计

改革开放后，随着我国经济的迅速发展，建筑结构无论从理论还是施工技术都有长足发展。建筑物结构形成越来越多，使用的材料也越来越丰富，其中砌体结构在土木工程领域的应用非常广泛。

在多层住宅建筑中，用砌体内外承重墙和钢筋混凝土楼板组成的混合结构房屋占主导地位。砌体结构有其自身优点，如耐久性好、耐火性好、便于就地取材、施工技术要求低、造价低廉等；但其也有缺点，如强度低，整体性能和延性差，自重大，砌筑工作量大，劳动强度高等。为充分发挥其优势，砌体结构在材料和结构构造方式上进行了很多的探讨，取得了一些新进展，如采用配筋砌体、组合砌体和预应力砌体等新的结构形式，可以克服材料的性能不足，改善砌体结构的受力性能；采用空心称重砌块，降低结构自重；进行墙体材料改革，发展非烧结材料，利用工业废料，减少对农田的占用。

在商品房住宅小区设计中，大部分建筑采用了砌体结构。由于用户对房屋使用功能要求的多样化，使得建筑平面布置和立面造型都较为复杂，增加了设计难度。主要表现在以下几个方面：

一、总高度和层数接近规范限值

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）7.1.2条规定"房屋的总高度指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度，半地下室从地下室内地面算起，全地下室和嵌固条件好的半地下室应允许从室外地面算起；对带阁楼的坡屋面应算到山尖墙的1/2高度处。"城镇中小区内多数住宅楼均采用一层为车库，顶层带阁楼或是坡屋面的形式。这样房屋的总高度和层数就会接近或超过规范规定的极限值。这时，横墙内的构造柱间距不宜大于层高的2倍，即一般不宜超过5.4米；纵墙内的构造柱一般不超过3.9米（外纵墙）和4.2米（内纵墙），即大致每开间均应设置一根构造柱，如此要求是十分必要的，实验证明墙段的宽高比超过2时，构造柱的约束作用会降低。

二、纵向布置较弱

随着住宅商品化，使得砌体住宅楼的客厅面积增大，由于业主使用要求不同，大房间内不设置纵墙或只设置较短的墙段，便于其以后用隔断自由分割。众所周知，多层砌体房屋的抗震性能主要取决于砌体墙，而水平方向地震作用分为两个方向，房屋的纵向相对于横向比较弱，在地震作用下率先产生裂缝，严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象，进而使房屋遭到破坏。所以在拿到建筑专业的条件图后，结构设计人员要先思考分析，务必要和建筑设计人员沟通，尽量做到纵、横墙的布置均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续，同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。

多层砖混住宅一般采用横墙承重或纵横共同承重的结构体系。由于内纵墙体少，因而房屋该方向空间刚度和整体性均较差，拉震能力低。当纵墙不能贯通布置时，可在纵横墙交界处采取加强措施，如在纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱，并适当加强构造配筋或者可以在纵横墙交接处每隔一定高度放置水平拉结构筋如2ф6@500，以加强房屋整体性，防止纵、横墙交界处在地震力的作用下被拉开。另外，构造柱与墙体必须依靠楼层上下楼盖圈梁的拉结才能成为一个整体。构造柱作为一种竖向构件，一般沿墙截面不变，配筋也少有变化。因此，在各楼层柱高处必须有圈梁作为锚固点，以形成上下和左右墙段的约束作用。楼盖圈梁在多层结构中很难准确计算，它的作用是多方面的，如增强拉接，提高结构的整体性，抵御地基的不均匀沉降，加强楼板与墙体的连接等。

三、墙体上下不连续

住宅楼底层平面局部内收或外伸，形成上下层墙体不连续，或底层作为汽车库、小商店以致外墙的门洞间墙宽度较小时，底部应采用框架-抗震结构体系。6、7度且总层数不超过五层的底层框架之间的砌体震墙，但应计入砌体墙对框架的附加轴力和附加剪力；其余情况应采用钢筋混凝土抗震墙。底层框架-抗震墙房屋，应允许采用嵌砌于框架之间的砌体抗震墙，但应计入砌体墙对框架的附加轴力和附加剪力；其余情况应采用钢筋混凝土抗震墙。底层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向，第二层与底层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.5，8度时不应大于2.0，且均不应小于1.0。底部两层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向，底层与底部第二层侧向刚度应接近，第三层与底部第二层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.0，8度时不应大于1.5，且均不应小于1.0。

底部抗震墙的布置宜均匀对称，避免由于水平地震作用下扭转导致破坏；抗震横墙间距应满足规范要求；同时调整底部大片剪力墙的布置形式和开洞方式，当墙体较宽时可考虑开设一些洞口，以减少该大墙片的刚度。钢筋混凝土抗震墙周边应设置由梁（或暗梁）和边框柱（或框架柱、暗柱）组成边框；各墙段的高宽比不宜大于2。底层框架-抗震墙的纵、横地震剪力设计值应乘以增大系数，以提高底层或底部两层结构的安全度，满足规范对于薄弱部位应采取必要措施的要求。其值应根据第二层与底层的侧向刚度比值的大小在1.2-1.5范围内选用。对于采用嵌砌于框架之间的普通砖砌抗震墙，墙厚不应小于240mm，砌筑用的砂浆强度等级不应小于M10的要求，且施工时应先砌墙后浇筑框架的施工方案。

四、异形楼板的配筋

多层住宅结构设计篇5

关键词：民建；多层建筑；结构设计；户内组合

Abstract: with the diversity of the building with, in the structural design of the problems will meet, we will follow in various standards to solve some flexible structure scheme difficulties. This paper discusses the multilayer residence structure design key points of the authors.

Keywords: with; Multistory buildings; Structure design; Indoor combination

中图分类号： TU318文献标识码：A文章编号：

一、多层住宅单元组合

1.1 单元设计的组合层次

单元设计的组合层次一般有三类：即“单元―幢”、“套型―单元―幢”。 “基本间―套型―单元―幢”。“单元―幢”的组合层次简单明了，但可能作出的组合体类型受单元尺寸制约，组合变化的灵活性不如其他两种。“套型一单元―幢”的组合方法是以套型为最小组合单位。同一个套型可以在不同的组合单元中重复出现，因而设计几种套型就可能作出多种组合单元。由于这些单元都是在统一的套型基础上形成的，相互组合的灵活性较多，能形成比较多样的组合体的成套设计。以套为基本单位定型的做法使套与套的界限明确，适于在工业化住宅中采用。“基本间―套型―单元―幢”的组合方法是对户的组成进行再分析，提炼出几种重复的单位即“基本间”。这种方法可以使套型的组成更具规律性，适合在小开间横墙承重的成套住宅设计中采用。这对简化平面参数，减少构件规格十分有利。

1.2 单元组合方式

将若干个单元组合拼接起来就形成一幢住宅。其组合方式可分单向组合和多向组合两

类。单向组合一般可采用平接、错接、转角接等不同的组合方式，在单向组合体中一般设计有尽端单元、中间单元、转角单元。中间单元是标准单元，尽端单元则由于山墙提供了直接采光的外墙而不同于中间单元。就是采取尽端单元与中间单元组合的设计。转角单元是供组台体转变方向组合使用的。它局限性大，而且要增加构配件类型，目前多采用中间单元作转角组合的方法代替复杂的转角单元。沿街布置的住宅，建筑朝向常受到街道走向的限制。为了获得良好的建筑朝向，常进行锯齿形锗接组合，这样不仅满足了朝向要求，而且又变化了建筑体形。这种组合可以用锯齿形单元错接，也可以用平直单元作锯齿形锗落组。多向组合单元的设计要使单元具有几个方向组合的可能性，必须使每个方向可能拼接的部位的尺寸相互协调以适应多向组合的单元平面一般是多肢的。

二、多层住宅结构设计

2.1 多层住宅的户内组合

（1）户内各部分的功能关系。多层住宅户内各部分的组合必须符合功能关系要求，要为家庭提供尽可能好的使用条件，如厨房应尽量靠近户门入口，使带进家里的蔬菜和副食品直接送入厨房，餐室应靠近厨房，便于联系；卧室与分户门之间应有一个过渡空间，避免开门就把卧室一览无余，尤其北方要防止冬季冷风直接吹入卧室；卫生间从使用上看应靠近卧室，但卫生间易使墙面受潮，且水箱噪声和气味也会影响卧室，所以应适当隔离等等。户内组合应满足日照、通风、采光、隔声等基本要求。良好的朝向可以提供良好的日照和通风条件，因此选择合理的朝向是保证住宅能有舒适卫生的居住环境的重要因素。户内气流可以分为清、浊两种，厨房、卫生间的污浊气流应尽量不通过居室，以保证居室微小气候的卫生质量。当气流由南向北时，浊气流对居室无影响；气流由北向南时，则浊气流影响一个居室。组织好穿堂风是炎热地区户内设计的重要内容，为有利于形成穿堂风，应尽量使进风口与出风口相对，使气流通畅。在具体设计中，常常不可能面面俱到，而应综合考虑各种因素，以次要矛盾服从主要矛盾。

（2）户内组合特点。户内组合可分为居室的非套间组合和居室之间相套的套间组合两类，非套间组合能使各房间独立，使用上不会相互干扰。非套间组合一般用走道来组织户内交通。但走道所占交通面积比例较大，不太经济。如将走道适当放宽形成过厅 (一般除满通外还能放下一组餐桌椅)，不但可以组织户内交通，还兼有进餐等起居功能，面积利用率可大大提高，如果过厅内能放下一张单人床，则交通空间将变成兼有交通和居住功能的综合空间―――居住过厅。由于居住过厅除组织交通外，可以进餐，可以会客，还可在必要时设床解决临时留宿问题，等于增加了一个居住空间。因此在近阶段，有无居住过厅成了户型的一种标志。常见的“二室一厅”户型是目前在不可能大幅度提高三室户比例的住宅建设中很受欢迎的一种户型。由于住户的经济地位、人员构成以及生活习惯各不相同，因而对户内的平面布局要求各异；即便是同一住户，不同时期对户内布局的要求也会有所改变。为了满足住户的不同需求，住宅设计中应充分考虑户内组合即空间分限的灵活性和可变性。

2.2 动态型住宅建设方式的设计

近年来，住宅设计中灵活可变性的问题越来越受到人们的重视。各地都在探索一些行之有效的方法。大开间住宅要求板跨较大，在一定程度上受到施工条件的限制，对有些地区不一定适合。有的方案是在小开间结构体系的基础上加以探索。它通过变动户间某一道墙的位置可变化出多种套型，可改变相邻两套的面积和户型，具有一定的适应性，尤其适合商品住宅的需要。根据近年来对商品住宅的调查，绝大多数的买主都是在住宅建设过程中或基本建成后前来商购，他们对面积和户型的需求各异。这个方案设在户间的某一道墙，可以在施工过程中或基本建成后，根据买主的需求确定其位置，由此可变换出 8 种户型。还有一种被称为“支撑体住宅”的设计方法。其特点是由建设单位建成住宅骨架支撑体部分，即设计和建造住宅的“外壳”，其内部让住户根据自己的经济条件和要求进行房间分厢和装修，将半成品住宅变成成品。目的是最大限度地满足居住者的意愿。但这必须要有专门的室内设计和装修单位为之服务，要有性能良好的隔培配件、厨卫设备、门窗系列和住宅内各种配件与之配套，以满足住户的需求。

2.3 多层住宅建筑给排水设计

（1）立管管道敷设。立管管道敷设在管道井内，使厨、卫整洁美观，缺点是占用了厨、卫的面积，但比例不大。在中高档商品房建筑方案设计时应优先考虑这种方式，即可以提高厨、卫的使用质量，又可以降低排水管的水流噪声，提高住房的环境质量；对于厨、卫面积较小的经济适用房和解困房，在南方天气较暖和地区可考虑明装在建筑物外墙阴角处，使空间得到最大利用；在其它地区可考虑明装在厨、卫的墙角处，但应以不影响住户厨、卫的使用为前提。

（2）地漏设置问题。地漏是排水管道系统中的一个重要附件，其作用就是及时排除地

面的积水。在住宅建筑中，一般只在卫生间地面设置地漏，而在厨房中则不设置。因为在实际使用中，厨房地面不会形成积水，如有少量溅水，用拖布即可解决。同时，由于长时间不用，使水分蒸发，破坏水封，管道中臭气进入室内，污染空气。故厨房不设置地漏，避免排水横管进入下层用户。

（3）家用热水器设置问题。住宅设计时应预留安装热水供应设施的条件，或设置热水供应设施。所以在没有集中热水供应的住宅，应考虑家用热水器的安装位置及冷热水管道布置。家用热水器一般有燃气、电、太阳能等三种。燃气热水器和电热水器一般安装在厨房或卫生间内，在建筑给排水设计时应预留出热水器的安装位置和冷热水管道的接口，便于用户装修时安装。太阳能热水器使用简便安全，无需燃料，运行费用低，使用寿命长，无污染，故已被作为一种节能措施，太阳能热水器一般安装在屋顶，这样就需要在卫生间与屋面热水器之间设置冷热水管道，所以在建筑设计时需预留太阳能热水器及冷热水管道的安装位置。

三、结语

住宅设计必须遵循自然辩证法，掌握和运用科学的思维工具去探索建筑与环境的内在自然规律。在建筑设计中要把握系统观，体现科技观，富有创新观，只有这样才能创作出优秀的设计方案。

参考文献

[1]胡晓雷. 浅谈民建中抗震设计的几种方法[J]. 山西建筑,2010,(4).

多层住宅结构设计篇6

关键词：多层民用住宅剪力墙结构设计

1、多层轻钢住宅的优势

由于结构体系自身的限制，住宅平面布局多为封闭式的小开间，不能适应不断变化的居住模式的要求。与传统住宅相比，多层轻钢住宅具有明显的特点与优势，日益受到重视。

1.1外形美观，建筑造型简洁，丰富，构件截面尺寸小，净使用面积增加。钢材强度高，可以提供较大的柱网布置；当考虑楼板的组合作用，使用组合梁或扁梁时，可以增加净高。这种开放式住宅既为建筑师提供设计的回旋余地，又为住户提供了灵活分隔室内空间的可能。

1.2自重轻，抗震性能好。采用高效轻型薄壁型材，构件截面特性优良，相对承载力高，受力性能良好，整体刚度大，抗震性能好，可以大量节约材料，减轻结构重量，降低基础，运输和安装费用。因此，对地震区，地质条件差和运输不便的地区，其优越性更为明显。

1.3供货迅速，安装方便，可以比混凝土结构至少缩短一半工期。在当前贷款利率高的金融形式下，早投产，早回收投资，这对于降低工程总造价，增加投资效益幅度是十分重要的。

1.4干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。

1.5轻钢结构在生产和使用的过程中能源与原材料消耗低，建筑垃圾少，粉尘少，噪音低，具有很高的可重复使用性和可循环性，因此是一种绿色环保结构。

2、结构体系的选择

结构体系的选择，不仅要从满足建筑的使用功能出发，节约投资考虑，更主要的是取决于建筑的高度，即取决于建筑层数的多少。建筑层数越多，高度越高，则由于风力或地震力引起的侧向力就越大，建筑物必须有相应的刚度来抵抗侧向力。因此，随着建筑层数的不断增加，结构体系也就需要不断的发展。目前，多层和小高层钢结构建筑常用的结构体系有以下几种。

2.1框支结构体系。纯框架在风、地震荷载作用下，侧移不符合要求时，可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向布置一定数量的支撑。在这种体系中，框架的布置原则和柱网尺寸，基本上与框架体系相同，支撑大多沿楼面中心部位服务面积的周围布置，沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接，形成一个支撑芯筒。采用由轴向受力杆件形成的竖向支撑来取代由抗弯杆件形成的框架结构，能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度，可以明显减小建筑物的层间位移。

2.2纯框架结构体系。纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。框架结构的平面布置灵活，可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大的延性，自振周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏，因此不宜建的太高。

2.3框架剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构体系，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40至60层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿服务性面积（如楼梯间、电梯间和卫生间）周围设置，就形成框架多筒体结构体系。这种结构体系在各个方向都具有较大的抗侧力刚度，成为主要的抗侧力构件，承担大部分水平荷载，钢框架主要承受竖向荷载。

3、主要构件设计

3.1柱

前已述及，钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁的要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3～10，势必造成材料浪费。因此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的但总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的主要方向，但由于缺乏相应的规范、规程，目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂，不利于工厂制作和现场施工，应加大力度开发研究。

3.2楼面屋盖结构

3.3支撑和剪力墙形式

多层框架钢结构体系的侧向刚度较弱，随着层数的增加，为了抵抗水平地震作用，减小层间错移，常在墙体内布置垂直支撑，为了方便门窗开洞，支撑形式可以灵活采用，如X型、单斜杆型、K型、M型、W型、V型和人型等。建议多采用偏心支撑，因其在地震作用下具有较好的延性和耗能性能。

剪力墙按其材料和结构的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙刚度较大，地震时易发生应力集中，导致墙体产生斜向大裂缝而脆性破坏。为避免这种现象，可采用带缝剪力墙。钢板剪力墙是以钢板做成剪力墙结构，与钢框架组合，起到刚性构件的作用。

4、节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。初学者宜选择可以简单定量分析的前两者。常用的参考书[2]有丰富的推荐的节点做法及计算公式。

连接的不同对结构影响甚大。比如，有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题，但会产生较大转动，不符合结构分析中的假定。会导致实际工程变形大于计算数据等的不利结果。

连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法，初学者可偏安全选用前者。设计手册中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用，比较方便。也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成。

具体设计主要包括以下内容：

4.1焊接：对焊接焊缝的尺寸及形式等，规范有强制规定，应严格遵守。焊条的选用应和被连接金属材质适应。E43对应Q235，E50对应Q345. Q235与Q345连接时，应该选择低强度的E43，而不是E50.

焊接设计中不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。

4.2栓接：

铆接形式，在建筑工程中，现已很少采用。

普通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用。

高强螺栓，使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级。根据受力特点分承压型和摩擦型。两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12.常用M16~M30.超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。

自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。国外在低层墙板式住宅中，也常用于主结构的连接。

4.3连接板：可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm.然后验算净截面抗剪等。

4.4梁腹板：应验算栓孔处腹板的净截面抗剪。承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。

4.5节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。

4.6节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。

多层住宅结构设计篇7

关键词：多层住宅轻钢结构抗震设计

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：

1.抗震结构体系的类型

关于多层轻钢住宅结构抗震体系的类型，根据抗侧力结构体系的组成方式划分，有如下几种类型：

1）纯钢框架结构。这种结构在水平作用力之下，有两部分的框架侧移，一是结构倾覆力矩造成柱拉压变形，引起整个结构的弯曲，二是结构剪力造成梁柱受弯之后，引起了部分的侧移。纯钢框结构具有比较好的延性体系，而且平面布置上各个部位的刚度都较为均匀，具有较长的自震周期。如下图1.1所示：

图1.1：纯钢框架结构

2）框架支撑结构体系，荷载力集中于结构的梁柱上，但抗侧的刚度比较小，如果结构的高度较高，结构的抗侧刚度不能满足设计的，而如果结构的梁柱截面设计得太大，又会增加结构设计施工的成本，因此框架支撑结构体系通常都均匀对称布置了支撑构成中心支撑框架结构。如下图1.2所示：

图1.2：框架支撑结构体系

3）伸臂及带状桁架。建筑物越高，其支撑系统的高度和宽度也会随之增大，但抗侧的刚度会明显下降，为了提高结构体系的刚度，可以在建筑物的顶部和中部位置设置伸臂及带状桁架结构，提高建筑结构体系的抗弯能力。如下图1.3所示：

图1.3：伸臂及带状桁架

4）钢框架混凝土剪力墙结构，在钢框架当中设置混凝土剪力墙，布置于住宅的建筑平面中心位置，以提高结构的抗侧力刚度水平。这种结构由钢框架和混凝土两种不同的材料组成，属于混合型的结构。如下图1.4所示：

图1.4：钢框架混凝土剪力墙结构

2.抗震结构体系设计的基本方法

地震的作用具有复杂性，在计算其作用力的时候要尽量简单化，常见的有底部剪力法：

根据结构水平地震作用的规律，确定结构总水平地震作用的分布状态，在计算的时候，需要考虑所有主轴方向的自由度。

总水平地震作用的标准值大小，可用公式2.1计算：（式2.1）

上式中

指的是结构体系的总水平地震作用标准值；

指的是水平地震影响系数；

指的是多层建筑的重力荷载。

当水平地震作用沿结构高度的方向分布，可用公式2.2计算：（式2.2）

上式中

指的是在第i层水平地震作用的标准值；

和分别代表第i层和第j层的计算高度；

和指的是集中在第i层和第j层的重力荷载代表值；

指的是结构顶部附加地震的作用系数。

3.抗震结构体系设计的内容

抗震结构体系的设计内容，可分为钢框架抗侧力体系、钢框架梁柱连接体系两种：

1）钢框架抗侧力体系

钢框架抗侧力体系包括偏心支撑框架、抗弯框架和中心支撑框架三种类型。如下图1.5所示：

图1.5：钢框架抗侧力体系

首先是偏心支撑框架，一端的支撑斜杆和梁连接，偏离梁柱轴线的交接点，另外一端在梁柱的交界处相连接。这种结构，能够在支撑梁和支撑柱之间形成耗能短梁，以消耗地震的能量，适用于地震频发地区的多层房屋。

其次是抗弯框架，组成部分是梁柱，不仅布置灵活，而且不占室内空间。其设计原理是利用梁端的非弹性变形特征，用塑性铰来消耗地震产生的能量，但其抗侧的刚度比较小，如果侧向力太大，需要增加梁柱截面的面积，会增加设计和施工成本。

再次是中心支撑框架，将斜向支撑构件设置于抗弯框架里面，使得支撑面、梁柱的轴心线连接成一体，以支撑承受水平的荷载，这种设计方法侧向刚度比较大，而且不需要使用太多的钢梁就能够抵抗侧向力，适合用于非地震区域的多层房屋设计。

2）钢框架梁柱连接体系

钢框架梁柱连接体系根据连接的刚度，可以分为以下三种，如下图1.6所示：

图1.6：钢框架梁柱连接体系

首先是刚性的连接模式。在设计当中，可以采用全焊连接和栓焊混合连接两种模式，完全熔透对接梁翼缘和柱翼缘的焊缝。

其次是半刚性的连接模式。包括顶底角钢连接、带双腹板角钢的顶底角钢连接、端板连接，将钢板焊接于梁端，然后再与梁腹板、梁翼缘焊接。而T型钢的连接则是在梁上和下翼缘的位置设置T型钢，然后将高强螺栓连接在梁柱上面。

再次是柔性连接模式。连接梁腹板和柱，常见的是承托连接，这种连接方法是在柱翼的承托件上设置梁，然后用小角钢与柱连接于梁端，这样就能控制住梁整体的稳定性。

4.结束语

综上所述，多层轻钢住宅的抗震结构体系，要求具备足够的强度、刚度和延性，是我国目前建筑设计环节的重点所在。我们一方面是提高体系的抗侧移水平，另一方面是确保体系在地震发生时的侧移限值。根据多层轻钢住宅结构体系的受力特点，我们可以找出这种住宅抗震结构体系受力的基本原则。多层轻钢结构的住宅设计抗侧力体系的研究，需要综合结构体系的布置模式、受力变形情况和结构体系的总体特点，通过多方案的比较选择，才能够设计出符合抗震基本要求的住宅结构方式。

参考文献

多层住宅结构设计篇8

一、多层钢结构住宅的结构特点

目前国内在多层(一般为7层以下)钢结构住宅建筑中常采用框架体系。这种体系是将梁柱构件刚接，依靠梁柱受弯来承受竖向荷载和水平荷载。它的特点是可以做成大开间，充分满足建筑布置上的要求。

梁与柱的连接节点，一般采用焊接刚性连接节点。梁的腹板与柱连接常采用摩擦型高强螺栓通过连接板连接或通过连接板焊接；次梁与主梁连接节点，通常采用铰接节点设计，即只考虑次梁端部与主梁连接之间的剪力作用。

楼面和屋盖体系一般是有以下几种形式：压型钢板混凝土组合楼板、预制混凝土叠合板、现浇钢筋混凝土楼板。由于压型钢板混凝土组合楼板具有施工速度快、平面刚度大，房屋净空高的特点，是一种比较理想的楼层形式。

钢结构住宅的外墙体一般采用外挂式轻质复合墙板以减轻结构自重。对于6层以下的多层住宅，也可采用内嵌式加气混凝土砌块。外墙墙体材料主要有：蒸压轻质加气混凝土(ALC)板、GRC夹心复合板、钢丝网水泥夹心板等。内墙材料一般可采用加气混凝土砌块、纸面石膏板、纤维石膏板、玻璃纤维增强水泥板、纸面稻草板等。

二、多层钢结构住宅建设中的主要构件设计

1、柱

钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，所以应该考虑强柱弱梁的要求，而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3～l0，势必造成材料浪费。因此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的，对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。

2、楼盖

在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板一现浇混凝土组合楼板、现浇钢筋混凝土板以及钢一混凝土叠合板，而以第一种最为常用。目前，在多层轻钢房屋整体分析时，还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用，即使设置抗剪键，也偏保守地假设钢结构承受全部荷载，这样不仅增加材料用量和结构自重，反而会造成强梁弱柱的不利情况。有一6层算例，考虑楼盖组合作用对梁刚度以及结构整体刚度的影响。

3、支撑体系

支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件，目前国内用的还很少，建议在高烈度区首选偏交支撑。常用的EBF偏交支撑形式此所示。剪切型耗能梁段．加劲肋按以下公式设计：

式中a――加劲肋间距．d――梁高，tw――腹板厚度，yp――塑性转角；弯曲型耗能梁段还需在梁段端点外1.5bf处加设加劲肋

4、节点抗震

框架梁柱节点一般采用两种连接方法，根据“常用设计法”，即翼缘连接承受全部弯矩，梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足“强节点弱杆件”的抗震要求，在高烈度区隐患很大。改进框架节点设计，在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定，式中：为基于极限强度最小值的节点连接最大受弯承载力，全部由局部加大后的翼缘连接承担：为梁件的全塑性受弯承载力：为基于极限强度最小值的节点连接最大受剪承载力，仅由腹板的连接承担；为梁的净跨；为梁在重力荷载代表值作用下按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。

三、多层钢结构住宅施工过程中应注意的问题

1、钢结构的焊接

施工时制定的焊接顺序：一般采用由平面中心向四周划扩展，采用结构对称、节点对称焊，先焊钢梁、后焊钢柱；在同一节点处，采用双人对称焊接方法；同一节钢柱的二层粱结构先焊上层，后焊下层；同一层梁先焊一行或列中间接头，然后向外扩展；同一根梁先焊一端焊缝，等其冷却后再焊一端焊缝，严禁两端同时焊接，以减少应力集中；对同一梁节点，安装垫板后采用先焊下翼缘焊缝，再焊上翼缘焊缝。

在整个钢结构施工焊接过程中质量控制，严格遵循以下要求：雨天不安排焊工作业；焊接过程中每一条焊缝的焊渣都要清理干净，并认真检查焊缝质量；焊接完毕后用角向打磨机将焊缝两侧各100mm范围内打磨干净，以便探伤。对关键部位如挑梁、屋顶梁、钢柱对接焊缝100％探伤检查，其他部位按20％以上探伤检查，检测结果必须全部符合国家标准GB11345―1989《钢焊接手工超声波探伤和探伤结果分级》规定的Ⅱ级上质量要求，尤其是钢柱对接缝、挑粱的焊接的99％以上焊缝焊接质量必须达到I级标准。

2、钢结构的除锈与涂装

除绣和涂装是保证钢结构达到预期耐久性要求的重要保证，项目施工中制定了严格的施工步骤和质量控制措施。

（1）除锈与涂装质量控制。一是构件加工及安装完成后，进行全面除锈，及时进行涂装。二是运输、吊装过程中，安排专人随时检查涂装层，及时修补损坏处。三是安装节点的螺栓和焊缝，经检查安装质量符合要求后，在限定时间内完成除锈和涂层工作。

（2）防绣漆质量控制。钢结构在工厂涂装二底防绣漆，现场只需对高强螺栓接头、焊接接缝、运输吊装碰撞损伤部位进行补涂。

（3）防火涂料质量控制。现场涂装防火涂料，涂装前对涂装部位表面进行清理，按二级防火标准设汁要求的涂层厚度和遍数涂装施工。

3、钢梁、柱与砌体之间连接处的抗裂处理

为防止钢梁、柱与砌体之间连接不牢，出现开裂、渗水现象，可采用在钢柱上每隔400 mm焊接26拉结筋的处理方法，拉结钢筋伸入墙内1000mm。钢粱、柱“H”形凹槽内均用非规格加气混凝土砌块体填砌，外设置Φ4@150mm的钢筋网片每边伸出柱子翼缘350 mm，外部粉刷保温砂浆。钢梁与砌体的连接构造与钢柱相似。

四、结束语

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