高层住宅结构设计优化措施
摘要：当前形势下，由于我国经济的发展，建筑市场的不断发展以及人们生活质量水平的不断提升，使得对于建筑工程的要求越来越高。如何设计出经济合理可靠的高层住宅建筑结构，是设计人员要面对的问题。而掌握高层住宅建筑结构设计要点，正确合理地处理结构设计时所出现的问题，是结构设计人员必须具备的一项基本素质。因此，在进行建筑结构的设计的时候，加强对于建筑结构的设计是非常重要的。由于城市进程的不断加快，在进行建筑的时候，加强对于建筑结构设计，是建筑中最重要的一部分。笔者主要针对于高层住宅结构设计中的现状及优化进行详细的探究。
关键词：高层住宅;结构设计;优化
前言
在建筑工程中建筑结构设计是非常重要的，它除对建筑物性能有着重要影响之外还对建筑工程具体施工方案，整个工程的经济利益产生重要的作用。与此同时，对于每个基本构件，设计人员也要细致重视，设计工作也要结合实际中的工程所需，从而使工程图纸可以很好的为整个工程服务，实现其应有的价值。
一、建筑结构设计的内容
在进行建筑工程的设计的时候，加强对于建筑结构的设计是非常重要的。建筑结构设计主要就是对于建筑的结构进行设计、对于暖气以及通风的设计、电气以及给排水的设计。要想使建筑达到标准的要求，就需要保证建筑设计的每一个环节都需要满足人们对于建筑提出的要求及其自身所具有的科学合理性。只有这样才能够保证建筑的整体水平达到相关的建筑要求。建筑结构设计时，为了使建筑能够更加具有科学性，就需要对于建筑结构中构件的承载力的极限以及正常使用中产生的极限进行详细的计算，保证其符合相关的设计标准。另外，对于建筑结构设计来说，会因为有多种效应同时作用在结构上，这就要求结构设计人员，对于结构进行详细的计算分析，将建筑中的各种不利的因素进行详细的考虑。另外，在进行设计的时候，还要求设计者根据实际的情况，进行建筑抗震设计。
二、高层住宅结构设计的现状和存在的问题
城市化进程的不断加快，造成城市的住房紧张，房价一路高升，迫使住宅由多层向高层发展，出现了钢筋混凝土框架结构的高层住宅。高层住宅建设经过几十年的快速发展，研制出了高强度的建筑材料，完善了抗震结构体系，创立了新的设计理论，尤其是计算机在结构设计中的应用，为高层建筑的安全设计提供了有力支持。
1） 高层住宅结构的现状。在高层住宅的建设过程中，逐渐形成了框架剪力墙结构或框架简体结构和巨型结构。钢则是这种结构理想的建设材料，因为钢结构具有强度高、抗震性好的优点。但是全钢的结构造价高、耐火性差，这样造价低、承载力强、材料丰富的钢筋混凝土结构便应运而生，加之合理的结构设计，增强了建筑的抗震性能。当然，钢筋混凝土结构也存在着自重大、构件断面尺度大的问题。因此需根据钢和混凝土的特点，设计出更好的结构形式，以获得合理的经济效益和精良的技术。
2） 高层住宅结构设计中存在的问题。工程质量的好坏，尤其是住宅建筑的质量优劣直接影响人们的生命安全。结构的设计对于建筑的安全、经济来说至关重要。但在结构设计中还存在着一系列概念、方法上的差错，这些差错有的是没有理解设计方法;有的是设计人员不顾实际情况盲目套用别人的设计结果;有的则是没能建立正确的设计结果的验证体系。所以为保证建筑的质量，必须加强设计人员管理和提升设计结果的验收标准。
三、高层住宅结构设计优化及抗震结构优化的措施
伴随着房地产业的发展，与之相关的建材和建筑工艺也获得飞速发展，人们对住宅的安全性和审美性提出了更高的要求，目前随着高层住宅的发展，结构的抗震性成为设计的重要内容。下面对高层住宅的绿色环保和抗震性等方面进行分析以实现结构设计的优化。
1） 高层住宅结构设计优化存在的问题及原因。结构设计的优化通过将有限分析技术和优化技术相结合，实现了对结构尺寸和形状的控制。但在具体的应用中仍存在着结构优化与理论不一致的问题，原因主要有 ： 目前高层住宅建设没有明确规定要使用优化设计;建筑的设计和管理体制使设计人员缺乏对结构进行优化设计的动力;传统的结构设计优化方法无法实现离散变量优化，因为建筑尺寸的大小、型钢的型号变化都不是有规律的，不合理的分析反而会使工程的计算量急剧增加。
2） 高层住宅结构优化设计的理念。随着全球气候变暖、环境污染、生态破坏等问题的出现，“绿色建筑”应运而生。“绿色建筑”是人类实现与自然和谐共处，享受高效、舒适生活空间的有效途径，还可以实现资源节约，环境保护。它是在最大限度地保护生态平衡的基础上，充分利用自然资源进行建造的建筑，所以又称为生态建筑、节能环保建筑。经过结构设计的优化，建筑结构降低了对钢筋、混凝土等资源的使用量。这样既保护了环境又实现了资源的充分利用。
3） 高层住宅抗震结构设计的原则。合理的结构形式对于增强高层住宅的抗震性有着重要作用，因为建筑物的结构会随着地震的发生而改变。要做到建筑结构具有很强的抗震性能，需要高层住宅的设计人员根据建筑类型和地震的级别选择不同的结构类型。所以在对高层住宅的结构进行抗震设计时，首先应综合考虑建筑的性能，如 ： 稳定性、承载能力、延性、刚性，对于建筑的结构比较薄弱的部位应加强抗震措施。同时在进行抗震设计时，应设多重防线，从而使高层住宅形成完整的抗震体系，达到良好的抗震效果。并且在处理建筑的结构关系时，应该有足够的韧性，从而提高建筑的抗震能力和延性。
四、结语
目前，由于我國社会经济的发展，高层住宅越来越多的出现在人们的视野及生活中，高层住宅作为社会经济发展的产物，其建设要求既安全环保又效益显著。这样住宅结构的设计不仅要缩短设计周期，充分利用建筑材料的性能，还应把握高层住宅结构设计中存在的问题，对住宅结构的设计进行优化，加强结构的抗震性能，以改善人们的生活环境，减轻城市发展的压力。
参考文献：
[1] 陆波. 高层剪力墙住宅结构优化设计原则及措施[J]. 冶金丛刊， 2019， 004（010）：190-191.
[2]于连政. 高层住宅剪力墙结构方案设计及工程应用[D]. 2019.
[3]文涛， 陈思杭， 韦康. 试析高层住宅建筑结构抗震的优化设计[J]. 建筑工程技术与设计， 2018， 000（015）：858，892.
（作者单位：河北建筑工程学校）
作者：贾晓飞
【摘要】随着我国改革开放程度的不断加深，社会经济的迅速发展，人们也越来越注重居住条件的重要性，人类对高层住宅自身需求和审美观也有了新的改进，建筑高度也开始不断更新记录。关于高层建筑抗震结构的设计问题，需要全面分析影响的因素，从而让高层混凝土建筑全方位的受力状况更加的均衡科学，从而实现高层混凝土建筑抗震结构稳定性的需求。本文针对高层住宅建筑结构抗震结构中的问题进行分析，并提出了结构优化设计对策，以供相关人员作以参考。
【关键词】高层建筑;建筑结构;抗震设计;优化
引言
随着社会经济的快速发展，建筑行业也进入了快速发展期，建筑行业高层住宅的建筑结构发生了变化，由原来的多层混砖结构变为现在的钢筋混凝土结构城市化进程的不断加快，城市的规模不断扩大，土地资源日渐紧张，住宅建筑逐渐以高层为主，一旦发生地震灾害，由于人员的密集和住宅的高度等因素，会在很大程度上加大地震灾害，高层建筑科学的抗震结构设计、正确的施工以及良好的使用材料对于防止高层建筑垮塌具有重要性。因此，为减少灾害损失，就必须做好建筑抗震结构优化设计，提高高层住宅建筑的抗震能力。
一、高层建筑抗震结构设计的主要内容
在我国的《高层建筑混凝上结构技术规程》中规定：10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝上结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑，30层左右接近100m称为高层建筑，而50层左右200m以上称为超高层。我国对于高层建筑房屋的防裂度一般为8度，相当于6级地震。高层建筑的抗震结构必须具有高强的承載力、刚度、以及稳定性能，在发生地震灾害时，要求地震等级低于6级以下，高层建筑在承受剧烈抖动时不易倒塌。我国《建筑结构抗震规范》中规定：建筑设计应该符合抗震结构设计的概念，不能采用严重不符合设计要求的方法和设计。建筑及其抗侧力结构的平面石J置宜规则、对称，并应具有良好的整体性;建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自卜而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
二、高层住宅建筑结构中抗震设计存在的问题
1、抗震规范问题在进行抗震建
筑结构设计时，应根据当地的实际情况，对使用抗震材料的延性进行等级划分，利用不同的地震强度来确定所需要的延性，用较小地震的最高强度来确定所需延性的最低要求，同时，在较低烈度的区域使用较低延性的材料，在较高烈度的区域使用较高延性的材料但是，在我国，没有对地震作用进行细致的划分，而是将不同地震取一个固定数字进行分析，这样就导致不同地震作用下的延性相同，在地震作用较大时，也就无法满足抗震所需的延性，从而增加了灾害造成的损失
2、抗震设防目标不明确
我国的抗震设防目标一直是以“大震不倒、中震可修、小震不坏”为原则，来规范抗震建筑的抗震效果，但是，这样的抗震设防目标太过笼统，不适用于所有的建筑，目标范围太过模糊，违背了国际上“多层次、多形态”的控制目标，因此，应对不同地震等级中，不同的抗震建筑进行灵活的等级划分，比如，可以分为，一类是经过地震灾害后可能会出现次生灾害的建筑，另一类是在遭遇地震后影响其使用而必须进行及时的抢修的建筑等灵活的抗震设防目标才能使抗震工作更细致、更深入，保证抗震设计的抗震作用。
三、高层混凝土建筑抗震结构优化设计对策
1、选择有利的抗震场地
地震对建设在不同地质条件上建筑设施的破坏作用有明显差异。在施工做好地基地质勘察工作，确保建筑场地有利于建筑设施的抗震，应避开对抗震不利地段，当无法避开时，应采取适当的措施提高抗震能力。按照建筑场地地基地质特点和受地震破坏作用的强弱进行有效分类，根据建筑场地的实际情况合理采取抗震措施，如根据地基地质抗震设防类别、地基液化等级等实际情况合理选择采用合理的基础形式，或者有效消除地基液化沉陷现象。
2、优化建筑结构
抗震优化设计中的一个很重要的原则是力求对称，对整个建筑结构中的构造和承载能力进行综合的考量，以此来判断整个结构的抗震能力地震时高层建筑所承受的地震作用取决于它的动力特性，与建筑所具有的刚度、承载力力度分布和延性有关高层建筑的结构是由纵向和横向的承重结构组成的，承重结构的稳定性和刚度决定着建筑抗震能力的大小，因此，要提高建筑的抗震能力，就应首先增加承重构件的延性，可以采取增加构造柱，并配置钢筋构造的方式来增强结构的整体稳定性另外也可以配置钢筋圈梁来解决散落问题，增强建筑的抗震性能在地震作用较大时，就需要结构的延性来避免建筑的变形，因此，建筑的延性也是增强抗震能力的重要因素，为了在地震作用下使钢筋混凝土保持足够的延性，就需要把塑性变形集中在具有良好延性的构件上，首先是选择合适的塑性变形构件，然后人为地增加构件的抗剪力，避免在地震作用下出现剪切破坏，影响构件及建筑的延性，最后通过相应的措施，保证塑性铰的位置具有较强的转动能力和耗能能力。
3、建筑结构材料的选取
高层建筑在遭遇地震时安全性能很人程度上都由于建筑结构材料来决定。现实中，高层建筑抗震结构设计的本质问题就是整合相应构件的延性，同时要做调和工作，最终目标是确保遭遇地震时建筑能够稳定安全。而对于钢筋来说，应该选择那些具备较好韧性的材料。关于垂直方向受力的钢筋，以HRB335级、HRB400级的热轧钢筋为准，箍筋则是采用热轧钢筋，型号为HPB235.HRB335.HRB340级。在选用建筑结构材料时，务必要充分了解材料抗震的要求。同时，还要考虑其中的造价和成本控制问题。所以说，选用建筑结构材料应该寻求抗震新性能和建筑成本平衡点，只有两者的协调统一，才能确保用最少的材料实现最好的抗震能力。
4、隔震和消能减震设计
某些高层建筑需要非常严格的抗震要求，要满足一般的抗震效果，还必须实现消能、隔振的效果。所以，要达到上述目标，第一，正确选择地基和场地，首选那些较高密实度的地基，这样可以避免发生轻地震时其能量对建筑产生的损害，减少共振发生儿率。建筑物不同，其隔振系数也是不一样的。所以说，在设计建筑结构的过程中，务必要根据实际情况来详细研究，选取适宜的隔震支座，还要综合分析风力产生的负荷作用。那些具有消能、隔振要求的建筑构件，延性好的材料是比较适合的，强度能够满足要求，能够确保建筑物受地震时减弱破坏。
5、把高层建筑设计融合到整体建筑设计中去
建筑是一个整体， 人们评论建筑也是从整体上去分析的，而高层建筑的抗震结构是建筑结构中最重要的一环，我们要根据建筑的整体要求，具体分析我们设计的抗震结构是否是这一建筑中最为符合的抗震结构。
结束语
随着城市化进程的不断加快，人口居住也越来越密集，住宅建筑楼层越来越高，人们对于建筑的抗震性能要求越来越高，高层建筑的抗震设计结构也会更完善。为了防止地震灾害对于高层建筑造成更大伤害，我们要不断完善高层建筑抗震结构设计，不断把理论与实践结合起来，根据不同地形，不同建筑，具体分析高层建筑的抗震结构设计。达到增强建筑抗震能力、减少灾害损失的目的，保证人们的人身安全和财产安全。
参考文献：
[1]盛承财.高层住宅建筑结构抗震结构优化设计探索[J].中国新技术新产品，2015(08).
[2]李翠伟.高层混凝土住宅建筑抗震结构设计研究[J].江西建材，2015(01).
[3]曾建宁.高层建筑结构抗震设计优化措施探讨[J].科技创新导报，2015(18).
作者：李勇 杨松
【摘要】为了保障高层住宅的建筑结构的稳定，需要对剪力墙的设计进行优化，本文从剪力墙结构优缺点及优化设计的意义、剪力墙结构设计分析，以及高层剪力墙住宅设计要点分析这三个方面对高层剪力墙住宅结构优化设计进行阐述。
【关键词】高层;剪力墙;结构;优化
一、前言
随着经济的发展，城市人口数量的不断增加，为了提高城市土地利用率，高层住宅不断地被建设，为了保障这些建筑的稳定性，我们需要从剪力墙入手对其结构设计进行优化。
二、剪力墙结构优缺点及优化设计的意义
在实际的施工中，高层建筑剪力墙结构所采用的结构可分为好几类：钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构和混合结构。但有些建筑结构在高层建筑中几乎不采用它们。比如砌体材料有着较低的抗拉强度，而且它的抵抗水平荷载作用的能力以及延性都非常的差，所以一般不采用砌体结构。
近年来，高层建筑迅猛发展，原来的框架结构因为露梁露柱现象已经逐渐被淘汰，逐渐被剪力墙结构替代。剪力墙是竖向构件，有着几十米甚至上百米的宽度，其可以承受很大水平地震力。
剪力墙结构的优点主要有：
①刚度大是剪力墙结构的一大优势特点。
②外观结构整齐是剪力墙的又一亮点。
让框架结构露梁、露柱现象得到很好的解决实现，让承重墙数量得到降低，同时降低其成本。 剪力墙结构这些巨大的优点让它变得非常受欢迎，甚至成为现在高层住宅中主要采用的结构形式，这是剪力墙技术发展的有利时机，是我国建筑事业不断发展，逐步与国际接轨的标志。
但是剪力墙结构的设计中仍然存在以下几个问题需要我们去解决：剪力墙结构要求抗侧刚度大，这就会让上部结构和基础费用变多，让地震反应也变大。其次就是它的构延性很差。这都是需要进一步解决的关键性问题。为了结构的安全性，设计师一般会采用相对来比较保守的设计方案，那就是对结构配筋进一步加强，让结构刚度得到提高。刚度大的结构一般有以下特点，震灾较轻，但成本会大大增加，这种方法极不合理。这个方案之所以没有被广泛的采纳，原因在于成本太高，同时也不能真正保证结构安全。近年来工程界加大了这方面的关注力度，更多的关注到了剪力墙的优化设计工作，并且给予了很大支持和鼓励，相信对剪力墙结构的优化设计工作起到积极的推动作用。这对于我们下一步的成本节约有着重大意义。
三、剪力墙结构设计分析
1.剪力墙结构设计应用于高层住宅的优势分析
在现代建筑设计中，必须考虑到建筑质量、建筑安全、建筑经济效益等，剪力墙结构作为经济性价比最高的设计方式，被广泛应用到高层住宅建筑设计中，而从其结构设计分析来看，其具有一定的优势：抗震性、减压力是衡量高层建筑质量的关键性标准，而结构布置对建筑抗震性产生重要影响。在高层住宅中，分隔墙较多、开间较小，这就要求具有轻质的材料应用，而剪力墙结构是一个局部概念，可有效降低承载墙的数量，这就减少了建筑压力，同时减少了建筑用材，具有经济性。从剪力墻外观设计来看，其设计整齐、没有露梁和漏柱，这就保证了建筑施工的美观性，也便于室内装修。由此看来，建筑设计处于实现其经济原则、安全因素、美观原则的需要，采用剪力墙结构进行设计具有优势性。
2.剪力墙结构设计的注意点
剪力墙结构设计中，要合理控制剪力墙结构的刚度、数量、转接层控制、设计计算等方面，以实现结构设计的合理性以及安全性。其一，剪力墙结构墙体越多，其带来的建筑压力就越大，造成地震的反应度就越大，易造成安全危及;剪力墙结构的刚度越大，地震影响力就越大，若配筋率低，则延性差，这就要求在进行设计中进行刚度、延展性以及抗压性设计。其二，在转换层控制中，要在建筑荷载能力的控制下进行，要依据强转换弱上部的原则进行设计，并可根据强柱弱梁的方式，进行框支架设计，以便于提升建筑的抗震能力。其三，在结构设计计算中，要在细算后预留一定的富裕量，按照相应的剪力墙系数标准进行设计;在进行剪力墙空间布置上，进行双向布置，来实现其空间结构的美观性，同时由于剪力墙自身的负重能力较高，在进行经济性计算分析中，要适度减少材料的投资，因此，其剪力墙的数量过多，则会引起严重经济浪费，所以，在进行经济含钢量计算时，一定要准确，以实现剪力墙设计的经济效益和环保效益。
四、高层剪力墙住宅设计要点分析
高层剪力墙结构的合理设计，在充分考虑经济性、结构合理性、使用性等基础之上，主要注意以下几点：
1.合理布置剪力墙
合理的剪力墙结构布置主要有以下几点：
(1)进行多向对称布置。由于剪力墙结构具有水平延展性不强的缺陷，所以在进行设计时，尽量的沿着主轴方向双向或多向对称布置，且把不同方向的剪力墙有机连接起来，尽可能的拉通和对齐，提高剪力墙的空间延展性。
(2)充分发挥剪力墙承载力作用进行设计。因为剪力墙本身具有侧向刚度大和负荷承载力大等优点，所以为了充分发挥剪力墙的优点，在设计时要尽量让剪力墙之间留有一定的空间，把剪力墙结构侧向刚度控制在最佳力度，有效的减少地震力，提高结构的合理使用率。
(3)对于比较长的剪力墙要进行合理的分段。具体来说，就是要进行合理的开洞，把其分为均匀的多个墙段，且用弱梁进行墙段间的连接;此外，独立墙段总高度与截面高度比例应该不大于2。
(4)剪力墙尽量不要让洞口与墙边、洞口与洞口之间形成小墙肢。
(5)剪力墙布置要坚持“自下而上连续布置”原则，保证剪力墙刚度均匀分布，提高结构抗震能力。同时最好让剪力墙的门窗洞口上下对齐且成列布置，达到明确墙肢和连梁，应力规则分布的目的。
2.避免脆性剪切破坏
应按照“强剪弱弯”的要求设计剪力墙墙肢。
3.设置暗柱即边缘构件
边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。约束边缘构件是指用封闭箍筋约束的暗柱，端柱和翼墙，其箍筋较密且直径较粗(规范对配箍率特征值有最小值要求)，对混凝土的约束较强;构造边缘构件的箍筋可取拉钩形式间距较疏且直径较细，对混凝土约束较差。一般建筑物出地面底部剪力墙弯矩最大，底截面钢筋屈服后会形成塑性铰区。塑性铰区是剪力最大部位，在反复荷载作用下，会出现裂缝，可能出现剪切破坏。而上部剪力墙弯矩较底部逐渐变小并出现反弯点，故规范规定在其他部位设置构造边缘构件即可。
4.控制墙肢截面尺寸的合理性
在进行高层剪力墙住宅设计时，要根据建筑的不同要求进行相应的剪力墙截面高度和厚度确定。剪力墙墙肢截面厚度，除了要满足承载力的要求外，还要满足稳定和避免过早出现斜裂缝的要求。
此外，在进行剪力墙住宅设计时，要根据高层住宅建筑实际情况进行相应的剪力墙使用材料、施工工艺及技术等选择，并明确标记在设计图纸上，同时要提高设计人员的综合素质。
五、结语
在进行高层剪力墙建筑设计时，需要对整个剪力墙的建筑结构体系进行调整和布置，进而逐步进行优化设计，避免薄弱环节的产生，并且使建筑材料能够发挥最大的作用。
参考文献
[1]韦庆军 探讨超高层住宅的结构优化设计 [J] 《中华民居》 -2011年11期-
[2]袁蔚文 浅析高层住宅剪力墙结构优化设计 [J] 《中华民居》 -2013年30期-
[3]张成秀 简论高层住宅建筑剪力墙结构优化设计 [J] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年30期-
[4]康志宏 关于高层剪力墙住宅结构优化设计的思考 [J] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年2期-
作者：朱捷
2007年第5期
总第107期
福 建 建 筑
Fujian Architecture& Construction
No5 ·2007
Vol·107
多层及小高层住宅结构优化设计实例
陈之莹
(厦门市建筑设计院有限公司 厦门361012)
摘要：本文结合工程实际，重点从工程经济造价的角度出发，对结构设计中合理的计算假定
、基础设计、构造措施等几方面进行
， 了详细的论述，阐述了在保证结构安全性的前提下，如何优化设计，降低工程造价为此类建筑的优化设计提供
参考。
关键词：工程造价优化设计合理的计算假定基础设计 构造措施
中图分类号：Tu972 .9 文献标识码：A 文章编号：1004—6135{2007}05—0033—02
Efect to the compute results in diferent site dass of H and III
Chen Zhiying
(Xiamen Institute of Architectural Design Co.LTD。Xiamen.36101 2)
Abstract：Combining with actual project，the appropriate calculational assumption
， base design and constructiona1 measure of structuml
design are discussed detailedly，and the priority view is focus on construction cost
.On the prerequisite of ensuring structure s tv
it is
.， presented how to optimize design and reduce construction cost
The optimized methods in this paper are practicable for similar Drojects.
Keywords：construction cost optimized design appropriate calculational assumption base design constructiona1 n1easure 1 前言
这几年随着国民经济的蓬勃发展，建筑产业也迅猛发展。
由于土地资源有限，土地价格一再上涨，对于量多面广的住宅
项目，如何在保证结构安全性的前提下，最大限度地降低工程
造价，成为结构工程师必须思考的问题。
2 结构设计中影响经济指标的几大要点
(1)结构选型是关健，合理的结构体系对结构的可靠性
与经济性影响重大。
(2)在多层及小高层住宅项目中，基础的造价在整个工
程造价中占了很大比重，因此在满足设计规范的前提下如何
优化基础设计，降低基础的造价，则是设计人员应进一步思考
的重点。
(3)建筑材料的合理选用与合理的构造措施，是保证结
构的安全性与经济性的重要手段。
3 工程实例 .
3.1 工程概况
“家·天下”F组团位于福州市五四北秀山中学西北侧，
北侧为满洋路，南侧为规划路，东侧为小区道路，西侧为秀坂 路，总建筑面积：67，739 m ，共十四幢七一十一层框架结构住 宅。本工程为丙类建筑，工程的结构安全等级为二级，基础采 用高强预应力混凝土管桩，抗震设防烈度为七度，设计基本地
震加速度值为0.10g，II类场地，建筑基本风压值为0.7KN/m 。 框架结构的抗震等级为
二、三级。典型平面如图一所示。
3.2 优化设计
3.2.1 合理的计算假定
优化设计的重点，首先是合理的结构布置，控制合理的结 构位移，避免不必要的浪费。结构设计采用PKPM 系列的
SATWE程序。框架结构在水平力作用下的变形曲线为剪切
形，若底层计算高度过大，由于底层与第二层楼层刚度相差悬 殊，引起底层梁、柱断面加大，吸收的地震力加大，梁、柱配筋 加大，增加造价。1#一7#楼小高层住宅为了降低底层的计算 高度，采用加强刚性地坪，基础梁浅埋并设为地下一层(基础 梁面抬高，梁底与承台面交接100 mm，基础梁面至承台底的 二 弋 ! 语 碗 、 -、 、
图一标准层平面图
高度为地下一层的计算高度)，基础梁做为上部结构的嵌固 端带人整体计算的方法(设计对承台底面及侧面的回填土要 求密实度t>0.94，电算时回填土对地下室的约束相对刚度比 取2)，降低了上部结构底层的计算高度，避免了因底层高度 过大形成薄弱层，与第二层楼层刚度相差悬殊带来的底层梁、 柱配筋过大的后果，又可减少传至基础顶的柱底弯矩及水平 力，减少桩数。现以6#楼(1l层建筑)为例，将上部结构底层 计算高度不同对经济性的影响列于表1：
表1 底层计算高度不同时上部结构材料用量的比较
Ⅱ类场地 比较结果
比较项目 原计算 底层计算 相差 相差
高度 高度减小后 百分比 绝对值
折算板厚(m) 0.235 O.227 3.4% o.0o8
板(Kg/m ) 4.235 4.235 O O
含 梁(Kg/m ) l7.203 16.934 1.56% O.27
钢
量 柱(Kg/m ) l0.393 9.725 6.43% O.67
合计 3l、83l 30.894 2.94% 0.94
(注：本表为造价分析软件理论计算结果)
从上表可看出，当该工程上部结构底层计算高度减小后， 折算板厚比原设计减少0.O08m(占3.4%);用钢量约比原设 维普资讯 http://
2007年第5期总第107期 陈之莹·多层及小高层住宅结构优化设计实例 ·34· 计减少0.94Kg/m (占2.94%)。
3.2.2 基础设计优化
该工程场地的岩土层从上往下可分为8层，依次为：① 一
1杂填土;① 一2耕填土;②粉质粘土;② 一1碎石;② 一2淤泥 质土(仅个别钻孔存在);② 一3粗砂;③ 碎石;③ 一1粉质粘 土;④粉质粘土;⑤ 残积砂质粘性土;⑥ 全风化花岗岩;⑦ 砂 土状强风化花岗岩;⑧ 碎块状强风化花岗岩。根据场地地质 情况及该工程性质，结合福州当地的经验，该工程基础选用桩 基，以⑥ 全风化花岗岩或⑦ 砂土状强风化花岗岩为桩基础 持力层，采用高强预应力混凝土管桩。该桩型在福建省使用 已很普遍，施工经验较丰富，桩身质量可靠、稳定，施工速度 快，可缩短基础的施工工期，该桩型承载力较高，桩数少，造价 低，较经济。对桩基进行竖向承载力计算确定桩数时，根据柱 底轴力，分别采用PHC400—95一A型管桩(单桩竖向承载力 设计值取1700KN)及PHC500—100一A型管桩(单桩竖向承 载力设计值取2300KN)进行分析。当时福州地区市场价格 为PHC_AO0—95一A型管桩每米68元，PHC500—100一A型管 桩每米95元。以2#楼(11层建筑)为例，柱底轴力为1600KN 一5100KN，总的柱底轴力为28777lKN，平均桩长为23.4m。
将采用不同直径的高强预应力混凝土管桩的经济性比较列于 表2：
表2 采用不同直径的高强预应力混凝土管桩的比较
(注：本表价格为当时市场价)
从上表可看出，按每吨柱底内力计算，采用两种直径的桩 型共用(在同一承台下采用同一直径的桩，不同承台下可采 用不同直径的桩)，降低了基础的造价(与仅采用单一桩径时 减少9.44% ～17.18%)，同时又减少了桩数，加快了施工进 度。
在对桩基进行水平承载力验算时，鉴于该工程地质状况
较好，地表下无淤泥且拟建建筑物室内地面下即为粉质粘土 层，设计对承台底面及侧面的回填土要求密实度>10.94，加强 承台间基础粱的刚度，在对桩基进行水平承载力验算时，考虑 承台侧土的抗力作用，相应减少桩数，降低了基础的造价。.
3.3 构造措施
3.3.1 根据建筑平面布置及层高要求该工程采用小柱网。 由于柱距不大，框架梁在支座及跨中所受弯矩及配筋量均不 大，而受弯构件在正截面承载力作用下其配筋主要受梁截面 高度控制，截面宽度对之影响甚小。故在外墙及分户墙处的 框架粱梁宽由250mm改为200mm，梁实配钢筋无大改动，但 混凝土用量可减少且便于室内装修布置，提升该小区楼盘的 品质。
3.3.2 作为住宅建筑，根据建筑墙体布置及柱网结构平面梁 系布置，除了客厅为大板块，板筋按计算配筋控制外，其余大 都为小跨度楼板，板筋以构造配筋为主，框架梁配筋亦不大。 根据混凝土结构设计规范(GB50010—2002)第9.5.1条，受 弯构件、偏心受拉构件和轴心受拉构件最小配筋率随混凝土 强度等级的提高而相应增大，随钢筋受拉强度的提高而降低。
C20混凝土的市场价格比C25混凝土每立方米少20 元，因此 在多层框架结构中，除基础梁及屋面外，其余楼层的梁、板采 用(220混凝土，可以更经济，同时板筋的最小配筋率由 0.27%减少为0.24%(楼板钢筋选用I级钢)。根据混凝土 结构设计规范(GB50010—2002)第3.4.1条及3.4.2条，根 据混凝土耐久性设计的基本原则，基础梁及屋面梁、板混凝土 所处的环境类别为二a类，所以混凝土强度等级仍取C25。
在小高层框架结构中，框架梁配筋以地震力作用控制为主，混 凝土强度等级仍按C25设计。
3.3.3 为了满足建筑的使用功能，在保证结构合理性的情况 下尽量采用减小柱断面，减少了上部结构刚度，同时降低了地 震力作用，减少了用钢量。但是为了做到“强柱弱梁”保证框 架结构的延性，为了满足混凝土结构设计规范(GB50010—
2002)第6.3.7条规定的框架柱的轴压比限值的要求，框架柱 的凝土强度等级仍取不低于C25。
3.3.4 梁配筋以计算配筋为主，本工程梁主筋采用Ⅲ级钢， 当时Ⅲ级钢的市场价格比Ⅱ级钢的市场价格每吨多200元， 梁主筋采用Ⅲ级钢比采用Ⅱ级钢减少5元/m 。框架柱配筋 以构造为主，若采用Ⅲ级钢反而会增加造价，所以框架柱配筋 采用Ⅱ级钢。1#～4#楼人防地下室顶板覆土平均厚度为700 厚，且有消防车道，荷载大，在正常使用状态下及考虑人防荷 载组合时计算配筋均很大，故板筋采用Ⅱ级钢。
3.3.5 地下室层高3.9m，底板厚为400mm。外墙、人防墙及 消防水池侧壁的墙体在水平荷载作用下墙体计算配筋较大， 通长全高配置则含钢量较大。根据墙体计算原理，当以地下 室底板做上部结构嵌固端，墙顶按铰结支座计算时，靠近底板 支座处配筋最大，反弯点在近支座1/3处，故采用分离式配 筋，即计算竖向配筋配至墙高的1/3处，其余采用构造配筋， 可降低地下室的含钢量。
4 结论
在目前大兴土木、设计进度紧急的情况环境下，结构优化 设计大有可为。结构优化设计不能以降低安全度为代价，应 该是更为合理的结构布置、更为理想的计算假定、更为细致的 构造措施。一个工程项目为了争取最大的经济效益与社会效 益，除了在前期及方案阶段做好总体设计及规划，在施工图结 段应做好优化设计，结构设计既要保证安全性、符合现行的规 范规程，也应多从业主及客户的角度着想，进行合理的优化设 计，降低造价，在施工阶段也应注重项目管理，防止施工失误 带来不必要的损失。
致谢：感谢我司肖伟总工、杨玛莎副总工及福建沃野房地 产有限公司卢榕庄总工的大力支持。
参考文献
1.中国建筑科学研究院PKPM系列，多层与高层建筑结 构空间有限元分析与设计软件SATWE.2005
2.中国建筑科学研究院PKPM系列，概预算软件STAT
3.福建沃野房地产有限公司的《家.天下二期F组团建 筑安装工程预算书》
4.建筑抗震设计规范(GB5001 1—2001)
5.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002)
6.混凝土结构设计规范(GB50010—2002)
作者简历
陈之莹：女，1972年3月出生，本科，工程师，一级注册结 构工程师，结构专业
维普资讯 http://
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2009届优秀毕业设计(论文)摘要1
高层钢结构住宅设计
学院：建筑与土木工程学院专业班级：土木0505班
姓名：李瑞锋指导教师：雷宏刚高宇波
摘要：本次毕业设计的题目是：高层钢结构住宅，分建筑设计和结构设计两部分内容。
工程概况：地上十四层，层高2.8米。地下一层为停车场，层高为3.3米。场地面积
4995平方米，建筑面积17176.23平方米，设计资料如下：抗震烈度为8度，设计分组为第二组，基本风压0.4KN/㎡，地面粗糙度为C类。
根据房屋使用功能及建筑设计的要求，结构体系为钢框架-支撑体系，充分发挥钢结
构特性。框架梁为H型钢截面。框架柱采用带悬臂梁段的柱单元，与框架梁刚接。框架梁与框架柱的拼接均采用栓焊混接，翼缘为完全焊透的坡口对接焊缝焊接，腹板采用高强度螺栓连接。柱分单元运输。楼板采用压型钢板组合楼板，其上浇注70厚C20混凝土，柱脚采用埋入式柱脚，柱下为筏形基础。
关键词：高层钢结构住宅;钢框架-支撑体系;压型钢板组合楼板筏形基础
The Design of the Residential High-rise Stell Structure
AbstractThe graduation project is entitled: residential high-rise steel structure, at the architectural design and structural design of the contents of two parts.
Project Overview: 14 on the ground floor, 2.8 meters height. Underground parking floors, floor 3.3 meters high. A site area of 4995 square meters, construction area of 17176.23 square meters, the design is as follows: seismic intensity of 8 degrees, the design division for the second group, the basic wind pressure 0.4KN / ㎡, ground roughness for the C category.
According to the Housing function and use the requirements of architectural design, structural steel frame systemsupport system;
pressure plate combination of floor Raft foundation
一、建筑设计
1.总平面布置，须考虑居住的外部环境设计，考虑绿化、庭院、景观、交通、停车、户外交往空间等设计因素。此设计总体布局为两座高层住宅均布置在规划场地北部，南部为运动场所和花
2高层钢结构住宅设计
园，小区在南部设置1个入口，北部设置1个出口， 场地周边布置景观绿化，营造出美观、舒适的生活空间。
2.本住宅主要设置为3个套型，套型比为2：2：1，以中套为主，辅以大套和小套。各套独门独户，并设有卧室、厨房、卫生间及储藏空间等，住宅的平面及空间设计比较紧凑，以多种形式的空间组合方式来满足不同的生活要求，立面及造型处理规则传统，力求创造亲切、和谐的人居环境和住区形象。
3.住宅的平面及空间设计要紧凑合理，通过多种形式的空间组合方式，满足不同的生活要求。
4.立面及造型处理应符合居住区的特点，创造亲切、和谐的人居环境和住区形象。
(1) 建筑造型设计
住宅是居民生活、休息的场所。与人们的生活息息相关的不仅是住宅的使用功能，其美观问题也是住宅设计的一个重要方面，尤其是当人民的生活和文化素养达到一定的水平时，人们对住宅外观的要求也会日益提高。设计优秀的住宅，不仅可以为家庭生活提供舒适的物质环境，还可以营造亲切、温暖、宁静的家庭气氛，给人以精神、感官上的愉悦。
(2) 剖面设计
本工程为单层工程，室内外高差0.15m，建筑总高40.0m。
5.设备设施的设计应考虑节能环保的要求，满足保温隔热、采光通风、防潮防火等生理要求。
6.设计目的：树立可持续发展观，转变一为味追求形式和造型的思想，树立和谐、健康、生态、文化的可持续发展柱区设计思想。
7.工程概况
建筑名称：XX公司高层钢结构住宅
建设地点：位置见场地图
建设单位：XX公司.
总建筑面积：17176.32平方米
建筑层数：14层
地下室：一层
总户数：140
总高度：40.0米
建筑类别：二类
建筑耐久年限：50年
耐火极限：二级
抗震设防烈度：8度
主要结构类型：H型钢框架支撑体系
8.主要做法
屋面做法：
SBS改良性沥青防水卷材
1：3水泥砂浆找平
100-140厚膨胀珍珠岩
压型钢板混凝土组合楼板
V型轻钢龙骨吊顶
楼面做法：
大理石地板
1：3干硬水泥砂浆找平
2009届优秀毕业设计(论文)摘要3
轻型钢板混凝土组合楼板
V型轻钢龙骨吊顶
外墙：
轻质大理石挂板
1：1水泥砂浆
1：2.5水泥砂浆找平
1：3水泥砂浆粉
煤灰砌块
1：3水泥砂浆
9.室内装修
二次装修应遵循下列事项：
(1)装修不得损坏建筑主体，以免带来安全隐患。
(2)地面装修严格控制其厚度和重量，原则上不得超过图纸预留设计厚度。
10.放水工程
屋面放水等级为二级，屋面防水采用沥青卷材。
11.预留孔洞
本工程墙体采用轻质混凝土板材，施工前详细看施工图。住宅配电箱留槽尺寸300*150*100，底边距地180mm，消防栓留孔尺寸为：1000*1200*250，底边距地500mm。
三、结构设计部分
1.判断结构是否适合用钢结构，钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂的结构。
2.结构选型与结构布置，在钢结构设计的整个过程中都应该强调概念设计，他在结构选型与布置阶段尤为重要。结构的布置要根据体型特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的路线传到基础。
3.预估截面，主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。钢梁可选用槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据何在与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择，翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按1/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。此次设计的截面估计为：
(1)钢结构框架柱宜选用工字型钢截面，且选用宽翼缘系列，以保证弱轴方向的抗弯能力。考虑到随着层数的增加，柱子受到的力会减小，故可以采用较小的截面，为此选出的截面：-1~5层为WH 400×400×20×32;6~11层为WH 400×400×16×25。12~14层WH 400×400×10×20
(2)工字型梁宜取中翼缘或窄翼缘型，高而窄的梁在主轴平面内截面模量大，加上楼盖采用压型钢板组合楼板且与梁有栓钉焊牢，楼板可视为刚性铺板，这样梁没有整体稳定问题，截面只需满足强度、刚度的要求。故在设计中选用了工字钢，其受力性能较好。
框架梁与框架柱采用刚性连接，梁截面高度可以按照1/15跨度来确定，其挠度可以按照简支梁来验算，考虑楼板及梁柱的组合作用。
由此确定梁的截面高度，选择适合的工字钢，查表确定梁截面为窄翼缘：
跨度为7200mm、8100mm、5400mm的梁为HN400×200×8×13。
4.结构分析，目前钢结构实际设计中，结构分析通常为线弹性分析。简单结构通过手算进行分析，复杂结构才需要建模进行程序并做详细结构分析。由于本塔楼柱网布置不规则，因此采用了PKPM软件进行结构分析与辅助设计与计算。
5.构件设计，构件的设计首先是材料的选择，比较常用的是Q235和Q345.通常主结构使用单
4高层钢结构住宅设计
一钢种以便于工程管理。经济考虑，也可以选择不同强度刚才的组合截面。当强度起控制作用时，可选择Q345;稳定控制时，可选择Q235.
6.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，连接的不同对结构的影响很大。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。具体设计主要包括以下内容：
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。2栓接：普通螺栓抗剪性差，可在次要结构部位使用。高强螺栓，使用日益广泛。通常8.8s和10.9s两个强度等级。
连接板：可简单取其厚度为梁腹板厚度加上4mm。然后验算净截面抗剪等。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。
参考文献
[1]《住宅建筑设计原理》中国建筑工业出版社.
[2] 新住宅平面设计》中国建筑工业出版社.
[3] 建筑结构荷载规范GB50009-2001.
[4] 钢结构设计规范 GB50017-2003.
[5] 冷弯薄壁型钢结构技术规程 GB50018-2002.
林知泉
(北京中华建规划设计研究院有限公司福州公司) 摘 要：
高层建筑项 目投资大，建设周期长，对其进行优化设计能够有效的减少投资金，但是，由于设计变量、约束条件、计 算量过于庞大的原因，高层建筑的结构优化设计并未有效的展开。分析了高层建筑结构和工程优化设计理论的发展趋势，研究了高层建筑结构优化设计中存在的问题，并探讨了利用满应力设计法进行高层建筑的结构优化设计的可行性。关键词 ：高层建筑;结构设计 ;优化设计
高层建筑是随着社会生产的发展和人们生活的 需要而发展起来的，是城市和工商业发展的结果，而 建筑技术的进步，轻质高强材料的出现以及机械化、 电气化、计算机在建筑中的应用，又为高层建筑的发 展提供了物质和技术基础。
(一) 高层建筑结构的发展趋势
第一，钢筋混凝土材料重新得到重视。20世纪 9O年代以来，美国、日本等原来从高层钢结构起步 的国家开始大力发展钢筋混凝土结构。与钢结构相 比，钢筋混凝土结构具有整体性好、刚度大、位移小、 舒适度佳、耐腐蚀 、耐高温、耐火、维护方便等优点。
此外，即使是在美、日等钢铁工业发达的国家，钢筋 混凝土造价还是低于钢结构。特别是 20～40层区 间的住宅，多采用钢筋混凝土框架或框架一剪力墙 结构。我国的高层建筑中，绝大部分为钢筋混凝土 现浇结构，只有少数采用了钢结构。轻混凝土、高强 混凝土、钢管混凝土、型钢混凝土等理论技术已经成 熟 ，而非金属配筋、新型预应力钢棒等混凝土增强材 料技术的不断发展，也为钢筋混凝土材料的重新崛 起提供了条件。
第二，组合结构的高层建筑发展迅速。采用组 合结构可建造比混凝土结构更高的建筑，不但具有 优异的静、动力工作性能，而且能大量节约钢材、降 低工程造价和加快施工进度。在不同的情况下，可 以取代钢筋混凝土结构和钢结构，科技含量也较高， 对环境污染也较少，已广泛应用于冶金、造船、电力、 交通等部门的建筑中，并以迅猛的势头进入了桥梁
工程和高层与超高层建筑中。在强震国家 日本 ，组 合结构高层建筑发展迅速，钢筋混凝土组合柱应用 广泛。由于钢管内混凝土处于三轴受压状态，能提高承载力，从而可节约钢材。而香港的中国银行采 用巨形组合柱的建筑设计方法，获得了十分可观的 经济效益。随着混凝土强度的提高以及构造和施工 技术上的改进，组合结构在高层建筑中的应用可望进一步扩大。
第三，新型结构形式的应用不断增加。框架体系、剪力墙体系和框架一剪力墙(支撑)体系是高层建筑的传统结构体系。筒体结构出现于 2O世纪 6O 年代，它的问世对高层建筑的发展有重要影响。根 据筒体的不同组成方式，分为框筒体系、筒中筒体系 和多束筒体系3种类型。筒体最主要的受力特点是 它的空间受力性能。无论哪一种筒体 ，在水平力作 用下都可以看成固定于基础上的箱形
悬臂构件 ，它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并 具有很好的抗扭刚度。因此，该种体系广泛应用于 多功能、多用途、层数较多的高层建筑中。而 2O世纪 8O年代发展起来的巨形结构(巨形桁架、巨形框架)、应力蒙皮结构、隔震结构等也都已经开始了广 泛 的应用 。
第四，智能建筑的发展异军突起。现代建筑技术和高新技术产业的结合促成了智能建筑的产生，在高层建筑中有更广阔的应用前景。智能建筑是建筑、装备、服务和经营四要素各 自优化、相互联系、全面综合并达到最佳组合 ，以获得高效率、高功能与高舒适的建筑物。智能建筑是通过对建筑物的4个基本要素，即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的
内在联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷 高度安全的环境空间。智能建筑的构成至少必须具备三大系统：设备管理 自动化系统、通讯网络系统、办公 自动化系统，并以此应用现代 4C技术构成智能建筑结构与系统，结合现代化的服务与管理方式给人们提供一个安全、舒适的生活、学习与工作环境空间。
(二)工程优化设计理论的发展
第一，工程设计软科学的发展。实际上，人们在处理事物时都会遇到硬、软两种因素。硬因素就是有实体的物质系统中的一些因素;软因素就是精神意识系统中的一些因素。软科学和硬科学的区分是相对的，不应该也不可能给出截然划分的界限。目前的工程设计主要侧重于力学分析，具有硬科学的性质。力学分析只是荷载决定后计算结构力学反应
的一种手段，是工程设计所使用的工具之一。在工程设计中，更重要的是必须进行很多运筹、决策和规划的工作，这些工作具有软科学的特点。所以，工程设计应该是硬科学和软科学的结合 ，这就需要建立全面的、崭新的工程设计理论。在土建工程设计的前期，有许多重大的问题需要进行科学的决策，包括工程项目的可行性论证、工程项 目的总体规划及功能优化、结构的造型、结构设防水平的决策等。所有这些前期的决策工作，其影响都远大于目前的以结构计算为主的优化设计工作。
第二，工程项目功能优化的发展。在经过可行性论证决定了工程项 目的任务、规模、建设地点、建设分期等重大问题之后，就需要考虑工程建设的总体布局及规划，这也是一个重大的决策，直接影响工程的社会和经济效益、运行的功能和对环境的美学效应。在优化整个工程项 目的功能时，可以利用价值工程的某些概念和手段来改善现有的方法。价值工程是一门软科学，依靠集体智慧有组织地研究系统的功能，揭示系统中的必要功能与总成本间的最佳匹配。价值工程的基本观点是对产品及其各个组成部分进行功能分析，在很多情况下，这样做都是很有好处的，因为人类制造任何产品，实际上是为了使用该产品的功能，例如，兴建电视塔、水塔等高耸构筑物是为了求得一个工作高度，兴建房屋是为了提供一个工作、生活和娱乐的空间，兴建桥梁是为了求得一个跨越的媒介，兴建雕塑是为了美学享受或某种纪念。在进行工程项目的总体规划时，从功能出发，可以开拓视野，减少习惯的束缚。
第三，工程结构系统全局优化的发展。各个结构独立优化和拼凑而成的工程系统并不一定优化 ，只有当工程系统中各个结构之间不存在任何横向约束时，各结构的独立优化才形成工程系统的优化。只有从大系统全局进行优化，才能真正收到优化的效果。近些年，在解决抗灾结构优化设计方法的实用化问题上，研究者以设防烈度 ，d作为优化参数，并且比较容易和切实地将结构造价 c(，d)和损
失期望 (，d)表为结构设计方案 (，d)的函数，原因在于
现行规范将抗灾结构的失效简化为单失效模式 ，并地震烈度度量结构抗力和地震的作用，这就使结 的优化得到了极大的简化。此外，现行规范得 以 理地提出了三级失效准则。结合这两个举措 ，就 成了国内外所共识的“小震不坏，中震可修，大震 倒”的设计原则。
第四，工程项 目全寿命优化的发展。以往的优 设计理论针对的都是具体的结构，而在工程实际中，一般都是整个工程大系统的优化设计问题，其由 多子系统或者结构组成，具有高维数、多目标、变量种类多、约束耦合复杂等难点，故其子系统的独立优化并不能带来整个大系统的优化方法。实际的工程系统优化模型往往预先不知道，需要通过子系统或者结构的具体优化模型来构造大系统的全局优化模型。工程的全系统全寿命优化就是考虑了工程系统中的动态可靠度与模糊因素，在各个阶段的优化中都应该以工程项 目的全局作为优化对象，而各个单元的优化必须在总体全局优化的指导下进行。这是一个从工程项目可行性开始，直至工程设施报废全过程的优化体系，优化 目标不仅包括近期的投资和效益，还包括长远的经济和社会效益，后者包括服役期间使用单位企事业运营的直接经济效益的期望值和遇到灾害时工程失效带来的损失的期望值。
(三)高层建筑结构优化设计中存在的问题
目前 ，结构优化的应用远远落后于理论进展 ，特别是高层建筑土木建筑结构的优化设计应用还不普遍。其主要原因有 ：
第一，只重视结构尺寸的优化，即在给定结构的几何形状、拓扑和材料的情况下，求出满足约束条件的最优构件截面，而忽视结构整体的优化。已有的研究结果表明，形状优化比尺寸优化更有意义。单纯的尺寸优化无法接近最优的结果，因此，也就不能完全令人信服。设计人员较普遍地认为，结构设计只要结构方案和布置合理，上部结构又有 比较成熟的计算机软件进行分析计算，构件截面只要通过计算结果满足规范即可，认为上部结构相对下部结构，即地基基础部分 ，特别是软土地基的意义不大，因此对上部结构截面的优化所能达到的经济效益未予以充分的重视。
第二，优化的目标还不能完全符合工程的需要。 由于实际结构问题往往十分复杂，存在设计变量多、 约束条件多、受建筑功能限制较大等难点 ，多种因素 甚至不确定性因素使得 目标函数在建立后只能得到 相对最优解。而且，目前尚没有实用的高层建筑优 化分析软件，而应用现有的各种计算机分析软件进 行截面优化并不是简单的几次尝试就能达到效果 的，因此 ，无论是机时，还是设计进度，都较难允许实 施这种优化方法。很多高层建筑设计项目，结构方案和布置还是比较合理的，其构件截面也是同类型结构中常用的尺寸，但是计算分析后还存在某些薄弱环节，为了改善这种受力状况，增大构件截面却未能得到明显改善，反而增加了材料耗量。第三，离散变量优化问题。建筑物尺寸以及钢筋、型钢规格型号等都不是连续变化的，因此，传统的优化方法，如各种梯度算法、对偶算法等解析算法
均无法胜任。而且，由于问题的规模较大，随之带来的计算量急剧增加的“组合爆炸”问题也会使计算量急剧增加。
(四) 高层建筑结构优化设计的方法
对高层建筑结构方案进行优化采用何种方法，首先应分析这一问题的目标函数、目标函数中的各种变量，这些变量之间的各种数学解析关系以及与各种变量
有关的约束条件，在分析的基础上是采用间接优化还是直接优化方法来确定。高层建筑结构方案优化的目标就是材料耗量，材料耗量决定于构件的截面尺寸大小，截面尺寸必须满足通过力学分析得到各构件内力后的强度计算及位移变形等条件。因此，目标函数很难用明确的数学解析式来表达 ，不能用数学上求极小值的方法，也就是一般所说的间接优化方法来优化。高层建筑结构方案的优化只能采用直接优化法来解决，即给目标函数中变量以已知值 ，经过试算使其满足一定的约束条件，求得其目标值 ，并找出使 目标值逐步变小而趋向最佳值的路线或方向，以达到目标函数的最优值。因此，可以采用满应力法进行高层建筑结构优化设计。满应力设计法是在桁架等杆系结构的设计中发展起来的，是结构优化中最简单、最易为工程人员理解的一种准则法。所谓满应力是指结构构件在荷载作用下的最大应力达到所用材料的容许应力，此时材料的强度得到充分利用，构件截面面积将是最小，故可作为桁架最轻设计或体积最小设计的一个准则。满应力设计法是结构在规定材料和几何形状的条件下，按照满应力准则的要求，修改构件的截面尺寸，使每一构件至少在一种工况下达到或接近其容许应力限值的化算法。如果结构除了应力约束外还有界限约束，则要求每一构件应力约束和界限约束中至少有一个达到临界值。
利用满应力设计法进行高层建筑的结构优化设计要遵循以下步骤：首先，要根据常规做法和经验确定结构构件的初始截面尺寸，并按构件分类分别建立柱、墙、梁可供选择截面尺寸的数据库;其次，要对结构构件进行力学分析，算出各工况下结构的位移力，并对结构构件进行承载力计算;再次，要根据计算结果，对构件截面尺寸进行调整，在满足位移条件的前提下，尽量充分发挥构件材料的性能，即按规范计算使其接近满应力状态，但截面选择应在指定的数据库中进行，并统计截面需修改的个数;然后 ，根据修改截面的数量、性质，由人工干预决定或指定一个限值自动决定是否重新计算，即返回到第二步计算，如此循环反复，直到满足要求为止;最后，输出最后优化的构件截面尺寸及计算结果。按以上步骤，可编制完整的高层建筑结构优化分析软件，但在软件研制中，如何尽量减少内存、加快运算速度， 需做大量工作，才能使之达到较为实用的程度。当前 ，在无成熟的优化分析软件的情况下，应用现有的 高层建筑结构分析软件，采用人工分析调整构件的截面尺寸，进行反复运算，也可达到优化效果，但费工费时，较难满足设计进度要求，而且对设计人员的素质要求较高，需要有较高的分析判别能力，当结构布置较复杂时，不仅工作量大，而且有时甚至无法将优化工作进行下去，因此，人工方法只是 目前一个暂时性 的过渡办法。
参 考 文 献：
[1] 沈蒲生.高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社， 2006.
[2]周坚.高层建筑结构力学 [M].北京：机械工业出版社。 2006.
[3]高立人，方鄂华，钱稼茹.高层建筑结构概念设计[M].北京： 中国计划出版社。2005.
[4]吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南[M].上海：同济大 学出版社，2005.
[5] 姜忻良.高层建筑结构与抗震[M].北京：中央广播电视大学 出版社。2004.
[6] 彭 伟.高层建筑结构设计原理[M].成都 ：西南交通大学出 版社，2004.
[7]王全凤.高层建筑结构优化、动力和稳定的实用计算[M].
福 州：福建科学技术出版社。2002.
高层住宅 户型平面设计
1、 功能分区合理，睡眠、活动、就餐等功能区域明确;还要注意干湿分区、动静分区，减少相互干扰而又分区思路清晰才能提升楼盘品质。
2、 户型平面交通流线顺畅，无交叉无干扰。厨房应设置在入户门附近，利于日常用品与食物的运输。主卧应设置在平面最深处，以给主人一个安静的休息环境。
3、 其他专业与建筑专业的配合应尽量做到完美。例：结构与建筑尺寸的差异造成的室内凹凸应注意，用异型柱代替矩形术可使墙面较平整，厨卫上下水管尽量集中布置。
4、 房间内家具的布置应做到细致入微，结合家具的布置细致的调整房间尺寸，会给人更多的实用感和亲和力。
5、 建筑设计时应尽可能的考虑装修时的思路，把建筑设计和装修设计更有机的串联起来，使整个户型的设计理念达到完美的统一。
6、 采光与通风应注意，特别是厨卫，完美才是楼盘品质的体现。
7、 入户花园与门厅应提倡设置，也可提升楼盘品质。
8、 洗衣机的位置应布置合理，佣人房与储藏室也是应关注的问题。虽然是细节，但细节也是提升品质的关键。
9、 倡导“主人的尊贵”也是户型设计中可以考虑的思路之一。所以主卧的功能性、舒适性在设计中应着重考虑。
公共部分平面设计
1、 底层大堂的宽敞舒适、平层电梯厅的通风采光等都是平面设计中可以考虑的问题。
2、 高层住宅如有2部以上电梯，可将其中一部设计安装成标准的货梯，其实也是两用，即一大一小。大的货梯为业主装修运材及平时的搬运东西提供方便，也可提升楼盘品质。而且《住宅建筑设计规范》中也提到：12层及12层以上的住宅应设不少于2台电梯，其中一台宜能容纳担架。
3、 高层建筑每层应在公共部位设置垃圾收集空间(垃圾间)，面积不用太大，只要可以放下一个中型的垃圾桶就行，位置应尽量靠近货梯便于清理。这样更多的为住户考虑，效果较好。
纯剪力墙住宅设计技术措施
一. 关于基础平面图：底板下降处(如电梯间、水箱间、厕所水房的集水坑)应画详图，小集水坑如400X400X300可将板消弱，不必单独处理。应注意两个集水坑可能集中在一起或离墙较近处的集水坑可能坡出墙面。注意集水坑的盖板高度应与地面等高(厕所水房常垫起来)。靠墙处集水坑应画两个剖面，下降处底板斜坡应注角度，宜注角度，不注坡长，剖面只画构造，配筋同底板筋。应将大部分钢筋拉通，仅大房间附加钢筋(包括上下铁)，附加筋应标出作用范围，如从12轴到14轴。底板钢筋上铁向下锚固，锚固长度为从墙边锚入15d。下铁考虑承受一定的弯距，向上锚固40d。外侧墙体钢筋的锚固：锚入板底，直段长度200。注明暗柱锚入底板的长度，为施工方便，可加200的直段。门洞口下的暗梁取值：宽度=墙厚+2倍底板的h0，窗洞口下取窗底至基底和门下暗梁的较小值。基础出挑板的分布筋应改为直径12或14，不采用通长筋。电梯底座不落地时，板厚应取300，钢筋应留余量，一般可取14@150。基础底板出挑时，窗井处应认为已经出挑，非窗井处做挑板，可出挑1至1.2m.
二. 应避免将大梁穿过较大房间，在住宅中严禁梁穿房间。
三. 高层剪力墙结构，当窗下墙改为填充墙时，周期可延长并节约造价。(剪力墙拆模后应立即砌填充墙)
四. 关于洞口连梁：以下处应注意：1.人防内的厕所、水房等，由于使用要求一般要垫起来，故此处洞口要抬高增大，造成其上连梁与一般梁不同。2.剪刀梯入口处连梁，由于休息平台板的做法一般只有20厚，比一般楼板处较薄，此处连梁应按休息平台的标高考虑。3.跃层、楼梯间出屋面处洞口一般要抬高，其上下连梁不同。4.首层有窗井处因窗井采光的要求可能将其上的阳台及洞口抬高，造成上、下的连梁不同。5.其他有门槛处上下连梁不同于一般连梁。
五. 连梁配筋可取各层一致，当超筋时可采取：1.将连梁断面减小，按普通梁计算。2.将连梁的刚度折减系数调低，适当增大墙体配筋。3.将连梁配筋配至最大配筋，并用其能承受的剪力计算弯距和纵筋。4.长宽比小于2的连梁能承受的最大剪力取值较低，宜避免使用。
六. 关于墙体：
(1).小墙肢的长度不宜小于3b，并按柱子配筋，轴压比小于0.6。大于4b的墙肢按剪力墙计算和配筋。
(2).长度大于8米的墙体应开施工洞，并用砖砌堵。两户以后可能打通的墙体应开洞预留。阳台门联窗下的墙体应采用轻体墙砌筑。
(3).关于墙体的暗柱：尽量暗柱是暗柱，墙是墙，不采用大暗柱，暗柱相叠也没关系。注明暗柱纵筋的连接方式。
(4).一级剪力墙应验算水平施工缝的抗滑移。当地下开洞(窗井处)和地上开洞错开时，应加暗框架，在地面处加通长的连梁，起到托梁的作用。并且适当考虑两个洞口的连梁按一个大洞口计算，最底下的连梁要能承受五层左右的错洞墙肢垂直作用力。
(5).墙体分布筋，地上部分和地下部分墙水平筋均在外。洞口错开时，应将连梁锚入暗柱内，作成暗框架。
七. 屋顶退台内收，而内收的墙体下面并无剪力墙，可采取：如有条件，做上反梁，否则采用轻墙直接作用在板上。上层加梁来承受顶板荷载。
八. 用SATWE软件计算时，长宽比小于4的墙肢按异型柱输入，或忽略小墙肢的配筋。长高比大于4的连梁按普通梁输入。
九. 说明剪力墙的加强区范围。说明剪力墙的拉筋为φ6@600，加强区为φ6@400。
十. 人防通风井上应有盖板。
十一. 厨厕间楼板上的通风洞，从一层顶板处开始留，一直穿出屋面。厕所通风洞为350X650，厨房为450X750，在楼板洞边加角钢，通风洞管块架在角钢上，一层托一层。
剪力墙结构设计要点
整体规定
◆ A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为150、140、120、100、60m
部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为130、120、100、80m，9度抗震时不宜采用
A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
6度、7度、8度抗震时，将本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用
9度抗震时，应专门研究
(说明：房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度)
◆ B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为180、170、150、130m
部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为150、140、120、100m
B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
6度、7度抗震时，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用
8度抗震时，应专门研究
◆ 结构的最大高宽比：
A级高度——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为
6、
6、
6、
5、4
B级高度——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为
8、
7、
7、6
◆ 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响;
其他情况，应计算单向水平地震作用的扭转影响
◆ 考虑非承重墙的刚度影响，结构自振周期折减系数取值0.9～1.0
◆ 平面规则检查，需满足：
扭转： A级高度——
B级高度、混合结构高层、复杂高层——
楼板： 有效楼板宽 ≥ 该层楼板典型宽度的50%
开洞面积 ≤ 该层楼面面积的30%
无较大的楼层错层
凹凸： 平面凹进的一侧尺寸 ≤ 相应投影方向总尺寸的30%
◆ 竖向规则检查，需满足：
侧向刚度：
除顶层外，局部收进的水平向尺寸 ≤ 相邻下一层的25%
楼层承载力：A级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力 (宜)≥ 相邻上一层的80%
薄弱层抗侧力结构的受剪承载力(应)≥ 相邻上一层的65%
B级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力(应)≥ 相邻上一层的75%
(说明：楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和)
竖向连续：竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力不得由水平转换构件(梁等)向下传递
◆
◆ 水平位移验算：
多遇地震作用下的最大层间位移角 ≤
罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角 ≤ 1/120
◆ 舒适度要求：
高度超过150m的高层建筑，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最大加速度限值为：住宅、公寓 0.15 m/s2，办公、旅馆 0.25 m/s2
◆ 伸缩缝
1. 最大间距：现浇 45m，装配 65m
2. 可适当放宽最大间距的条件：
① 顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率
② 顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层
③ 每隔30～40m留出后浇带，带宽800～1000mm，钢筋采用搭接接头，后浇带砼两个月之后浇灌
④ 顶部楼层改用刚度较小的结构形式，或顶部设局部温度缝，将结构划分为长度较短的区段
⑤ 采用收缩较小的水泥，减少水泥用量，砼中加入适宜的外加剂
⑥ 提高每层楼板的构造配筋率，或采用部分预应力混凝土
◆ 防震缝
1. 最小宽度：按框架结构的50%取用，但不宜小于70mm。
框架结构防震缝最小宽度规定为：高度≤15m的部分，70mm;超过15m的部分，6度、7度、8度、9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m，缝宽加宽20mm
2. 缝两侧结构体系不同时，按不利情况确定
缝两侧房屋高度不同时，按较低房屋高度确定
3. 缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设，但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接
4. 相邻结构基础存在较大沉降差时，宜加宽防震缝
墙体布置
◆ 宜双向布置，尤其是抗震时应避免单向布置
◆ 门窗洞口宜上下对齐，成列布置。
一、
二、三级抗震时，底部加强部位不宜采用错洞墙，且所有部位不宜采用叠合错洞墙
◆ 墙肢长度不宜超过8m，且墙段总高与墙肢高度之比应大于2。当墙肢较长时宜开设洞口，各墙段间设置弱连梁
◆ 应避免楼面梁垂直支承在无翼墙的剪力墙的端部(《审查要点》3.6.3 / 6)
◆ 当墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应至少采取以下一种措施：
◆ 一般剪力墙的底部加强部位高度的取值：
(说明：当有地下室时，墙肢总高度应从地上一层(首层)算起，但底部加强部位应额外加上地下室的高度)
截面设计
◆ 构件截面长边与短边之比大于4时，宜按墙的要求进行设计(《砼规》10.5.1)
◆ 矩形截面独立墙肢的长度与厚度之比不宜小于5
当其比值小于5时——其在重力荷载代表值作用下的轴压比限值，当
一、二级抗震时，应较正常墙肢的相应值减0.1，三级抗震时为0.6
当其比值不大于3时——宜按框架柱进行设计，但纵向钢筋的最小配筋率不变，且箍筋宜沿全高加密
◆ 双肢剪力墙的抗震设计中，墙肢不宜出现小偏拉，当任一墙肢出现大偏拉时，两墙肢均应将弯矩设计值和剪力设计值乘以1.25的增大系数
(说明：剪力墙墙肢不同受力状态的延性优劣—— 小偏拉 < 大偏拉 < 小偏压 < 大偏压)
◆ 剪力墙截面设计的内容：平面内的斜截面受剪、偏压或偏拉、平面外轴心受压
◆ 在集中荷载作用下，墙内宜设置暗柱，并注明暗柱纵筋的连接方式，无暗柱时应进行局部受压承载力验算
◆ 一级抗震时，墙体的水平施工缝处宜进行抗滑移验算
截面厚度
◆
一、二级抗震时，底部加强部位 ≥
其他部位 ≥
(《砼规》11.7.9 / 1)补充：当墙端无端柱或翼墙时，≥ 层高的1/12
◆
三、四级抗震时，底部加强部位 ≥
其他部位 ≥
◆ 非抗震时，≥
◆ 当不能满足上述要求时，应进行墙体的稳定计算(高规附录D)
◆ 剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm。
◆ 截面尺寸还应符合受剪要求
◆ 剪力墙的厚度不宜小于楼层高度的1/25(《砼规》10.5.2)
轴压比限值
◆ 一般剪力墙底部加强部位——三级抗震无规定、二级抗震0.6、一级(
7、8度)抗震0.5、一级(9度)抗震0.4
其他部位——无规定
◆ 短肢剪力墙各部位统一规定为三级抗震0.7、二级抗震0.
6、一级抗震0.5，一字形墙应各降低0.1
砼强度等级
◆ ≥C20，带筒体和短肢剪力墙的结构≥C25
截面配筋
◆ 竖向和水平钢筋不应单排设置：截面厚度hw ≤ 400 时，可双排配筋;
400 ≤ 截面厚度hw ≤ 700 时，宜三排配筋;
截面厚度hw ≥ 700 时，宜四排配筋
◆ 短肢剪力墙的全部纵向配筋率——底部加强部位 ≥ 1.2% ;其他部位 ≥ 1.0%
◆
端部纵筋
◆ 墙肢每端的竖向钢筋不宜少于4φ12或2φ16，该处对应的拉筋直径不小于6mm(间距250mm)(《砼规》10.5.8)
◆ 非抗震设计时，剪力墙端部构造配置不少于4φ12的纵筋，沿纵筋配置不少于直径6mm、间距250mm的拉筋(《高规》7.2.17/5)————同上条
◆ 纵筋搭接长度：≥ laE 和 la(抗震和非抗震)
竖向和水平分布钢筋
一般剪力墙：
◆ 最小配筋率：
一、
二、三级抗震时，0.25% ;四级和非抗震设计时，0.20%
◆ 间距：≤ 300mm;直径：≥ 8mm，但 ≤ 墙肢厚度的1/10
◆ 以下特殊部位的剪力墙的分布钢筋应加强，最小配筋率不应小于0.25%，间距不应大于200mm
房屋顶层剪力墙长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙 端开间的纵向剪力墙 端山墙
◆ 温度、收缩应力较大的部位，剪力墙水平和竖向分布钢筋应适当加强(《砼规》10.5.9)
◆ 水平分布钢筋搭接
搭接接头间距：同排水平分布筋搭接接头之间的水平净距 ≥ 500mm
上、下相邻水平分布筋搭接接头之间的垂直净距 ≥ 500mm
搭接长度：≥ 1.2 laE 和 1.2 la(抗震和非抗震)
◆ 竖向分布钢筋搭接
搭接接头间距：可在同一高度搭接
搭接长度：≥ 1.2 laE 和 1.2 la(抗震和非抗震)
拉筋
◆ 间距不应大于600mm，直径不应小于6mm(一般取为φ6@600)
◆ 底部加强部位，约束边缘构件以外的拉筋间距应适当加密(一般取为φ6@400)
◆ 构造边缘构件阴影区域内拉筋的水平间距不应大于纵向钢筋间距的2倍(《砼规》11.7.16)
边缘构件
◆ 约束边缘构件的设置范围：
一、二级抗震的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部
◆ 构造边缘构件的设置范围：
一、二级抗震的剪力墙其他部位的墙肢端部
三、四级和非抗震设计的剪力墙全部部位的墙肢端部
◆ 在设置约束边缘构件的范围内，若墙肢底截面在重力荷载代表值作用下的轴压比小于下述的规定值，可按构造边缘构件设置(《抗震规范》6.4.6/1)(《砼规》11.7.4)
—— 一级抗震(9度)0.1、一级抗震(8度)0.
2、二级抗震0.3
约束边缘构件
剪力墙的约束边缘构件
◆ 配箍特征值λv按下表取用，约束边缘构件的长度lc取下表数值、1.5 bw和450mm的最大值
项目 一级(9度) 一级(
7、8度) 二级
λv 0.20 0.20 0.20
lc(暗柱) 0.25 hw 0.20 hw 0.20 hw
lc(翼墙或端柱) 0.20 hw 0.15 hw 0.15 hw
(说明：，hw为剪力墙墙肢长度)
◆ 当有端柱、翼墙或转角墙时，lc ≥(翼墙厚度+300mm)或(端柱沿墙肢方向截面高度+300mm)(《砼规》11.7.5 / 1)
◆ 翼墙长度不得小于其厚度的3倍，端柱截面边长不得小于墙厚的2倍，否则视为无翼墙或无端柱
◆ 竖向钢筋的配筋范围不应小于图中阴影面积，
一、二级抗震时分别不应小于6φ16和6φ14，且分别不应小于阴影面积的1.2%和1.0%
(一般来说，端部纵筋配置在阴影范围内，阴影范围之外、lc范围之内部分的纵筋按竖向分布钢筋配置)
◆ λv要求的箍筋范围为图中阴影所示，箍筋直径不应小于8mm，
一、二级抗震时，箍筋间距分别不应大于100mm和150mm
构造边缘构件
剪力墙的构造边缘构件
◆ 构造边缘构件的范围见上图，最小配筋率应符合下表规定
底部加强部位其他部位
抗震等级纵向钢筋最小用量(取较大值) 箍筋 纵向钢筋最小用量(取较大值) 箍筋
最小直径(mm) 最大间距(mm) 最小直径(mm) 最大间距(mm)
一级 —— —— —— 0.008Ac，6φ14 8 150
二级 —— —— —— 0.006Ac，6φ12 8 200
三级 0.005Ac，4φ12 6 150 0.004Ac，4φ12 6 200
四级 0.005Ac，4φ12 6 200 0.004Ac，4φ12 6 250
◆ 箍筋的无支长度不应大于300mm，拉筋水平间距不应大于纵筋的2倍
(当拉筋隔一拉一时，纵筋间距≤150mm;当每道纵筋均设拉筋时，纵筋间距一般均可满足要求≤300mm)
◆ 当墙端部为端柱时，端柱的纵筋和箍筋宜按框架柱的构造要求配置
连梁
◆ 跨高比大于5时，按框架梁设计
◆ 楼面主梁不宜支承在连梁上
◆ 连梁可作刚度折减，折减系数不低于0.5
◆ 连梁应进行斜截面抗剪承载力计算，当连梁截面尺寸不满足抗剪要求(超筋)时，可如下处理
1. 减小连梁截面高度
2. 可对连梁进行内力调幅，以降低剪力设计值。此法应尽量避免，且调幅范围应当限值，因为连梁已经进行了刚度折减
3. 当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的内力分析，墙肢按两次计算所得的较大内力进行配筋设计
◆ 纵筋设置：
1. 规范未规定纵筋的最小配筋率，可参照同一级框架梁的要求，但纵筋在保证受弯承载力的前提下，应越小越好，以使连梁在地震作用下尽早屈服、耗散能量，形成抗震的第一道防线
2. 洞口上、下两边的连梁内纵筋面积不宜小于被洞口截断的水平分布筋面积的一半，且≥2根，≥φ12mm(《砼规》10.5.8)
◆ 箍筋设置：
1. 抗震设计时，连梁箍筋沿全长的构造按框架梁端加密区箍筋的构造要求采用
2. 洞口连梁全长配箍：直径≥6mm，间距≤150(《砼规》10.5.14)
3. 顶层连梁的纵向钢筋锚固范围内，应设置箍筋(《抗震规范》6.4.11)，箍筋直径与该连梁的箍筋相同，但间距不宜大于150mm
◆ 腰筋设置：
1. 连梁范围内，墙体的水平分布筋应作为连梁的腰筋拉通连续配置
(一般情况下，连梁腰筋即为墙体水平分布筋)
2. 连梁截面高度大于700mm时，两侧腰筋的直径不小于10mm，间距不应大于200mm
3. 连梁跨高比不大于2.5时，两侧腰筋的面积配筋率不应小于0.3%
4. 腰筋置于连梁箍筋的外侧(00G101)
◆
一、二级抗震，且连梁跨高比≤
2、墙厚≥200时，连梁内除普通箍筋外，宜另设斜向交叉构造钢筋(《抗震规范》6.4.10)，其直径不小于12mm，斜筋应按受拉钢筋的锚固长度要求锚入墙内
开洞、错洞
◆ 当剪力墙面开有各边长小于800mm的非连续小洞口，且整体计算中不考虑其影响时，洞口四周可不另设加强钢筋，应将被洞口截断的墙内分布钢筋分别集中配置在洞口四边，且钢筋直径不应小于12mm
◆ 剪力墙面内边长小于300mm的洞口要按要求预留
◆ 穿过连梁的管道宜预埋套管，洞口上下的有效高度 ≥ ，且洞口处宜补强钢筋，单侧补强≥2φ14
◆ 连梁被洞口削弱的截面应进行承载力验算
◆ 楼板开大洞削弱后，如下措施予以加强：
1. 加厚洞口附近楼板，提高楼板配筋率，双层双向布筋，加配斜向钢筋
2. 洞口边缘设边梁、暗梁
3. 楼板洞口角部配置斜向钢筋
短肢剪力墙特殊规定
◆ 定义：墙肢截面高度与厚度之比为5～8
◆ 截面厚度不小于200mm
◆ 最大适用高度应比一般剪力墙结构的规定值适当降低，且不应大于100m(7度抗震)和60m(8度抗震)
◆ 短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜大于总力矩的50%
◆ 抗震等级应比一般剪力墙提高一级采用
◆
7、8度抗震时，宜设置翼缘，且一字形短肢墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁
◆ 不应适用于B级高度和9度抗震的A级高度
楼盖
◆ 高度超过50m时，宜采用现浇楼盖
◆ 现浇楼盖砼强度宜在C20～C40之间，板厚可按跨度的1/35～1/45采用
施工图绘制
◆ 地上和地下部分，剪力墙的水平分布筋均在竖向分布筋之外侧
◆ 洞口错开时，宜将连梁锚入暗柱内，形成暗框架
◆ 设计说明：
1. 剪力墙的底部加强区的范围
2. 剪力墙的拉筋为φ6@600，底部加强区为φ6@400
3. 转角窗(阳台)的窗下填充墙，在转角处设置构造柱，并增设水平配筋腰带与两侧剪力墙端连接，构造柱配筋按框架柱构造要求
他山之石
◆ 应避免将大梁穿过较大房间，住宅中严禁梁穿房间
◆ 设有转角窗(阳台)的高层住宅剪力墙结构不宜再设置跃层单元
◆ B级高度和9级抗震的A级高度的高层建筑在角部剪力墙体上开设转角窗(阳台)应慎重，需进行专门研究
◆ 非抗震设计和
7、
8、9度抗震设计的A级高度的高层建筑，在设置转角窗(阳台)时，宜如下处理
1. 转角处沿窗线设置挑梁并相交
2. 靠窗边的墙端暗柱配筋加强，尤其是箍筋加强，必要时暗柱可按约束边缘构件配筋，或在建筑允许的情况下，靠窗边的墙端设端(壁)柱
3. 板内设斜向暗梁(或直接设斜向拉结筋)，以连接窗边两墙体， 或在建筑允许的情况下，直接设斜向连梁
4. 将该房间的楼板加厚，双向双层配筋加强
5. 转角窗窗下墙体设置构造柱，并增设水平配筋腰带与两侧构造柱连接
6. 窗边两道墙体应尽量避免一字形墙、短肢墙，并控制轴压比
◆ 长宽比小于2的连梁的受剪承载力较低，宜避免采用
说明：除“他山之石”外，未注明之规定，均出自于《高规》
浅析高层住宅入口大堂设计
摘要：当前，随着我国国民经济的快速发展，人们对于住宅人性化与舒适化要求也在逐渐提高，一些学者和专家对住宅户型的设计立面形象进行了大量研究，然而对于住宅的入口研究却不够重视，住宅入口在作为室内外空间的连接上起着重要的过渡作用。是人们在进入该建筑时首先感受到的空间，住宅入口大堂的设计是否合理，会直接影响到人们对于该建筑物的第一印象，所以，对其进行研究有很大现实的意义。
关键词：高层住宅;入口大堂;设计
社会经济的飞速发展，使人们对于居住的生活质量和环境也有了越来越高的追求。对于住房要求从传统的实用型逐渐转向个性化和舒适化的精神追求。目前，随着房地产事业开发的日益成熟，人们对于高层住宅认识也有了新的标准，住宅入口的空间形式往往会受到诸多因素的影响和制约，本文将针对高层住宅入口的大堂设计进行分析和总结，来设计出功能合理的入口空间。
一、高层住宅入口大堂设计的意义
随着人们经济生活水平的不断提高，高层住宅入口的空间特性也发生着巨大的变化，从以往最简单的来满足室内外空间的过渡功能，到开始逐渐转化为以安全性标志为引导的舒适性复合型的多功能空间。对于高层单元的住宅来说，开发商对于其无论是外部环境还是本身的建筑定位均较高，高层建筑入口的大堂设计也不例外，越来越受到很大的重视。住宅入口形态有多种多样，但设计的风格应该和整体的建筑风格相协调，其自身的形式也要与结构的逻辑完美统一，住宅建设已经是城市化进程重要的组成部分，诚实的进行装饰来满足人们不同的现实需求。
二、入口和门厅空间的主要功能
1.提供了多层次交往空间，有人存在的地方，无论是建筑物内，在城市的中心，在居住小区，还是在娱乐场所，人们的活动总是在吸引一些人，入口空间因其过渡性和开放性的特点，与它相邻空间形成了互相渗透的“灰空间”，并且具有一定适宜交往的尺度，对各住户间的交流活动都有着积极的影响。
2.提供了交通与集散的空间。空间内用来设置电梯厅，楼梯间出入口以及相应交通性的走道空间，是居民到达不同楼层中心的交通枢纽。
3.提供了便民的服务空间。入口内的门厅设计提供的附属功能主要包括：停留休憩，娱乐活动，垃圾的收集，信报箱以及安全防卫的措施，小型车辆的停放等等，为居民的生活提供了多方面的便利条件。
4.提供生态化公共空间。居民可以在这个范围的空间引入盆景，以及一些花卉等自然的因素，创造舒适的宜人居住环境。
三、常见住宅入口大堂设计分类
(一)利用架空做大堂
住宅建筑设计普遍使用架空层这一设计，并越来越受到开发商和购房者的关注，因为购房者在买房时大多不愿意住1楼，这部分空间很难利用。架空层能够增加整个小区特别是高层小区的通透度，增加绿化面积，为小区的业主提供更多的公共交流空间，并且部分架空层不计入容积率，有利于营销，所以从开发商角度来说还是很愿意做的，从建筑角度来说，政府是鼓励开发商多建架空层的。 架空层(建筑规范中名词解释)：
建筑物中仅以结构体作为支撑、无围合外墙的开敞空间层。 根据规范架空层做大堂可以分为两种情况：一种是直接围合式，也就是在建楼时就将大堂里的休息区、信箱等部分直接围合起来，统一装修完成。
另一种是发展商为了节省面积在先期报建测绘时只将电梯、楼梯间等部分围合，整体装修，等报建完成后用钢化玻璃或者别的材质将一部分架空层围绕合做成大堂的公共休息等空间，从而达到了提高得房率的目的。
(二)商业和住宅混合式大堂
目前很多楼盘项目都比较注重商业的配套，并且会在自己的项目中设计一层或二层的商业。主要是将商业放在最下层，住宅则选用整体架空或局部架空的方式盖在商业上面。这样既能达到居民日后所需的生活便利的目的，也能提高楼盘的商业价值。
当商业与住宅混合存在时，大堂的设计类型大概分为三种： 第一种是规划中着重打造大型商业，底层商业面积规模很大，住宅架空层整体架在商业之上，选择将住宅整体抬高的方法，这样有利于将商业整体贯通，形成商业片区，聚集人气，渐接提高了楼盘商品价值。大堂则设在住宅与商业间的架空层中。
第二种是住宅部分架空，另一部分则直接坐落于商业之上。大堂是通过将架空部分进行围合完成。同样进入大堂需要先进入小区内部。此种设计方式主要是针对商业为中小型时，或者是街铺式形式存在的情况。
第三种是住宅直接坐落在商业之上，住宅楼不设架空层，此种住宅大堂必须设置在商业中，大堂出入口可以选择设在沿街边，反之亦可。这种设计方式主要是用在地价较高，地块小且用地比较紧张的的楼盘中。
(三)双大堂物业
有车一族往往直接经过地下车库出入整幢楼宇，较少经过一楼大堂。而“地下通道”的品质却一直以来难以让人满意，灯光灰暗、水泥地、石灰墙，简陋的装修让人感觉分外冰冷，体会不到一点归家的感觉。采用了双入户大堂的设计，充分利用车库的地下空间，改变了普通住宅车库空洞冰冷的面貌，采用五星级标准为业主打造尊贵车库入户大堂，让住户从社区入口进入到住所的每一处，都是充满着豪宅应有配置和点缀，让住户从车库开始感受归家的温暖。 四 .入口大堂设计要点 1.1首层大堂入口：
1.1.1入口应设室外台阶和无障碍坡道; 1.1.2室外台阶宽度宜取300mm;
1.1.3大堂门廊处室外地面标高一般为 -0.3 m; 1.1.4入口门廊处无障碍坡道应设扶手。 1.2首层大堂电子防盗门宽宜≥2000 mm。
1.3高层住宅首层大堂应与首层电梯厅直接连通，不宜从首层大堂经过道拐弯进入首层电梯厅。
1.418层及以上高层住宅大堂面积宜≥15㎡。
1.5所有在大堂顶部通过的设备管尽量靠墙600mm以内及板底下400mm以内完成。
1.6大堂内不宜有凸柱，顶部梁不宜穿越大堂，以保持大堂空间完整;特殊情况须设梁时，梁宽尽量做大，高度尽量做小。 1.7信报箱位置：首层架空的：大堂外设信报箱间; 首层不架空的： 有条件的优先考虑设信报箱间; 其次可设置在门廊。 以下为信报箱布置参考：
(1)单个箱体规格：245×150mm(仅作参考，具体以当地邮政部门要求为准)。
(2)一列不超过8个; (3)顶部高度不超过 1700 mm; (4)信报箱底部离地600mm。
1.8首层大堂两侧、电梯间电梯门正对的墙面，需考虑装修造型处理的需要。
1.9消防电梯集水井有条件的设于楼梯间。 1.10 可视对讲室外机设置： 1.11首层住户大堂外应设可视对讲室外主机，优先设置在大堂门右侧。
1.12 首层大堂设备(水、电)管井门均选用隐型防火门。 1.13 首层大堂消火栓：
(1) 不宜设置在大堂两侧及电梯门正对的墙面，以便装修做造型处理。
(2) 消火栓不宜靠电梯或电房墙面设置，宜靠近水管井道。 总结：
虽然高层住宅不是最适合人类生活居住的环境，但它却是我国在人多地少的国情下，用来解决城市的住宅问题比较现实有效的途径，目前在我国已经大量的存在，并且在未来的发展中还将继续的发展和长存下去。面对这一现实，我们必须积极的探索和解决高层住宅的弊端，并对各种可能性进行研究和探索，舒适与便利的居住方式，两者之间的结合，也是高层住宅未来的一个发展方向。作为设计师，应该在实践过程中不断的研究探索，设计出既节约面积又功能合理，美观大方，简约的入口空间，力争寻求居住空间质量和经济效益双赢的平衡点。
摘要
：我国经济的发展，土地资源的紧缺使得高层住宅成为现今住宅的主要形式。内部公共空间是高层住宅的组成部分，对高层设计和环境有着重要的影响，尤其是我国对住宅的要求也逐渐向“舒适型”转变。但就现在的情况来看，对内部公共空间的设计还常常被忽略。文章对高层建筑公共空间设计进行研究，得出有效的设计方案。
关键词
：高层住宅;公共空间设计;方案
高层住宅内部空间是由住户套型空间和公共空间两部分组成的。而内部公共空间在住宅中所占的面积很大，高层住宅设计的好坏也与这一部分有着重要的关系。所以，高层住宅内部公共空间的设计对提高整个建筑的质量、住宅的舒适性、人性化的氛围有着现实意义。
1高层住宅内部公共空间现状
高层住宅内部公共空间是进行人际交往，邻里互动和社区活动的一种公共空间形式。对室内外的联系具有重要、多样和经济性的作用，并且对高层建筑的消防安全等方面也有重要的意义。但目前的公共交往空间由于高层建筑的竖向叠加的形式，加强了居民的隐私性的同时也减少了居民交流的机会。而且高层住宅为了达到最大的经济效益，导致了交通空间的有限，减少了居民停留的时间，阻碍了居民间的交往接触和公共环境的良好氛围形成。同时，高层住宅容纳了更多的居民，由于自身的文化、心理等环境的不同，也降低了交往的可能。
2高层住宅内部空间的设计原则和方案
2.1设计原则
在对高层住宅进行设计时从人性化和生态化两方面设计。高层住宅的公共交往空间的人性化设计主要就是针对不同的对象和环境进行塑造。如可以根据高层居民的年龄特点，为老年人设计安静休闲的空间，儿童设计符合童趣的主体区域，并为家长设计座椅。生态化设计主要是针对住宅绿化程度，例如在各个区域增加绿植，改变空间的空气质量，或者在屋顶设计绿化区域，达到绿化和节能的效果。
2.2设计方案
在掌握高层住宅的内部公共空间的情况和设计原则后，对内部公共空间进行立体多层次的设计，在竖向空间里分解承载的密度，将人性化和生态化的原则充分应用。
(1)架空底层设计。底层架空是对连接室内和室外的空间进行设计，使其具有水平空间的透明性和竖向交通的便捷性。在设计底层架空空间时要注重底层空间的多样性和对界面的处理。首先，体现底层空间的多样性，因为其顶部有覆盖结构，避免了天气等因素的影响，在具体的设计过程中可以布置停车报亭或者报箱、垃圾回收桶、书报亭电话亭等基础设施，既减少了对外部空间的占用，也方便了居民的使用。在布置底层架空空间时，也要引进绿化，座椅灯柱、绿色植物、招牌等设施，使人能够感受到室内的整洁和室外的空气，集合使用价值和观赏价值于一体。其次，对底层空间的界面处理，利用地面材料和图案的改变对空间进行视觉上上分隔，除了使用防滑材质外，可以铺设卵石等地砖。通过不同的地面材料对空间的功能区进行分割，如结合儿童游戏器材，形成儿童游乐场等。最好在对墙面进行喷涂时采用明亮的颜色或壁纸，提高整个空间的光亮，安装灯具以方便居民的夜间娱乐活动，主要可以选用荧光灯等光源。另外，采用园林化的装修手段，集合环境理念和小区风格采用低植被，增加灯柱和流水等元素进行美化。
(2)门厅入口设计。门厅是整个高层建筑的入口，底层入口门厅更是集合了多种功能，在设计时要依据不同的形式进行具体的设计。如在北方，门厅就不适合朝向北面，并且若是朝向北面也不宜过大，而在南方朝向则不受限。在进行设计时要从以下几点出发：①在设计时要满足居民的各种生活需求，设置简单鲜明的门牌指示，方便居民进出和使用信箱等设施;②要创造有利于居民交流的场所，在局部铺设地毯，并设计座椅，保证空间的视野开阔;③增强对单元的识别度，通过不同的颜色和铺筑形式与其他的单元进行区分，重视个性化的设计。
(3)楼梯和电梯间设计。因为高层住宅的紧密性和方便性，通常在建设时都将楼梯间和电梯间进行结合。但这一部分除了要满足了交通的方便，更要重视满足安全维护和空间结构整齐的要求。因此，要在有限的空间内对设备进行布置，如在墙面上布置采光窗户、垃圾暂存间等。同时也要对侯梯厅进行设计，适当的增加座椅和简单的装饰都可以减缓等待的焦虑情绪。对电梯的设计也要突破原有的箱式结构，可以在电梯的内部播放音乐、天气警示和张贴画报等，让居民在乘坐电梯时有事可做。也要对楼梯间加大重视，改变原有的狭小风格，可以和其他的公共空间进行结合，并增加空间的采光度和监控设备，避免犯罪事件的发生。
(4)屋顶平台设计。利用高层住宅的屋顶内部公共空间可以开拓居民的活动空间，享受视野开阔、阳光充足的环境。由于屋顶的高度特征，可以避免不必要的麻烦，增加使用的高效性。首先，可以将屋顶设计成为居民的各种休闲娱乐场所，如游泳池、老年活动场所、网球场或者健身场所;其次，可以对屋顶进行绿化，将生态理念进行应用，一般在进行屋顶绿化时要达到50%的绿化面积。由于屋顶绿化占据的面积比较大，就要对屋顶上的设施进行细化的装饰和区域细分，如在给活动场所增加遮挡设施或对活动场所的布置面积进行适当的调整。更要对屋顶的围栏和地面铺筑，进行加固保证屋顶的安全。
(5)公共设施设置。内部公共空间的设计要符合两个设计原则，在设置相关的公共设施时，例如管理室、商店等设施，是为了方便居民的生活，因此在设置公共设施时要注意，建造商店等店铺时要合理的进行位置选择和装饰，在布置提示板或书报亭等设备时，要合理的利用空间，减少空间浪费和拥挤。同时，要按照高层住宅的风格选择合适的公共设施，避免出现设施的重复。在选择时对质量也要作出要求，避免设施的使用时间过短，造成资金浪费。
3结束语
对高层住宅的要求已经由经济效益转变为对人文的需求，因此就需要对内部的公共空间进行合理的设计，如丰富入口门厅、增加公共设施、对屋顶进行合理的建造以及增加绿化等具体措施，都可以对这一部分空间做到合理的使用，方便居民的生活，提高住户的生活质量和住宅的人文气息。
参考文献：
[1]杨华.深圳某超高层住宅设计及分析[J].住宅与房地产,2015,(25):82-83.
[2]赵国,崔涛.高层住宅结构设计中的问题探讨[J].住宅与房地产,2016,(18):63.
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