多层住宅结构设计大全11篇
时间：2023-08-23 16:36:27
多层住宅结构设计篇（1）
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
多层住宅结构设计篇（2）
关键词：轻钢结构；设计应用；现状；问题；发展
1 当前我国发展轻钢住宅的现状
到目前为止，轻型钢结构在我国已有20年的发展史，尽管说起步不是非常晚，但是，因受经济、技术、思想意识等的影响，从而阻碍了轻型钢住宅的顺利发展，现如今，利用轻型钢结构的住宅所占的比例仅有5%。
近年来，我国加大了对轻型钢结构住宅建设的指导与支持，因此，轻型钢结构住宅技术发展越来越快，完全具有发展轻型钢结构住宅的基础。和传统的住宅施工相比，工期大大缩短了，同时抗震性增强了，减少了烧砖对土地资源的破坏。
现如今，我国钢结构的年终总产值是600亿元，并且每年都在以25%的速度持续增长。虽然我国钢铁的总产量位居世界前列，但是，钢材在建筑行业使用的比例却远远低于西方国家。
2 建造多层轻钢结构住宅的好处
2.1 不仅自重较轻，而且抗震性能非常好
选用高效、轻型、薄质材料，那么构件截面的性能较好，而且，承载能力较大，刚度大、抗震性能良好。除此之外，还可以节省很多的建筑材料，降低运输与安装费用。由此看来，对于那些地质条件较差、不方便运输的地区，其优越性非常的明显。
2.2 造型简洁、净使用面积增大
因钢材的强度较强，所以，能够提供更大的柱网布置，如果充分考虑楼板的组合作用，那么要尽量使用组合梁，因为这样能够增加净高。可以说，轻型钢结构住宅比较开放，所以，为设计师提供更大的设计空间，同时又为用户提供了更多分隔室内空间的可能。
2.3 安装方便，工期较短
和传统住宅建设相比，轻型钢结构的安装非常方便，这样一来，工期也会大大缩短。同时，确保了轻型钢结构的质量符合国家相应的质量标准要求。
2.4 建设速度较快，建筑质量大大提高
轻型钢结构在生产与使用过程中，其原材料和能源消耗都非常少，相应的阐述的垃圾、噪音等有就很少，是一种绿色环保结构，有很强的重复性与可循环性。
3 轻钢结构住宅存在的诸多问题
3.1 缺少完善的钢结构住宅规范要求
现如今，我国的建筑标准规范都是根据近几十年来所使用的结构体系来编制的，可以说，规范中并没有涉及到轻型钢结构住宅体系的规定，因此，有些设计指标并不能满足现有的规范要求。有条文规定，我们现在不使用2毫米及以下的钢材制作承重结构，而国外使用的壁厚为0.8—1.6毫米的轻型钢材，在我国并没有对此结构体系的受力情况、安全性等的理论依据，同时，也没有与之相对应的实验数据，那么，当前我国并没有对轻型钢结构住宅体系有明确的规范要求。此种和规范要求不衔接的情况，导致轻型钢结构在工程建设与竣工验收等阶段，都会遇到更多的问题。
3.2 设计观念比较落后
在我国，传统的混凝土建筑都是首先进行建筑设计，然后进行接结构设计的模式来设计。然而，轻型钢结构建筑因建筑材料的性能，再加上，先进的设计技术，因此，可以将轻型钢结构实现一体化设计，也就是说，共同完成建筑设计和结构设计。现如今，国外的轻型钢结构都是根据这一设计理念设计的，但是，在我国很多轻型钢结构建设企业仍然在按照传统的建筑设计理念来设计。如果按照传统的设计理念来设计轻型钢结构，那么不仅在结构上难以表现建筑风格，而且也破坏了轻型钢结构的原有建筑特色。
3.3 保温与节能问题没有得到解决
由于钢质材料的传热系数较大，而且热量散热又非常快，极易出现冷桥，所以，建筑保温与节能成为轻型钢结构住宅所要解决的首要问题。和传统的混凝土建筑住宅的保温方法一样，轻型钢结构的保温也有内保温与外保温两种方法。外保温指的是要在墙柱中填充大量玻璃纤维，与此同时，在墙外侧粘贴一层保温材料，这样一来，便阻断了墙柱到外墙板的热桥。内保温指的是在外墙内表面层中加入保温层，在加入石膏板，这样，便形成了一硬质面层。不管采用的是内保温方法还是外保温方法都会大大提高墙体的保温性。
3.4 建筑防火问题
由于钢质材料耐火性能较差，因此，对轻型钢结构材料应该进行抗火设计，或者是采用防火措施加以保护。当前最常见的防火措施有：涂防火涂料法、隔离法、包裹法、膨胀漆覆盖法四种。利用上述四种方法之一，都能使刚才的抗火时间达到两个小时。然而，对于轻型钢结构来说，最主要的是防火技术的应用，其具体的做法是：在墙的两侧和楼板部位贴防火石膏板，其最大的防火时间为1小时。除此之外，墙柱间填充的玻璃纤维也具有防火的作用。
3.5 建筑的隔音效果差
现如今，建筑的隔音问题成为了当今社会关注的焦点问题。其声音的传播主要有两种形式，即空气传播与固体传播。根据我国的相关规定，其建筑的最低隔音标准是40分贝。然而，在轻型钢结构住宅中，在内外墙之间填充足量的玻璃棉，这样一来，便阻断了空气传播；采用有效切槽的构造，能够降低楼层的固体声传播。
4 未来轻钢结构住宅发展的方向
4.1 建造一些试验工程，引进先进的生产技术
假设没有足够的建造量，那么我们也不能编制出一套完善的轻型钢结构规范，如果没有相应的技术规范要求，那么此技术就不会非常顺利的发展下去。尽管我们通常都会重点强调严格执行相应的规范要求，但是，技术标准与规范的发展都远远落后其技术的发展。所以，必须要建造一批试验工程，只有这样，才能更好的发展此技术。
4.2 进一步完善轻钢结构住宅的规范要求
现如今，因我国轻型钢结构的标准体系、技术条件等存在一定的差异，甚至其管理方法与部门分工都有很大的不同，使轻型钢结构难以发展。现如今，我国建设的科研单位、高等学校。企业等一同编制轻型钢结构的规范要求，待颁布标准后，将很快改变无技术标准可依的局面。
5 结语
总而言之，轻型钢结构在我国仍然处于发展阶段，目前还有很多的问题需要我们进行研究和解决，而轻型钢结构体系完全符合我国的发展要求，特别是对建设小康社会，有较好的发展前景。近几年，在我国发展非常迅速的轻型钢结构住宅是我国建筑住宅研究和发展的主要方向。但是，因此结构的设计方法、结构、经济指标等设计人员都不是非常的熟悉，所以，只有建设更多的轻型住宅示范楼才可以制定出相应的技术规范要求，才能使此技术顺利的发展下去。
参考文献
[1]翟红.我国门式刚架轻型房屋钢结构的发展概况[J].科教导刊,2011(33).
多层住宅结构设计篇（3）
前言:
近年来，由于土地资源不可再生，建设部已下令禁止使用传统的粘土砖，同时，我国目前的钢产量已高达1.7亿吨，严重供过于求的状况已迫使钢铁企业不得不另辟蹊径，为了建筑业和钢铁业找到了新的出路，我国在已有的建筑体系上引进了国外已经成熟的钢结构住宅建筑体系，多层钢结构住宅是钢结构住宅产业化推广的重要组成部分，也是今后多层住宅发展的主要方向。钢结构住宅建筑的优点主要有：大大节约施工时间，施工不受季节影响；增大住宅空间使用面积；减少建筑垃圾和环境污染，建筑材料可重复利用；拉动其他新型建材行业的发展；抗震性能好；使用中易于改造、灵活方便；给人带来舒适感等等。
一、多层钢结构住宅结构体系选型
钢结构体系的型式有多种，但应用于住宅的卡要可分为钢框架体系钢支撑框架体系，钢框架-混凝士剪力墙体系 钢框架-核心筒，错列桁架钢结构等。
根据已建的钢结构住宅工程 对钢结构住宅的结构体系做一个简单的定性比较（见表1）。根据表1对多层钢结构住宅结构体系比较分析，可以明确地得出各钢结构体系的优缺点。从表1可知，错列桁架钢结构经济性高，开间及跨度大，比较适于作为多层钢结构住宅的结构体系，但建筑设计应与结构设计交互设计，以避免桁架对建筑平面设计的影响。
表1 多层钢结构住宅结构体系性能比较
错列桁架 好 低 复杂、快 抗侧能力好、 桁架对住宅建筑平面设计有影响
二、钢结构住宅楼盖结构分析
楼板的合理选择关系到整个结构的安全性、经济性，降低楼板的造价和减轻自重对整个建筑物至关重要。目前钢结构住宅工程中常用的楼板主要有三种形式：压型钢板-混凝土组合楼板；现浇混凝土楼板；预应力空心板叠合楼板。通过表格对上述三种楼盖进行综合比较 见表2：
表2 多层钢结构住宅常用楼板类型综合比较
造价 较低 较高 低
由表2可知 预应力空心板叠合楼板比较适于作为钢结构住宅楼盖 这种楼盖不仅装配化程度高、施工效率高、自重轻、用钢量少和造价低，而且跨度较大，整体性及抗震性能都不比现浇楼盖差。
三、多层钢结构住宅结构分析与设计
3．1 工程概况
某住宅工程6层，层高2.8m。建筑高度17.1m,建筑面积2858 m2，建筑标准层平面如图1所示。在一个住宅单元中,进深尺寸较大,除楼梯间、厨房、卫生间相对固定外。其余的厅、居室、贮藏室等均可按住户的意愿自行安排、灵活分隔组合。墙体选用蒸压加气混凝土墙板。建筑抗震设防烈度Ⅷ度 设计地震分组为第一组 设计基本地震加速度为0.2g 建筑结构安全等级为二级，建筑的抗震设防分类为丙类。基本风压0.60kN／m2,地面粗糙度B类。基本雪压O.80kN／m2,屋面活荷载0．5kN／m2。
3．2 结构分析与设计
结构体系：根据上文分析及工程概况，该工程选择交错桁架钢结构和钢框架结构体系。灵活分隔部分采用错列桁架钢结构，该结构利用柱子、平面桁架和楼板组成空问抗侧力体系．具有住宅布置灵活、结构自重轻和造价低的特点。是一种经济、实用、高效的新型结构体系：固定部分(厨房、卫生间和楼梯间)采用钢框架结构。桁架腹杆采用混合型桁架，这种桁架的抗侧性能优于空腹桁架．抗震性能优于实腹桁架。桁架布置见图2。
图2 桁架布置
结构布置：住宅的开问和进深较大，由上文分析并综合比较而选用预制预应力空心板叠合楼板。采用预制预应力空心板叠合板后结构布置采用简单梁格方式，取消用钢量较大的次梁。简单梁格布置不仅可以降低结构用钢量，而且可以增大建筑有效净空并取消吊顶。预制预应力空心板叠合板通过与钢粱组合作用(布置栓钉和后浇叠合层)进一步降低结构用钢量。叠合板总厚度为200mm 其中预制预应力空心板厚度150mm，现浇叠合层厚50mm。结构平面布置见图3。
构件设计：交错桁架结构中多数构件的内力以轴力为主，而且体系的抗侧刚度很大 一般以强度或稳定设计来控制构件截面，比较适合采用高强度钢材，因此该工程梁、柱、弦杆、腹杆均采用Q345钢。交错桁架结构中柱采用直径为400mm．壁厚为l6mm钢管混凝土柱．混凝土采用C60；弦杆采用HW200x200x8x12：纵向框架梁为HM294x200xSx12：直腹杆为等边角钢组合L100xl0；斜腹杆为等边角钢组合L125x8。框架结构中柱采用直径为300mm．壁厚为10mm的钢管混凝土柱，混凝土采用C60：粱采用HN25O×125×6×9。
结构分析：计算结果表明．水平荷载作用参与组合的工况对设计起控制作用。构件强度和稳定应力比控制在0．90以内 结构弹性层间位移角按照《建筑抗震设计规范》和 钢结构设计规范》的相关规定来控制。结构分析结果见表3。
节点设计：交错桁架体系采用混合型时，横向荷载的作用将通过平面桁架以轴力的形式传递给柱子．故桁架与柱子的连接按铰接设计。此时，桁架上、下弦杆除了要承受轴力，还要承受弯矩．按照连续压弯杆件设计．而腹杆与弦杆的节点按铰接设计，忽略桁架腹杆次弯矩的影响。此种分析不但误差~t4d,，还能改善结构的延性和增加耗能储备。钢框架结构的梁柱节点全部为刚节点．可有效增加结构的抗侧刚度。
3．3 简单经济评价在满足各项设计指标的前提下．各构件用钢量见表4 设计方案总用钢量为85．25t(不包括楼板及基础)，单位面积用钢量为29．8kg／m2。采用钢管混凝土柱交错桁架结构。可以显著降低结构的用钢量．比其他钢结构住宅结构体系经济。
表4 构件用钢量
多层住宅结构设计篇（4）
关键词：钢结构住宅；楼板类型；综合比较
Key words: steel structure housing; slab types; comprehensive comparison
中图分类号：TU39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0068-01
0引言
钢结构住宅作为一种新型的住宅形式，是在最近20年间才开始投入实际工程中使用的。虽然钢结构在保护环境、资源合理利用、推进住宅产业化发展等方面具有绝对优势，但还存在很多限制其发展的因素，例如钢结构建筑材料价格高，加上缺乏行之有效的行业法规，几方面原因导致钢结构在普通民用建筑中难于推广应用。鉴于此，本文特以多高层钢结构住宅设计为例，选取其楼板设计为分析对象，从选择原则、类型及综合对比等方面进行了深入地比较与分析，望对钢结构应用于普通民用住宅中起到推进作用。
1多高层钢结构住宅楼板的选择原则
钢结构的基本元件是冷弯或热轧的型钢和钢板，它的承载能力高，外部尺寸小，重量轻，由于框架这种形式，建筑内部支撑少，空间布置的灵活性大。在设计中，针对结构材料和类型特征，应把握如下设计准则:
①设计中综合考虑布置梁柱的位置，特别是柱的形式、排列和柱距，应最大限度地满足居住空间灵活性的要求。②选择合理的楼盖结构跨度，既不要太大（导致板厚加大，自重增加），也不要太小（不经济）。③选择适当的位置布置结构支撑体系，以不妨碍建筑空间布局为宜，应避免设在有门窗洞口或将来住户有可能开设门窗洞口的位置。④选择适宜的钢结构类型，考虑人力、气候、原材料、工期、造价等综合因素的影响。⑤结构构件设计应尽量简化且尺寸精确，以免增加现场安装的困难和导致废料的产生。⑥选择隔声、防渗效果好的楼板体系，保障居住环境的舒适性。⑦充分考虑钢构件的防火性能以及因此而产生的费用。
2多高层钢结构住宅楼板的类型
2.1 全现浇楼板这种楼板与混凝土结构建筑完全相同，楼板建造需支模，大量湿作业，施工现场工作量大，混凝土养护时间较长。而且因混凝土收缩、地基沉降、温度等原因，楼板易开裂，影响使用功能。但是成本低、防火性能较好、施工单位较熟悉，目前在钢结构住宅中仍有不少应用。
2.2 半预制半现浇楼板①压型钢板-现浇钢筋混凝土楼板。通过栓钉将压型钢板固定在钢梁上，作为永久性模板，同时考虑压型钢板参与部分楼板受力。现浇混凝土层整体性好，方便水、电等设备管线的敷设。由于压型钢板底部不平整，而且压型钢板外露防火性能较差，因而楼板下部需要做防火处理并加设吊顶，既增加造价又降低室内空间净高，国外一些生产企业对压型钢板进行技术改造，生产推广闭口型压型钢板作为钢结构楼层模板。该种钢承板将板波口部缩小，板面与混凝土现浇层接触面较多，而暴露在外的面积较小，因而可以不做板底防火处理，即能达到楼板防火要求。同时由于板底平整，无须吊顶，只要板底喷涂即可，保证室内有效净空。现浇混凝土若采用轻骨料混凝土，可以大大降低结构楼板自重。②预制预应力叠合现浇楼板。将工业化预制的预应力混凝土薄板与钢梁连接，上浇混凝土现浇层组成叠合板。这种叠合板同样无须模板，施工方便，且省去了压型钢板，可降低造价。楼板厚度根据跨度大小经计算确定。通常，预应力混凝土薄板厚度为0~100mm，宽度国内普遍采用900mm、1200mm两种类型，长度可达到6m。现浇混凝土板厚度为50~80mm，现浇层加强楼板整体刚度，防止预制板开裂，并可以增加楼板的隔声性能。③双向轻钢密肋组合楼盖。由钢筋或小型钢焊接的单品析架正交成的平板网架，并在网格内嵌入五面体无机玻璃钢模壳而形成双向轻钢密肋组合楼盖。施工时利用平板网架自身的强度、刚度，并配1~2点临时支撑即可完成无模板浇注混凝土作业。钢框架梁和轻钢析架被现浇混凝土包裹形成双向组合楼盖，增加了楼板的刚度。无机玻璃钢模壳高度约250mm，500~600mm见方，混凝土现浇层厚度为50~70mm，楼板总厚度较大（密肋模壳可供设备管线穿过），需要架设吊顶。④密排小桁架-现浇混凝土楼板。楼面次梁采用密排小析架替代，与现浇混凝土楼板组合作用，各类管线可从析架空腹穿过，同密肋模壳楼板一样，也需要设置吊顶。
2.3 全预制楼板①压型钢板干式组合楼板。以冷弯薄壁型钢制成的大波纹压型钢板作为结构楼板骨架，结构钢梁预制为下翼缘加强加宽型，压型钢板置于结构钢梁的下翼缘上，跨度可达6m，上部钉高密度水泥刨花板，下部加一层保温隔声材料，底部防火石膏板吊顶。楼板各部件工厂预制，现场施工组装，构件采用螺栓连接，施工全过程无水化。压型钢板厚度与钢梁相同，楼板总厚度在200~400mm。总重量约为混凝土楼板的1/6。在欧洲各国使用较多，国内只有引进的小住宅采用。②预制加气混凝土楼板。预制加气混凝土楼板是以硅砂、水泥、石灰等为主要原料，内配经过防锈处理的加强钢筋，经过高温、高压、蒸气养护而成的多气孔混凝土板材。计算密度650kg/m3，是混凝土的1/4。具有质轻耐火等特点。板材由工厂预制加工，可根据设计要求定制，也可批量定型化生产。板材容许最大荷载5.0kN/m2，最大长度可达4m。现在国内已有生产厂家引进日本等国家技术设备，大量生产制作并投入使用。
3多高层钢结构住宅不同类型楼板的综合比较
多层住宅结构设计篇（5）
一.在结构设计中有效运用概念设计
建筑的概念设计在整个设计过程中起着举足轻重的作用，一幢建筑物的设计，如果没有事先经过全盘正确的概念设计，以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理，也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。从结构杭震角度出发，住宅结构设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构，都不同于以往的静力设计，必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计，否则，将会导致建筑结构设计的不合理，给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计，应对不同形式的住宅建筑，掌握各自概念设计中容易疏忽的要点：
（1）对一般多层砌住宅结构，应按建筑搞震设计规范要求做到：优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系：纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；楼梯间不宜设置在房屋和转角处；不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
（2）对钢筋砼多层结构住宅，力求做到：结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构，可以设置防震缝，把它分割成各各规则的结构单元，可以设置防震缝，把它分割成各自规则的结构单元，结构布置以少设缝为宜，一量设缝，则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一；框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置，以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力；框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态，除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外，还需采取措施，保证楼、屋盖的整体性及其于抗震墙的可靠连接。
二.从结构设计上预防构件开裂破坏的危害
预防或减少不均匀沉降的危害，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础方面加以控制。诸如：避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置；避免立面形体变化过大；将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干单元；加强上部结构和基础的刚度；同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。应该引起重视的是：对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式，此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形成应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时，应使用不着同建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言，从经济的角度考虑，一般不愿意采用长桩的方案，但当地软土层厚度较大时，一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性，同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验，进行多方案比较，最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
三.从结构计算上满足规范要求
（1）避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、荷载折减不当、建筑物用料与实际不符，基础底板上多算或少算土重。
（2）底框砌体结构验算时就应注意：底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构，对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响，通常对底层地震剪力乘以1.2～1.5的增大系数；底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙，应采用双保险的方法，抗震墙承担全部剪力，框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时，框架不折减，搞震墙折减到弹性刚度的20%-30%；应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
（3）以电算结果的正确性不以作出合理评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算，如何对计算结果进行分析、评价，是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断，根据其正确与否，决定能否作为施工图设计的依据。
四.从构造设计上采取措施
（1）注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性，又必须满足最小配筋的要求。
（2）严格按照规范要求，保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度，材料选用也必须满足强度要求。
（3）为了防止屋面温度力引起的墙体开裂，必须采取有效的通风融热措施。
（4）按抗震构造要求设置的构造柱，应在整个建筑物高度内上下对准贯通，上至女儿墙压顶，下至浅于500mm基础圈梁，或伸入室外地面以下500mm，构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
五.结语
多层住宅结构设计篇（6）
1 多层轻钢住宅的优点
由于我们自己的局限性的结构体系，为封闭的小开间住宅平面布局，不断地适应生活的要求不断变化的模式。与传统的住宅相比，多层住宅建筑具有明显的特点和优势，受到了越来越多人的关注。
（1）外形美观，建筑造型简洁，富有，截面尺寸小，使用的净面积的增加钢材强度高，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。
（2）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。
（3）干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。
（4）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
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，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。
（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）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
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 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
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。
5 结束语
当前我国钢结构研究已进入一个新阶段，应及时把握其发展趋势，结合我国国情，积极借鉴并吸纳国外成熟技术，注意各专业间的相互配合，促进钢结构住宅产业化发展，相信我国钢结构住宅的发展前景是美好的。
多层住宅结构设计篇（7）
随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，使人们对住宅的要求越来越高。人们对房屋的使用功能、房间组合、采光以及立面造型等提出了很高的要求，而一些传统的砖混结构根本满足不了人们对住宅的要求。目前，都是在高烈度区，进行小墙肢剪力墙多层住宅结构的设计。以下对小墙肢和连粱结构的设计作进一步地分析和探讨。
一、小墙肢剪力墙住宅的发展
本文以大理市为例，对小墙肢剪力墙住宅的发展进行分析。《建筑抗震设计规范》明确规定砌体结构房屋总高度和层数。而对于9度区，总层数不能超过4层，多层粘土砖房总高度不超过12m。而大理市原来以9度来作为抗震设防烈度，现在根据新的抗震规范，以8度来作为抗震设防烈度，其设计地震分组为第一组。随着20世纪90年代的进入，大理市的人口以及规模不断地扩大，使住宅建设迅猛地发展起来了；这样就导致城市住宅用地趋于紧张性，而传统的砖混结构住宅根本无法适应城市发展的需要。根据统计调查，砖混结构住宅在大理市的住宅建筑中占据了一定的比例(这是按照面积计算的)。而超过抗震规范对砖混结构房屋的相应规定是小墙肢剪力墙多层住宅的层数与建筑高宽比。用部分墙段改为现浇钢筋泥凝土承重墙来作为它的结构形式，剩下的部分用砖改以及用其它的轻质来填充墙。小墙肢剪力墙不会受多层砖房总层数以及高度的抗震规范的限制，从而使框架结构住宅中方形框架柱突出墙面对室内布置的影响得到了避免。因此，在大理市住宅建设中，小墙肢剪力墙结构受到了高度地重视，并能够广泛地应用到住宅建设中。
二、小墙肢剪力墙用钢筋混凝土对住宅结构的设计
一些平面小开 、小进深、层高较低等是小墙肢剪力墙结构多层住宅的最大特点，钢筋混凝土小墙肢用窗间墙和部分纵横墙进行布置，并使楼屋面刚性板能够相连，这是由连粱和现浇钢筋混凝土来进行的，使小墙肢梁承重体系得以形成。通过一些工程设计来说明，小墙肢和连粱的设计能够合理地解决，并使建筑抗震设计规范的要求得以满足。
1、对墙肢结构进行设计。布置小墙肢剪力墙，要根据抗震设计的要求，把窗间
墙、楼梯间以及房间四角等布置成一字形以及十字形墙段，使各个结构平面主轴方向均匀、对称的布置好；这样使各墙肢肢长不用相差太大，从而使结构扭转得以减少。要接近各墙肢刚度，必须在水平地震保证作用的情况下进行，这样使墙肢受力均匀，也使个别长墙肢由于内力太大而导致设计超筋在竖向，从而使竖向刚度从下到上逐渐地减小，这都是由于混凝土强度以及墙厚的变化而造成的。因此，各墙肢之间的连系粱以及承担填充墙与楼面板荷载的主次梁的跨度不要超过
5m，这是墙肛布置所要做到的。如果对墙肢设置中间进行调整要超过5m才可以这样做。对于墙肢厚度来说，要与当地气候条件以及填充墙材料规格相结合。填充墙在连粱和主次梁上。而各墙肢刚度以及墙肢总量对小墙肢剪力墙结构抗侧移刚度起决定作用。造成结构刚度小、位移偏大，这都是由于墙肢太短以及墙壁率太小而引起的，这就给承载力、稳定性以及正常使用造成一定地影响。如果刚度偏大，地震反应大，会造成浪费。而对于9度区5到7层的住宅，要确定好墙肢长度并按以下原则进行。第一，要有足够的抗侧力刚度井，使各个独立墙肢得以保证，并与异形柱区别开来。第二，在水平地震作用的情况下，要让墙肢得以保证，并使它具有足够的延性，从而使墙肢高宽比得以避免。框剪结构与小墙肢剪力墙结构水平位移特征相类似，虽然它底部最小，中间较大，但是其顶部次之。在一些实际工程设计中，都与抗震规范的框架相符合。
2、对连梁进行结构设计。由连系梁连接在同一轴线上的各墙肢，使联肢墙得以形成，并导致墙肢的约束条件得以增加，从而使墙肢和结构的抗震性能以及连粱刚度的变化能够进一步地提高。这样使结构的总体抗侧移刚度受到直接地影响。对连粱截面和配置钢筋选择要合理，使结构的抗震能力能够进一步地提高。对于
连粱设计来说，要遵循以下原则:（1)对连梁剪切破坏要避免，即使破坏也要从弯曲进行破坏，使强剪弱弯要求的设计得以满足。（2)根据“强柱弱粱”延性的设计原则，从而使小墙肢剪力墙结构设计为“强墙肢弱连梁”的延性结构。这样能够使连粱有较好的延性以及适宜的刚度得以保证。对小墙肢剪力墙进行综合的考虑，从墙肢布置原则以及连梁跨度角度出发，而连粱截面的高度为300～500，这是结合实际进行取数的。按照住宅的工程为例，其底层层高3600，在这相同的条件下，使各墙肢间连粱截面高度得以改变。随着连梁刚度的增大而增大，从而使连梁和墙肢内力也随之增大起来。如果构件的配筋量增加了，会造成一定地浪费。因此，窗下墙的连粱不适合在多层住宅中使用，这样使刚度很大的剪切块产生，就不利于抗震的设计。在工程实际设计中，住宅建筑在9度区5～7层中，要选择即合理又经济的连梁截面的高度。如果刚度较小的连梁截面，就称作为弱连粱。
3、对连梁在地震中设计的建议。一般来说，连梁在小震作用下，使结构弹性强度和位移角能够符合规范要求，并得以满足。因此，在小震作用下，假如连梁的强度没有得到更好地保证，那么，对于大震下的连梁来说，其性能能够满足它的目标。目前，根据软件的弹塑性变形验算方法来计算，只体现构件抗弯的塑性铰部分，并没有使大震下构件的抗剪强度以及弹塑性工作要求得到反映，就单单地以大震下的层间位移角来满足要求，并使大震下的工作性能误认为具有保证性。这样通过截面验算的方法来使连梁在中震和大震下的抗剪工作性能得以保证。
4、墙肢与连梁截面设计以及构造的建议。对于其建议从原则上来说，要遵循抗震规范的要求，要与墙肢短的特点相结合，并调整墙肢端暗柱配筋以及改进水平抗剪配筋，从而使安全经济能够达成又是施工的最终目的所在。经过对结构抗震等级的确定，使地震作用效廊得以调整，也使墙肢腹板水平分布钢筋能够计算出来。但在设计中，用设端暗柱，并根据设计配筋率使腹板竖向分布能够均匀的设置好，并降低施工难度以及节约钢筋；这样使混凝土墙肢的延性能够进一步地提高。当施工遇到困难时，就要调整交汇点的配筋。对交汇点的配筋调整后，要使墙肢1和墙肢2的受力钢筋配置要求得以满足。
三、结论
随着社会主义经济的发展，住宅建筑结构设计要求也随之高起来了。小墙肢剪力墙结构结合墙肢短以及交汇点多等特点更适合建造多层住宅，并在高烈度区更值得应用和推广，也便于住宅结构的设计及施工。
参考文献：
多层住宅结构设计篇（8）
Abstract: the engineering accident of multi-story masonry structure appear a lot, and some of the accident performance for carrying capacity is insufficient or temperature stress causes wall, beam, plate cracking, etc. This paper of multi-story masonry residential building structural design easily neglected problems are analyzed.
Keywords: multi-story masonry residential building structural design problem
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
多层砌体房屋是指由烧结普通粘土砖、烧结多孔粘土砖、混凝土小型空心砌块等砌体承重的多层房屋。通常砌体结构房屋给人们的印象多数是建筑高度不大、层数较少，层高较低、窗户较小、内部横墙较多，立面造型简单，这种印象正好说明了砌体结构的建筑特点。而多层砌体结构工程事故出现很多， 其中部分事故表现为承载能力不足或温度应力引起的墙、梁、板开裂，所以我们不能忽视其中的问题。
一、结构选型问题
结构选型即结构方案的选择，它往往直接影响建筑体型及空间，立面及平面布置等方面，是确立整体布局和建筑选型的核心环节，它需要结构工程师与建筑师密切配合，结构选型中不仅要确定整体和各个部分的结构形式，还要围绕建筑功能要求这个中心，合理布置妥善处理局部结构，在这方面，砌体结构的刚度与变形，砌体超高，结构缝作法等是结构设计中频繁出现的问题。
这就需要概念设计。所谓概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以进行精确数值分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。
所以，砌体结构选型既不能脱离静力设计，又要考虑结构的抗震，应将静动 两者紧密结合，结构选型的主要内容是楼屋盖类别和横墙间距，砌体结构静力计算的3种方案 刚性方案 弹性方案及刚弹性方案 此外还应注意以下3点：
（1）计算简图的选取要正确，符合实际情况；
（2） 荷载传递路线要简单、直接、明确；
（3）采取概念设计及构造措施 加强结构整体性，增强结构延性，从而改善结构抗震能力。
另外在地震区进行混合结构的结构布置时，不但要考虑平面形状的均衡性 还要考虑到承重横墙的均衡量，若平面形状和承重横墙布置不均衡，在水平地震力作用下，会使房屋产生扭转地震力分配亦不均匀。因此应在适当地方设置抗震缝，以保证水平荷载的传递，历次震害表明，多层砌体结构的抗震性能以横墙承重，对称布置，竖向刚度均匀为好，纵横墙混合承重，只有部分较大开间的房屋次之，纵墙承重而横墙间距较大者最差。
二、设计说明不全
设计说明不甚清楚或不完整，多数情况下，对建筑、结构设计有关事项进行了交待，而对施工工艺、施工顺序、验收标准和相关专业配合的注意事项未作必要的说明，导致施工过程随意，影响工程质量。
另外，平面不规则的建筑，由于平面上质量和刚度中心偏移距离较大，而在地震中产生较大的扭转变形。地震作用计算一般采用底部剪力法，此法的前提是以剪切变形为主、且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构；竖向不规则的建筑、竖向抗侧力构件不连续，将影响水平力的传递途径，引起水平力的重分配和应力集中。
所以，首先要依据GB 50068-2001《建筑结构可靠设计统一标准》，确定建筑的设计使用年限l按照GB 5001 0―2002《混凝土结构设计规范》第3．4．1条明确钢筋混凝土构件的环境类别，建筑结构的安全等级应根据GB 5003―2001《砌体结构设计规范》第4．1．4条选用。对抗震设防区的结构设计，还须参照现行国家标准GB 50223《建筑抗震设防分类标准区分建筑抗震设防类别》。为了能准确采用块体和砂浆的强度等级，应注明砌体的施工质量控制等级；为了能合理地对地基基础进行设计，应注明地基基础设计等级。
三、构造柱及墙体加筋问题
构造柱除应按规范要求，在外墙四角、楼(电)梯间四角，较大洞口两侧、大房间内外墙交接处、较大洞口两侧，所有纵横墙交接处设置以外，在8度区的砖混结构计算时，许多墙中部都应按计算要求增加构造柱，尤其是端部短墙，如图1中方框处短墙，若不增加墙中部构造柱，墙体抗力效应比只能达到0．71，抗震验算根本无法通过。但应注意到，如适当增加构造柱数量将有利于改善墙体抗力效应比，但当中部构造柱增加到一定程度时，不仅对抗力效应比提高没有帮助，反而会因为墙体截面面积减小而降低其抗震承载力，而某些部位的构造柱应整体加强，如图1中楼梯面凸出部位，外墙角部，这些在地震作用中效应较大的部位，加强措施可采用加大箍筋，提高混凝土标号，同时应增大竖向钢筋规格。计算中若增加构造柱仍无法使抗力效应大于1，则只能采取墙体加筋的方法，但设计时应注意很多问题。如计算结果仅提供配筋值，并未考虑最大最小配筋率，另外规范要求，水平灰缝厚度不得大于12mm。而钢筋上下至少应保证2 mm厚砂浆，因此水平筋根部筋直径之和不得大于8 mm。一般情况下，水平筋可取4 nm(240墙三排、370墙四排)，分布筋3mm。但设计中应尽量少采用或不采用水平配筋，而应靠尽可能调整方案、洞口大小位置来提高抗力效应比，因为在施工过程中，钢筋上下各2 nm砂浆就很难保证，而且加筋后灰缝厚度经常超过规范值，不得不返工重做，从而加大了经济成本，产生耗时耗力的效果。
图l 抗震验算结果(抗力效应比，括号内为配筋面积)
四、挑梁上墙体兼作上层挑梁底模问题
多层砌体房屋中， 每层悬挑梁单独承担本层挑廊 （或阳台） 荷载， 但在实际工程中， 设计者未加以专门说明， 施工方出于方便施工的考虑， 将挑梁上的隔墙兼作上层挑梁的底模， 致使整个上层悬挑部分形成一个整体， 其实际传力模型和设计者的初衷完全不一致， 使最底层挑梁实际承受了上面各层传来的荷载， 导致其弯剪承载能力不足。
如四川乐山某工程，7层砌体结构办公楼，由于建筑设计的需要，2―5层外挑 1.5m， 开间 3.6m， 每层挑梁截面尺寸240×360， 上部配筋3ϕ18，按分层荷载计算， 挑梁强度及刚度均满足安全使用要求，但由于施工中将挑梁上的240mm厚墙体兼作上层挑梁的底模，致使底层挑梁承受弯矩过大而开裂。
此类问题将直接导致承重挑梁的破坏， 危及结构的安全， 设计时应予以特别注明， 在结构设计中应将隔墙改为120mm厚的后砌隔墙， 或专门说明处理方法及改变结构设计方案
五、设计中对住宅楼梯间墙体削弱的考虑
单元式住宅的楼梯间墙体，承受楼面荷载及梯梁传来的集中荷载，是房屋结构中的重要部位。由于使用功能的要求，除入户门洞外，在底层墙体中常暗设消火栓箱、配电箱、弱电传接线箱，以及在入户门旁墙体中竖向剔槽敷设强电及各种弱电管线(如电源线、可视对讲线、电话网络线、光纤、远程数据线)，另外，使用者常在装修过程中，人为对入户门旁的墙体进行改造，如暗设鞋柜等，致使该墙体受到削弱造成承载能力不足。由于使用功能的要求，该类墙体的削弱往往难以避免，且随着生活质量的提高，各种弱电线路有日益增多的趋势，在结构设计中应引起足够重视。除应与其它工种密切配合外，尚应对单元式住宅楼梯间墙体予以加强，在适当部位(如进户门旁)加设钢筋混凝土构造柱，适当加大圈梁的高度与配筋，加大底层墙体厚度等。
多层住宅结构设计篇（9）
中图分类号：TU375 文献标识码：A
引言
在框架结构设计中,不论工程简单还是复杂,其实终究是由梁、柱、板形成的基本单元组合而成，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。
多层框架房屋地基基础设计时的注意点
1)要正确地阅读和使用地质报告。熟悉勘察报告的主要内容,了解勘察结论和计算指标的可靠程度,进而判断报告中的建议对该项工程的适用性。这里,要把场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联系起来进行综合分析。
2)在满足承载力和变形的基本要求下,尽量采用比较经济的天然地基上的浅基础。地基持力层的选择应从地基基础和上部结构的整体性出发,综合考虑场地土层的分布情况及稳定性,土层的物理力学性质,建筑物的体形、结构类型和荷载性质与大小,还要考虑地下水的影响。
3)多层房屋一般采用条形基础或独立基础。一般先由地基承载力和变形确定基础底面尺寸,然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定,基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外,还要满足一些规范规定的构造要求。要注意的是,在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时,应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用;而在进行基础截面设计中,应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。
4)在地基处理时,要针对地质报告条件和水文地质条件选用合适的地基处理方法。要特别注意所选的方法必须符合土力的基本原理和重视当地的实际工程经验。
5)要有长期荷载重心和基础形心尽量相重合的概念。要有基础整体性的概念,通过增设基础连系梁和基础圈梁等措施来保证。
三、框架结构构造配筋
1、框架外挑梁配筋
由于占地面积的限制!使用功能的要求或结构上的原因，工程上常在框架的梁端设计挑梁。由于框架梁的荷载与外挑梁的实际荷载值不同，因而框架梁与外挑梁的截面尺寸会有所不同，而有的设计人员在绘图时只是将框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸了事，殊不知有些主筋根本无法伸进挑梁，这些差错一般在施工时才会暴露出来，但为时已晚，许多钢筋已截断成型，这不仅影响了施工进度，而且也造成了不必要的损失。
2、框架边柱柱顶配筋
对于框架结构的高层建筑，水平荷载对结构的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力与建筑高度的平方成正比；顶点位移与建筑高度的 4次方成正比。水平荷载是结构设
计中的控制因素。框架顶层的风荷载较大，而屋面结构荷重传给边柱的轴向总力比楼层边柱总力要小，显然柱顶有大偏心问题，顶层边柱节点出现轴向力对截面重心的偏心距大于 0.5倍的柱截面高度（e0>0.5h）。根据框架结构的构造要求，横梁上部钢筋应全部伸入柱内，且伸过横梁下边；柱内一部分钢筋伸到顶端，另一部分钢筋伸到横梁内，其根数依据计算确定且不少于2根。设计人员在图中经常容易将边柱柱角的钢筋弯入梁内，对这类问题，缺乏实践经验的工程技术人员不易立即发现，而要等施工时才会察觉。问题的症结在于柱宽大于梁宽，柱角的纵筋要完全伸入梁内是办不到的，对这种差错应引起设计人员的重视。
3、框架梁、柱箍筋配置
《建筑抗震设计规范》第6.3.3条及6.3.8条对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距都作了明确规定。根据这些规定，工程习惯上常取的梁、柱箍
筋加密区最大间距为100mm，非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序信息中通常也内定梁!柱箍筋加密区间距为100mm，由设计人员根据规范确定箍筋直径和肢数。但是，在程序内定的条件下，当框架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋时，多数情况下，非加密区箍筋间距若仍是200mm，会使梁的非加密区配箍不足。当框架梁中由于种种原因纵向钢筋超筋时，梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大2mm的原因。对于框架柱，当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm时，在某些情况下，亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm引起配箍不足。这里需要指出的是，梁!柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求，即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值，并且不乘以剪力增大系数。
住宅钢筋混凝土框架结构设计策略
优化设计的方法。在无成熟的优化设计分析软件的情况下，主要是应用小高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断地进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前普遍采用的方法。
抗震性能分析。对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个需要同时满足的条件。结合概念设计的理念，对上述两种结构体系进行对比分析，电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富余量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。
经济性比较。我们通过对3种钢筋混凝土住宅结构直接费用的计算，发现3种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费用相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费用最大，框架——剪力墙结构的单位面积直接费用最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费用比框架——剪力墙结构的单位面积直接费用高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费用高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费用比框架——剪力墙结构的单位面积直接费用高出4.9%。3种钢筋混凝土住宅结构的次要项目造价基本相同。单位面积造价框架——剪力墙结构的最小，大开间剪力墙结构的次之，短肢剪力墙结构的造价较大，3种结构体系直接费用最大相差不到45元/m2元。
结语
钢筋混凝土框架结构虽然相对比较简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念以及长期的设计经验总结积累，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。
参考文献：
【1】于洁,陈玲俐. 钢筋混凝土框架节点抗震性能研究进展[J]. 世界地震工程. 2010(02)
多层住宅结构设计篇（10）
2 工程简介和基础设计
某5层坡屋面砖混结构住宅楼，层高均为3m，另架空层层高2.2m，基础埋深H＝1.5m，地基承载力Rk＝150kN/m2。
(1)基础宽度设计问题：砖混结构条形基础宽度在设计中一般是根据各墙段在基础顶面的竖向荷载和已知的地基承载力沿基础长度方向取1m长来计算确定的。这种常规设计方法虽简单方便，但由于基础纵横交叉处底面积重叠，用上述方法确定的基础宽度所构成的基底面积将小于实际所需的基底面积。当地基承载力较低，基础宽度较大时，问题更加突出，应该对基底宽度进行合理的调整。
(2)按常规方法分析计算基底宽度：将纵横基础交叉点定义为节点，每个节点的范围为开间方向相邻墙体中心线间的距离及进深方向相邻墙体中心线间的距离。假定条形基础的中心线与各墙体的中心线重合，并把节点分类为角节点1、边节点2、中节点3，则按常规方法求得各墙段的基础宽度分别为B1＝1.39m，B2＝1.88m，B3＝0.31m，B4＝0.88m和B5＝1.48m。
对于边节点2：由B2、B4构成的节点基底面积A1＝B2(2.25＋B4／2）＋B4（1.8－B2／2）×2＝1.88×(2.25＋0.88/2) ＋0.88×(1.8－1.88/2)×2＝6.57m2；边节点范围内基础顶面荷载合力P＝1.8×106×2＋2.25×226＝890.1kN；P作用下边节点范围内实际所需的基底面积A＝P/f0＝890.1/120＝7.42m2。因此，按常规设计方法所得的基底面积与实际所需基底面积相比缺少ΔA＝A－A1＝7.42－6.57＝0.85m2，即有ΔA／A＝0.85/7.42＝12%。
根据类似计算方法，对于中节点3，可得其A1＝8.59m2，P＝1227kN，A＝10.23m2， 因而ΔA＝1.64m2，ΔA／A＝16%；对于角节点1，可得其A1＝4.71m2，P＝566kN，A＝4.71m2，因而ΔA＝0。由此可见，角节点的基底自然增补面积与重叠面积相等，所以按常规设计方法所得的角节点的基底面积与实际所需基底面积相等。在考虑基础宽度调整时，只需调整边节点和中节点即可。
(3)基础宽度调整方法：由于条形基础纵横交叉处面积重叠，按常规方法计算的基底宽度所构成的基底面积比实际所需的基底面积减少了ΔA，应对基底宽度进行调整。 一般情况下，砖混结构条形基础按地基反力均匀分布进行设计，且在设计中假定“基底总面 积的形心与基底总荷载合力的重心相重合”，因此，不必考虑荷载偏心的影响，只需考虑力的竖向平衡。所以在A1中补足ΔA时，可根据竖向静力平衡的原理按节点各墙段的竖向荷载的合力与节点荷载总合力的比值将ΔA分配到各个墙段相应的基底面积中去。
设边节点各墙段应补足的基底面积分别为ΔA2、ΔA4：ΔA2＝(2.25×226)×ΔA／P＝(2.25×226)×0.85/890.1＝0.486m2，ΔA4＝(1.8×106)×ΔA／P＝(1.8×106）×0.85/890.1＝0.182m2；设上述补足的面积ΔA2、ΔA4转化为各墙段原有基础增加的宽度相应为ΔB2、ΔB4， 则ΔB2(2.25－B4／2）＝ΔA2，得ΔB2＝0.27m，故ΔB2／B2＝0.27/1.88＝14%；(ΔB4／2）×(1.8＋1.8－B2/2 ) ＝ΔA4，得ΔB4＝0.14m，故ΔB4／B4＝0.14/0.88＝16%。在用上述方法计算时，小黑块面积被重复计算，由于值很小，对工程设计影响不大，可忽略不计。调整后，边节点基底宽度分别为：B2′＝B2＋ΔB2＝1.88＋0.279＝2.15m，B4′＝B4＋ΔB4＝0.88＋0.14＝1.02m。
边节点计算结果表明：缺少面积ΔA占实际所需面积的12%，B2增加幅度为14% ，B4增加幅度为16%。调整后边节点的基底面积A′＝2.15×(2.25＋1.02/2)＋1.02×（1.8－2.15/2)＝7.413m2≈A＝7.42m2，即调整后基底面积与实际所需的基底面积很接近。
用同样方法可分别求得中节点各墙段应补足的基底面积ΔA2＝0.68m2，ΔA5＝0.43 m2，ΔA3＝0.10m2。将补足的面积转化为各墙段相应的增加宽度：ΔB2＝0.45m，ΔB2／B2＝0.45/1.88＝24%；ΔB3＝0.08m，ΔB3／B3＝0.08/0.31＝26%；ΔB5＝0.34m，ΔB5／B5＝0.34/1.48＝23%。
3 结论
多层住宅结构设计篇（11）
1 “以人为本”的建筑平面
户型单元是住宅楼组合中的基本单位，它的方案设计优化存整个住宅建筑设计方案优化中占有极其重要的位置，因此，钢结构住宅建筑设计首先要从研究住宅单元平面人手。钢结构住宅与其它传统结构住宅相比最大的优势是，可以设计成开问较大的房间，不用受主要结构构件的影响，充分满足适应性要求。从我国已建的钢结构住宅来看，由于开问尺寸较灵活，开发商可根据自己的经济和建筑要求，采用不同的开间形式。但目前我国钢结构建筑的平面布局还比较单一，需要进一步优化。
钢结构住宅户型单元设计方案优化首先要优化设计步骤。在进行钢结构住宅户型单元设计之前，必须对户型单元的建筑内容进行综合详尽的剖析，即从不同角度并用多种方法去展示它的内容因素。对钢结构住宅居住功能进行剖析，一般是以人的居住需要为中心，沿着住户家庭成员的生理、心理、物质、精神等需求的线索，罗列出居住生活对建筑空间构成的要求因素。在对户型单元设计内容因素进行全面的，深入的剖析以后，着手进行户型单元设计构思。建筑师按传统方式、凭经验进行方按构思的同时，应运用电脑调配各种设计因素的组合关系，获得更科学的适宜工业化方案形式。其次要进行方案的排列和组合。任何住宅建筑设计都是在一定的约束条件下进行的。因此，在钢结构住宅户型单元方案的排列与组合中，首先应对制约因素进行分析。
钢结构住宅建筑设计约束因素除应遵守国家建筑法规和技术规范外，还应注意以下方面：第一，柱网布置应满足规则性要求，宜以住宅单元或套型为单位实现模块化，以模块的平接、接和对称凹接、凸接等多种拼接适应总平面布置的变化。第二，柱网比大柱网好。柱网大，需要梁构件大，为满足强柱弱梁的抗震要求的柱截面也会增大，总用钢量也会随之增加，从而影响住宅建筑造价。第三，住宅平面应按模数规定布置。在钢结构住宅的设计中即要考虑到房屋功能方面的要求，又要考虑到钢结构的施工、加工方面的要求，住宅房间平面按模数规定设计，有利于钢结构计算，也有利于结构构件的模数化以及连接节点的标准化，最终有利于钢结构住宅的生产与施工[1]。
总之，钢结构住宅应坚持“以人为本”的设计原则，满足住户的各种使用要求。应按套型设计，每套住宅的分户界限应明确，必须独门独户，每套住宅至少应包括卧室、起居室、厨房和卫生问等基本空间，要求将这些功能空间设计于户门之内，不得共用或合用。
2 常用钢结构住宅体系
钢结构体系形式有多种，但应用于住宅建筑的钢结构体系主要可分为轻钢龙骨体系、纯钢框架体系、钢支撑框架体系、钢框架一混凝土剪力墙体系、错列析架体系、钢框架一核心简体系等。不同的结构体系有不同的适用范围，虽然有些结构体系应用范嗣较广，但通常会受到经济等因素的限制。轻钢龙骨结构体系较适用于1～3层的低层住宅，不适用于强震区的高层住宅。纯钢框架体系一般适用于6层以下的多层住宅，不适用于强震区的高层住宅，并且用于高层住宅经济性相对较差。钢支撑框架体系比纯钢框架体系侧向刚度大，常用于多层及小高层住宅，应用较广；而且当房屋层数较高时，该体系要比纯钢框架体系经济。钢框架一混凝土剪力墙体系常用于小高层及高层住宅；而且从受力特点看出，带缝剪力墙体抗震性能较好，较适用于地震区。错列析架结构体系具有住宅布置灵活、楼板跨度小、结构自重轻和造价低的特点，是一种经济、实用、高效的新型结构体系，适用于多层及小高层住宅[2]。
为了体现钢结构住宅的优越性，减轻结构自重，外墙体一般采用轻质复合板，与梁柱的连接方式，主要采用外挂式，也可采用内嵌式。内墙材料一般可采用空心砌块、加气混凝土等轻质填充材料，也可采用纸面石膏板，纤维石膏板、玻璃纤维增强水泥板、纸面稻草板。
楼板体系作为房屋的水平构件，起着支撑竖向荷载和传递水平荷载作用。因此楼板必须有足够的强度、刚度和整体稳定性，还要具有较好的隔音、防水和防火性能，同时宜尽量采用技术和构造措施减轻楼板自重，并提高施工速度。国外钢结构住宅普遍采用木版为楼层板，我国由于木材资源短缺，现阶段主要采用压型钢板一现浇混凝土组合楼板、预制混凝土叠合板、现浇钢筋混凝土楼板、密排托架一现浇混凝土组合楼板、轻骨料或加气混凝土楼板。
钢结构建筑的屋顶依据屋面材料和屋面的结构布置，可以做成平屋顶或是坡屋顶。平屋顶即在钢楼板层的基础上只需将面层换做防水层材料或是彩色涂层牙型钢板，并按要求设置一定的排水坡度和排水天沟。坡屋顶的构造一般是在钢屋架上设置檩条，上铺彩色涂层压型
钢板或彩钢板夹芯板，采用彩钢夹芯板，色彩美观，还具有一定的保温隔热效果，施工简便，可以做到不渗水。
3 钢结构住宅的关键技术要求及保证措施
3.1防火
钢材本身是不燃烧的建筑材料。但是，钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能，如屈服点、抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。钢结构通常在450~650~oC温度中就会失去承载能力，发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲，结果因大的形变而不能继续使用。因此，防火对于钢结构住宅的设计是非常重要的。
按照我国防火规范要求，一般建筑钢结构必须涂刷防火涂料或采取其他措施。由于住宅对防火的要求更高，因此主体钢结构就必须有更加可靠的防火措施：一般可用满足消防要求的防火涂料喷涂主体钢结构，冉在钢结构外包石膏板，也可用混凝土外包主钢结构。然而各种方法均有其天然缺陷：防火涂料耐久性远远低于建筑物本身，其后期维护非常重要。而且，传统防火涂料质量较差，这些将会增加工程造价：外包混凝土虽简单实用，但浇捣混凝土施工时间增加，使钢结构失去优势。另外，采用耐火耐候钢是近年来提出的新思路，但尚属理论研究，无法大量应用于工程实践[3]。
3.2防锈
钢结构经过温度的不断变化及水汽、电解质的影响，生锈老化的可能性在任何部位都可能发生，而由此导致强度、稳定性降低而最终坍塌的工程事例时有发生。长期以来，我国基本采用油漆(涂料) 防锈或石油沥青防锈，但这些防锈措施有效期不长，频繁的维修还需要大量维修费。目前国内行之有效的中长期表面防锈处理方法有：防锈油漆层；热浸锌；玻璃钢防锈层；热喷涂长效防锈；无机涂层。但是要注意的是，这些防腐措施对于钢结构住宅来说是远远不够的，还需要经过不断的研究，发现更好的，更科学的防腐措施，保护钢结构，延长钢结构的适用年限。
参考文献
