時間：2023-07-20 16:30:43
序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇多層住宅結構設計范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。
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
中圖分類號： TU318文獻標識碼：A文章編號：
一、多層住宅單元組合
1.1 單元設計的組合層次
單元設計的組合層次一般有三類：即“單元―幢”、“套型―單元―幢”。 “基本間―套型―單元―幢”。“單元―幢”的組合層次簡單明了，但可能作出的組合體類型受單元尺寸制約，組合變化的靈活性不如其他兩種。“套型一單元―幢”的組合方法是以套型為最小組合單位。同一個套型可以在不同的組合單元中重復出現，因而設計幾種套型就可能作出多種組合單元。由于這些單元都是在統一的套型基礎上形成的，相互組合的靈活性較多，能形成比較多樣的組合體的成套設計。以套為基本單位定型的做法使套與套的界限明確，適于在工業化住宅中采用。“基本間―套型―單元―幢”的組合方法是對戶的組成進行再分析，提煉出幾種重復的單位即“基本間”。這種方法可以使套型的組成更具規律性，適合在小開間橫墻承重的成套住宅設計中采用。這對簡化平面參數，減少構件規格十分有利。
1.2 單元組合方式
將若干個單元組合拼接起來就形成一幢住宅。其組合方式可分單向組合和多向組合兩
類。單向組合一般可采用平接、錯接、轉角接等不同的組合方式，在單向組合體中一般設計有盡端單元、中間單元、轉角單元。中間單元是標準單元，盡端單元則由于山墻提供了直接采光的外墻而不同于中間單元。就是采取盡端單元與中間單元組合的設計。轉角單元是供組臺體轉變方向組合使用的。它局限性大，而且要增加構配件類型，目前多采用中間單元作轉角組合的方法代替復雜的轉角單元。沿街布置的住宅，建筑朝向常受到街道走向的限制。為了獲得良好的建筑朝向，常進行鋸齒形鍺接組合，這樣不僅滿足了朝向要求，而且又變化了建筑體形。這種組合可以用鋸齒形單元錯接，也可以用平直單元作鋸齒形鍺落組。多向組合單元的設計要使單元具有幾個方向組合的可能性，必須使每個方向可能拼接的部位的尺寸相互協調以適應多向組合的單元平面一般是多肢的。
二、多層住宅結構設計
2.1 多層住宅的戶內組合
（1）戶內各部分的功能關系。多層住宅戶內各部分的組合必須符合功能關系要求，要為家庭提供盡可能好的使用條件，如廚房應盡量靠近戶門入口，使帶進家里的蔬菜和副食品直接送入廚房，餐室應靠近廚房，便于聯系；臥室與分戶門之間應有一個過渡空間，避免開門就把臥室一覽無余，尤其北方要防止冬季冷風直接吹入臥室；衛生間從使用上看應靠近臥室，但衛生間易使墻面受潮，且水箱噪聲和氣味也會影響臥室，所以應適當隔離等等。戶內組合應滿足日照、通風、采光、隔聲等基本要求。良好的朝向可以提供良好的日照和通風條件，因此選擇合理的朝向是保證住宅能有舒適衛生的居住環境的重要因素。戶內氣流可以分為清、濁兩種，廚房、衛生間的污濁氣流應盡量不通過居室，以保證居室微小氣候的衛生質量。當氣流由南向北時，濁氣流對居室無影響；氣流由北向南時，則濁氣流影響一個居室。組織好穿堂風是炎熱地區戶內設計的重要內容，為有利于形成穿堂風，應盡量使進風口與出風口相對，使氣流通暢。在具體設計中，常常不可能面面俱到，而應綜合考慮各種因素，以次要矛盾服從主要矛盾。
（2）戶內組合特點。戶內組合可分為居室的非套間組合和居室之間相套的套間組合兩類，非套間組合能使各房間獨立，使用上不會相互干擾。非套間組合一般用走道來組織戶內交通。但走道所占交通面積比例較大，不太經濟。如將走道適當放寬形成過廳 (一般除滿通外還能放下一組餐桌椅)，不但可以組織戶內交通，還兼有進餐等起居功能，面積利用率可大大提高，如果過廳內能放下一張單人床，則交通空間將變成兼有交通和居住功能的綜合空間―――居住過廳。由于居住過廳除組織交通外，可以進餐，可以會客，還可在必要時設床解決臨時留宿問題，等于增加了一個居住空間。因此在近階段，有無居住過廳成了戶型的一種標志。常見的“二室一廳”戶型是目前在不可能大幅度提高三室戶比例的住宅建設中很受歡迎的一種戶型。由于住戶的經濟地位、人員構成以及生活習慣各不相同，因而對戶內的平面布局要求各異；即便是同一住戶，不同時期對戶內布局的要求也會有所改變。為了滿足住戶的不同需求，住宅設計中應充分考慮戶內組合即空間分限的靈活性和可變性。
2.2 動態型住宅建設方式的設計
近年來，住宅設計中靈活可變性的問題越來越受到人們的重視。各地都在探索一些行之有效的方法。大開間住宅要求板跨較大，在一定程度上受到施工條件的限制，對有些地區不一定適合。有的方案是在小開間結構體系的基礎上加以探索。它通過變動戶間某一道墻的位置可變化出多種套型，可改變相鄰兩套的面積和戶型，具有一定的適應性，尤其適合商品住宅的需要。根據近年來對商品住宅的調查，絕大多數的買主都是在住宅建設過程中或基本建成后前來商購，他們對面積和戶型的需求各異。這個方案設在戶間的某一道墻，可以在施工過程中或基本建成后，根據買主的需求確定其位置，由此可變換出 8 種戶型。還有一種被稱為“支撐體住宅”的設計方法。其特點是由建設單位建成住宅骨架支撐體部分，即設計和建造住宅的“外殼”，其內部讓住戶根據自己的經濟條件和要求進行房間分廂和裝修，將半成品住宅變成成品。目的是最大限度地滿足居住者的意愿。但這必須要有專門的室內設計和裝修單位為之服務，要有性能良好的隔培配件、廚衛設備、門窗系列和住宅內各種配件與之配套，以滿足住戶的需求。
2.3 多層住宅建筑給排水設計
（1）立管管道敷設。立管管道敷設在管道井內，使廚、衛整潔美觀，缺點是占用了廚、衛的面積，但比例不大。在中高檔商品房建筑方案設計時應優先考慮這種方式，即可以提高廚、衛的使用質量，又可以降低排水管的水流噪聲，提高住房的環境質量；對于廚、衛面積較小的經濟適用房和解困房，在南方天氣較暖和地區可考慮明裝在建筑物外墻陰角處，使空間得到最大利用；在其它地區可考慮明裝在廚、衛的墻角處，但應以不影響住戶廚、衛的使用為前提。
（2）地漏設置問題。地漏是排水管道系統中的一個重要附件，其作用就是及時排除地
面的積水。在住宅建筑中，一般只在衛生間地面設置地漏，而在廚房中則不設置。因為在實際使用中，廚房地面不會形成積水，如有少量濺水，用拖布即可解決。同時，由于長時間不用，使水分蒸發，破壞水封，管道中臭氣進入室內，污染空氣。故廚房不設置地漏，避免排水橫管進入下層用戶。
（3）家用熱水器設置問題。住宅設計時應預留安裝熱水供應設施的條件，或設置熱水供應設施。所以在沒有集中熱水供應的住宅，應考慮家用熱水器的安裝位置及冷熱水管道布置。家用熱水器一般有燃氣、電、太陽能等三種。燃氣熱水器和電熱水器一般安裝在廚房或衛生間內，在建筑給排水設計時應預留出熱水器的安裝位置和冷熱水管道的接口，便于用戶裝修時安裝。太陽能熱水器使用簡便安全，無需燃料，運行費用低，使用壽命長，無污染，故已被作為一種節能措施，太陽能熱水器一般安裝在屋頂，這樣就需要在衛生間與屋面熱水器之間設置冷熱水管道，所以在建筑設計時需預留太陽能熱水器及冷熱水管道的安裝位置。
三、結語
住宅設計必須遵循自然辯證法，掌握和運用科學的思維工具去探索建筑與環境的內在自然規律。在建筑設計中要把握系統觀，體現科技觀，富有創新觀，只有這樣才能創作出優秀的設計方案。
參考文獻
從住宅建筑的發展來看，鋼結構住宅具有強度高、自重輕、抗震性好、施工污染少、可循環再生、使用率高等一系列優點，發展鋼結構住宅可提高住宅的產業化水平和居住功能水準。本文就多層鋼構住宅最新發展中的問題進行探討。
1結構體系選擇與結構布置
多層鋼結構住宅可以選用的建筑結構體系主要有純框架體系、框架一支撐體系、交錯桁架結構體系等。
1.1框架體系和框架―支撐體系
框架體系是由基礎、柱、梁、板結構件組成。框架結構體系平面布置靈活，可提供較大的室內空間，結構各部分剛度均勻，結構有較好的延性，自振周期較長，延性較好;但框架結構的側向剛度較小，在水平荷載作用下位移較大，易引起非結構構件破壞。在房屋層數較多時，為增加橫向抗側移剛度，同時減小柱子的計算長度，增強穩定性，可采用框架一支撐體系。框架一支撐體系在梁柱框架基礎上沿豎向布置抗剪支撐構件，水平剪力主要由腹桿軸力的水平分量承擔而不是由柱承受。
多層住宅框架體系和框架一支撐體系的梁柱截面可采用軋制或焊接H形截面、方鋼管等，支撐構件多采用角鋼或部分T型截面，在7°抗震設防區多層住宅的用鋼量多在35~40Kg/m2。在結構平面布置上宜采用大柱網、大開間的結構布置形式，柱距5~8m較常見。框架柱在房屋橫向、縱向成列布置、不宜錯開太多，若設置支撐構件時，應注意避讓門窗洞口或設在無孔口的分戶墻中。
1.2交錯桁架結構體系
交錯桁架結構體系的基本組成是柱子、桁架、梁和板。柱子僅布置在房屋周圍，不設中間柱。
桁架跨度等于建筑全寬，高度等于樓層高度，桁架兩端支承在柱上，在相鄰柱軸線上為上、下層交錯布置。而樓板一端支承在桁架的上弦桿，另一端懸掛在相鄰桁架的下弦桿。建筑縱向各柱通過連梁連接。建筑水平荷載主要被桁架中斜腹桿軸力的水平分量所平衡，水平荷載最終通過落地桁架的斜腹桿或底層斜撐傳至基礎。桁架桿件截面可采用角鋼、焊接T型、H型或方管截面。柱截面通常采用H型、鋼管等。交錯桁架結構體系中桿件受力合理，大部分桿件以受軸心力為主，用鋼量節約，在7°抗震設防區，其用鋼量較框架結構節約10%左右，當建筑橫向尺寸較大，這一優勢將更明顯;桁架結構抗側移剛度大，位移也較小，柱強軸可布置在縱向，以加大結構縱向側移剛度。交錯桁架結構體系結構布置時注意使一層桁架的斜腹桿落地(與基礎梁連接)或通過底層斜撐傳至基礎，否則結構水平位移過大，難以滿足規范要求。還應注意水平、豎向結構布置要做到規則對稱。從結構布置上說，交錯桁架結構體系可以提供兩倍于框架結構體系的更大開間，進深也大大增加。可以提供更大的使用面積。此外，交錯桁架結構體系柱子數目較少，所以基礎數量較少，能夠進一步節約材料。
在設計中采用何種結構體系，應綜合考慮多種影響因素。除分析建筑高度、受力特點、合理柱網尺寸等結構因素外，還應該考慮施工的難易程度、用鋼量、施工速度、造價、宜改變布置的大空間更適應現代生活等因素的影響。
2節點設計及結構計算
在鋼結構住宅體系中，節點的設計相當重要。節點設計不僅應做到傳力可靠連接方便，還應該注意節點的受力特征應和計算模型相吻合，這樣才能保證結構的安全可靠。按傳力特征來分，鋼結構節點可分為鉸接、剛接和半剛接節點。鉸接節點構造簡單，在受彎構件中引起跨中彎矩較大，用鋼量增多;剛接節點連接可減小跨中彎矩，節約用鋼，但構造較復雜。在框架結構多層住宅中，柱多采用H型截面，強軸布置在橫向，橫向梁柱通常為剛接節點。縱向腹板一般較薄，亦可采用鉸接節點。框架―支撐結構中梁柱節點可以是鉸接或半剛接。支撐與構件的連接、交錯桁架結構中桁架桿件的連接、桁架與柱連接通常設計為鉸接節點。交錯桁架結構中縱向連梁與柱可設計為剛接。
在剛性連接中，應重視節點域的問題，節點域直接影響到節點的強度、剛度、變形及抗震性能。當節點域驗算不滿足時，不應該簡單的調整構件截面尺寸，這樣可能帶來用鋼量的大量增加，可以考慮采用在柱腹板處貼焊補強板、梁上下翼緣加楔形蓋板、狗骨法等方法解決。
多層鋼結構住宅設計計算可采用設計單位較普及的STS、MTS、SAP2000、ANSYS等鋼結構設計軟件。對計算結果要逐一審核，包含周期、位移、應力比等方面，應重視結構設計的優化以節約用鋼量。
3圍護墻體的選取
為突出鋼結構自重輕、布置靈活、可改性好的特點，鋼結構住宅不宜采用傳統的“磚”類或其它自重較大的材料。而多采用“板”“塊”類墻體。在多層住宅中，可選擇加氣混凝土砌塊、壓型鋼板加輕質保溫材料組成的復合墻體、蒸壓輕質加氣混凝土(ALC)板、鋼絲網水泥增夾芯板等墻體，ALC板是目前應用較多的一種墻體材料。內墻也可采用紙面石膏板、纖維石膏板、玻璃纖維增強水泥板、紙面稻草板等。
4樓蓋體系
中圖分類號:TU398.2 文獻標識碼:B 文章編號:1008-0422(2010)04-0122-02
1、引 言
隨著我國住宅建筑規模的不斷擴大和住宅產業化的發展,建筑功能優于普通框架結構的鋼筋混凝土異形柱框架結構應運而生。與傳統磚混結構、框架結構相比,異形柱避免了房間邊角因采用矩形柱時所產生的棱角突出,從而使房間平整、布置靈活,而且增加了使用面積,體現住宅的經濟性。
異形柱指的是除了矩形、圓形以外的截面形式,如T形、十字形、L形等截面形式,它的優點是,柱肢基本與填充墻等厚,使室內不出現柱肢,便于室內靈活布置,又可增加使用面積。異形柱結構受力體系由異形柱或異形柱加剪力墻、框架梁組成,共同承受水平荷載和豎向荷載。目前,國標《混凝土異形柱結構技術規程》(JGJl49-2006)在總結地方規程的基礎上已經正式實施,下面著重對多層建筑采用異形柱結構設計進行分析探討。
2、異形柱結構的受力機理分析
2.1 承載能力
異形柱的截面形式主要有T形、十字形、L形和Z形(較少采用)等,L形多用于墻轉角,T形和十字多用于縱橫墻交接處。由于截面的這種特殊性,其墻肢平面內外兩個方向的剛度相差較大,各個方向的承載力也有較大差異。
2.2 變形特征
異形柱的肢厚一般為200-250mm,為了獲得足夠的承載能力,異形柱的肢長一般不會太小,由此會容易造成剪跨比過小,形成短柱。由于肢厚較小,為薄壁構件,剪切中心與截面形心往往不重合,變形以剪切為主,構件的變形能力下降。由于異形柱屬于薄壁構件,也會因截面曲率M/日較小,使彎曲變形性能有限,延性較差。
2.3 破壞機理
異形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面之外,受力時要靠各柱肢交點處核心混凝土的協調變形。這種變形協調,使各柱肢內存在比較大的翹曲應力和剪應力。國內外大量的試驗資料和理論分析表明,異形柱的破壞形態為:彎曲破壞、小偏壓破壞、壓剪破壞等。影響其破壞形態的因素有:荷載角、軸壓比、剪跨比、配筋率以及箍筋間距與縱筋直徑D的比值等。
異形柱由于其截面的特殊性及受力性能的復雜性,在設計中必須通過可靠的計算分析和必要的構造措施,來保證其強度和延性。
3、工程實例
湖南某行政單位宿舍樓,地上5層,總建筑面積為15200m2,建筑物總高度自室外地坪箅起為16.78m,寬度12.8m,高寬比為1.31,標準層層高為2.9m。地震設防烈度按6度考慮,抗震等級為3級,場地類別為Ⅲ類,基本風壓為0.4kN/m2。平面布置如圖1所示。
根據建筑使用功能要求,本工程采用現澆鋼筋混凝土異形柱框架結構,在兩個方向均有拉結。柱網均在5m以內,局部設置矩形柱,異形框架柱、梁寬均為200mm。磚砌填充墻采用190mm×190mm kMl型多孔磚,內墻采用加氣混凝土砌塊。
4、多層異形柱框架建筑結構整體分析
4.1 計算原理與參數
PKPM-SATWE采用數值計算原理和迭代方法,將受壓區混凝土劃分為若干個小單元,利用截面假定確定小單元各點的混凝土和鋼筋應變,由混凝土和鋼筋的應力應變關系曲線求得混凝土小單元和各根鋼筋的應力,建立平衡方程,通過迭代方法求出所需配筋面積。
本工程結構混凝土強度等級采用C30,縱向受力鋼筋采用HRB335級鋼筋
(D≤22mm),箍筋采用HRB235級鋼筋。由于結構平面不規則性,考慮雙向地震作用,地劈作用分析方法采用側剛分析方法。
4.2 結構自振周期
結構的自振周期,如表1所示。
可以看出,水平地震力方向與坐標軸夾角為0°時,T3/T1=0.88
4.3 軸壓比
異形柱不同截面形式的軸壓比限值在文獻中有詳細的規定。表2列出了KZl、KZ3、KZ5、KZ7、I(Z8等有代表性的截面在水平力方向與坐標軸夾角分別為0°和45°時作用下的軸壓比。
由于本工程建筑布置的特殊性,異形柱有少量一字形和z形柱,從表2的軸壓比值可以看出,L形、T形、+形異形柱在水平力方向與坐標軸夾角為45。時的軸壓比值較0°時的軸壓比值均大,特別是L形柱,軸壓比差值較大,軸壓比公式為
μN=N/fcAc (1)
其中:μN為軸壓比;N為考慮地震作用組合的軸向壓力設計值;fc為混凝土軸心抗壓強度設計值;Ac為異型柱截面面積。
從式(1)可知,同截面同混凝土標號的異形柱軸壓比越大,則上部荷載越大,故本工程異形柱設計中應采用水平力方向與坐標軸夾角為45°時的數據作為依據。文獻通過模型分析提出L形等肢異形柱應考慮45°和-45°地震作用方向的計算,這與本文研究得出的結論吻合。
4.4 底層剪力控制
通過異形柱受力機理分析可知,異形柱受力時,柱肢內存在相當大的剪應力和翹曲應力,故異形柱受力計算除按軸壓比控制進行雙偏壓計算外,還應計算抗剪應力。
從表3中可以看出,水平力方向與坐標軸夾角為45°時,5種不同形式的異形柱柱底剪力較水平力方向與坐標軸夾角為0°時大,特別是L形截面的異形柱。這與異形柱在不同方向水平力作用下獲得的軸壓比數值趨勢相符。同時應考慮L形柱在45°和-45°地震作用方向的計算。
4.5 層間位移角
結構在水平力方向與坐標軸夾角分別為45°(曲線1)和0°(曲線2)作用下,x和y方向的最大層間位移角,如圖2、3所示。從圖中可以看出x和y方向下層間位移角均小于等于1/600,滿足規范相應要求。曲線1對應樓層n各點層間位移角值均小于曲線2相對應值,說明結構在水平力方向與坐標軸夾
角為45°時抗側力能力較好。
5、異形柱框架結構設St中的優化措施
5.1 異形柱框架結構設計中的優化措施
從以上分析可以看出,異形柱結構與矩形柱結構在性能上存在較大差異,設計過程中應重點控制和優化對異形柱結構整體性能影響較大的內容,具體如下:
1)調整異形柱平面框架布置形式,使其剛度中心盡量與形心重合,相應調整異形柱柱肢高,使其滿足扭轉與平動第1周期比T3/T1
2)異形柱的方向性較強,在進行整體計算分析時,應增加45°和-45°風和地震作用方向的計算,保證結構的安全度。
3)Z形柱本文未詳細分析,其剪切中心與形心雖然重合,但框架梁往往布置在兩翼,不可避免地產生翹曲應力,故設計時,建議將框架分析所得的截面彎矩乘以1.15-1.25的增大系數以考慮翹曲應力的影響。
4)異形柱受力后,柱肢端部會出現較大應力,加上梁作用于柱肢上,應力產生不均勻性。一般越靠肢端,應力越大,對柱肢形成偏心壓力,因而在異形柱配筋時,應在肢端設置暗柱,離端部厚度范圍內設2φ14的構造鋼筋,箍筋同柱,可限制柱肢混凝土裂縫開展,提高異形柱局部抗壓、抗剪強度及變形能力。
5.2 異形柱混凝土節點核心區處理措施
由異形柱的截面特性,決定了梁柱節點核心區域面積較小,而梁柱縱筋交匯使得箍筋配置不可能太多。為了滿足抗剪承載力的要求,只能提高混凝土的標號,但隨之帶來的問題是構件變脆,同時與梁板混凝土強度的協調也成問題,有時了為個別柱的需要,而使全部柱的混凝土標號提高,也造成了投資上的浪費。
為了解決這一問題,設計時采用了在節點核心區的柱內加豎向鋼板的方法,鋼板伸過節點核心區上下一定的長度錨固,按鋼板與混凝土協同工作來計算分析,確定鋼板的截面尺寸。最終設計的結果是鋼板截面尺寸較小,不影響梁柱鋼筋的布置,且鋼板設置靈活,哪里需要哪里加,從已建成工程使用來看,效果較好。
6、結 語
綜上所述,異形柱結構由于具有不出現柱楞,不露梁,并能夠增加使用面積等優點,以及民用建筑市場朝著大開間、太空間方向的發展,應用前景將日益廣泛。結構設計時應根據其受力特點,充分了解其破壞機理,選用合理的結構形式,正確掌握分析方法,其結構才能有可靠的安全保證。
參考文獻:
1 前言
近年來，在我國出現的鋼結構住宅建筑形式有：普通鋼結構住宅工程、國外引進的冷彎薄壁型鋼低層住宅工程，還有自主研發的輕鋼框架配套復合保溫墻板的低層和多層鋼結構住宅工程等等。
對低、多層住宅，目前國內外常用的輕鋼結構體系主要有： 冷彎薄壁型鋼體系和輕型鋼框架體系。冷彎薄壁型鋼體系輕鋼構件通常由不同厚度的薄鋼板冷彎滾壓成型，通常截面形狀為C型和槽型。輕型鋼框架體系一般是指由H型、異形截面的型鋼、方（或矩、圓）形鋼管組成的純框架及框架―支撐結構體系，樓板一般采用壓型鋼板組合樓蓋等輕質樓板，并利用墻體在水平力作用下的抗側力等有利因素，以達到減輕結構自重，節省用鋼量的目的。
2 輕鋼結構住宅的優勢
近百年來，建筑鋼材的應用已遍及世界，由于其強度高、塑性韌性好、重量輕等優點，初期主要用于高層建筑和橋梁建筑，隨著我國國民經濟的日益發展，從1949年的幾十萬噸到1998年的上億噸，鋼結構在住宅及輕重型鋼結構廠房領域的發展極其迅速，越來越多的建設方開始認識到鋼結構住宅的優越性，綜合起來主要有以下幾個方面：
1）鋼構件強度高、塑性韌性好、自重輕，在地質條件較差的地區可以大大減少基礎造價。
2）制作簡便，施工周期短，可以縮短投資資金的占用周期，而且由于其連接特性，易于加固、改建、拆遷，更能保證資金的投資效益。
3）產業化、機械化的生產模式。鋼構件制作產業化、相應配套技術可以在工廠完成制作；施工機械化，準確度及精密度更能保證產品質量。
4）從設計理念上講，相比傳統結構，可以更好的實現建筑大開間，適應靈活分隔的要求。
5）輕鋼墻體自重輕，保溫隔熱性能比一般建筑砌體要優越得多，節能效果好；
6）綠色、環保，符合國家可持續性發展的要求。
3 輕型鋼結構住宅體系
《輕型鋼結構住宅技術規程》（JGJ209-2010）是我國第一部關于鋼結構住宅的技術規程，對以輕型鋼框架為結構體系，及配套輕質墻體、輕質樓板、屋面建筑系統，層數不超過6層的非抗震設防、抗震設防烈度為6～8度的輕型鋼結構住宅的設計、施工及驗收提供了標準及依據。
3.1 主要構件設計
輕型鋼結構住宅的結構體系根據建筑層數和抗震設防烈度可選用輕鋼框架體系，輕型鋼框架一支撐體系或冷彎薄壁型鋼體系。目前國內在多層鋼結構住宅建筑中常采用輕鋼框架體系。它的特點是可以做成大開間，充分滿足建筑布置上的要求。
輕鋼框架體系中，柱子可采用軋制H型鋼、高頻焊接或普通焊接H型鋼、冷軋或熱軋成型的鋼管或冷彎型鋼組合斷面（兩層以下），也可以采用鋼異形柱（如圖1）。主粱、次粱一般均采用熱軋或焊接H型鋼。
圖1 鋼異形柱
鋼結構住宅的大開間設計使得框架柱在兩個方向都可能承受較大的彎矩，因此對于軸壓比較大，雙向彎矩接近，梁截面較高的框架柱常采用雙軸等強的鋼管柱。
適用于低層住宅的冷彎薄壁型鋼體系為板肋體系，樓面托梁、板肋墻體內的承重與非承重龍骨常采用C型冷彎薄壁型鋼。
3.2 梁柱節點設計
輕型鋼結構體系的梁柱連接節點，按梁對柱的約束剛度，一般可分為三類：鉸接連接、剛性連接、半剛性連接，純鋼框架的梁柱節點由于結構受力特點一般應采用剛性連接。
鋼結構梁柱連接的連接方法，主要有焊接連接、高強度螺栓連接和栓焊混合連接，具體講主要有三種：（1）全焊接型節點，梁翼緣現場坡口全熔透焊縫，腹板現場圍焊縫連接，螺栓起定位作用；（2）梁翼緣現場坡口全熔透焊縫、腹板摩擦型高強螺栓連接型節點；（3）全螺栓型節點，梁的翼緣、腹板均采用摩擦型高強螺栓與柱連接。
輕鋼框架中常用的鋼管柱與 H 型鋼梁的剛性連接可采用柱帶懸臂梁段式連接、柱橫隔板貫通式節點。對小截面的方、矩形鋼管柱，在梁柱連接節點處，當不方便加焊內橫隔板時，可以采用外套筒式的節點加強方法進行梁柱連接。
梁柱剛性連接節點在設計中，其受力狀態應滿足：
1）在梁端彎矩和剪力共同作用下承載力滿足設計要求。
2）保證梁翼緣與柱連接部位，不能產生局部破壞；并根據柱子截面特性設置相應的加勁肋或水平加勁隔板。
3）由柱翼緣板和水平加勁肋或水平加勁隔板所包圍的節點板域，在彎矩和剪力共同作用下，其承載力和變形能力要滿足現行國家規范的相應要求。
4）梁柱連接節點在抗震設計或按塑性設計的結構中，需保證梁或柱的端部在形成塑性鉸時，該節點具有充分的轉動能力。
3.3 樓板及圍護結構
輕型鋼結構住宅的樓板應采用輕質板材，如鋼絲網水泥板、定向刨花板、輕骨料圓孔板、配筋的加氣發泡類水泥板等預制板材，也可部分或全部采用現澆輕骨料鋼筋混凝土板。對鋼絲網水泥板或定向刨花板等輕質薄型樓板與密肋鋼梁組合的樓板結構，在計算分析時，應根據實際情況對樓板平面內剛度作出合理 的計算假定。
墻體的材料是節能建筑的關鍵。根據我國國情，建議輕鋼住宅的圍護材料采用以普通水泥為主要原料的復合型多功能預制輕質條形板材、輕質塊體或輕鋼龍骨復合保溫墻體等。國外研究證明，由輕鋼住宅外墻體所導致的熱能耗散（傳遞），可通過在輕鋼龍骨外側增加保溫板來控制，其效率比加厚隔熱層要有效得多。圍護材料產品的干密度不宜超過800kg/m3，并以條形板為宜，便于施工安裝。以保溫為主要目的外墻板或屋面板，應選用密度較小的復合保溫板材；以隔熱為主要目的外墻板或屋面板，應選用密度較大的復合保溫板材。
3.4 輕鋼住宅的防護
輕型鋼框架體系承重鋼結構的壽命取決于防腐涂裝施工質量，涂層的防護作用程度和防護時間長短取決于涂層質量，而涂層質量受到表面處理（除銹質量）、涂層厚度（涂裝道數）、涂料品種、施工質量等因素的影響。在鋼結構設計文件中應明確規定鋼材除銹等級、除銹方法、防腐涂料（或鍍層）名稱、及涂（或鍍） 層厚度等要求。除銹應采用噴砂或拋丸方法，除銹等級應達到Sa2.5，不得在現場帶銹涂裝或除銹不徹底涂裝。
對于冷彎薄壁型鋼體系，其表面鍍鋅量是一個重要指標，根據結構重要性及年限，規范規定的鍍鋅量會相應不同。與常用表層涂料防銹不同，冷彎薄壁型鋼體系輕鋼構件一般通過鍍鋅或鍍鋁鋅合金以達到防銹的目的。金屬表面（鍍鋅或鋁鋅合金層）可通過自身氧化來保護鋼材施工及使用過程中都不會銹蝕。
1 多層輕鋼住宅的優點
由于我們自己的局限性的結構體系，為封閉的小開間住宅平面布局，不斷地適應生活的要求不斷變化的模式。與傳統的住宅相比，多層住宅建筑具有明顯的特點和優勢，受到了越來越多人的關注。
（1）外形美觀，建筑造型簡潔，富有，截面尺寸小，使用的凈面積的增加鋼材強度高，可以提供較大的柱網布置；當考慮樓板的組合作用，使用組合梁或扁梁時，可以增加凈高。這種開放式住宅既為建筑師提供設計的回旋余地，又為住戶提供了靈活分隔室內空間的可能。
（2）供貨迅速，安裝方便，可以比混凝土結構至少縮短一半工期。在當前貸款利率高的金融形式下，早投產，早回收投資，這對于降低工程總造價，增加投資效益幅度是十分重要的。
（3）干法施工，裝備化程度高，建設快速，高效，質量有保證。
（4）輕鋼結構在生產和使用的過程中能源與原材料消耗低，建筑垃圾少，粉塵少，噪音低，具有很高的可重復使用性和可循環性，因此是一種綠色環保結構。
2 結構體系的選擇
建筑層數越多，高度越高，則由于風力或地震力引起的側向力就越大，建筑物必須有相應的剛度來抵抗側向力。因此，結構體系也就需要不斷的發展。目前，多層和小高層鋼結構建筑常用的結構體系有以下幾種。
（1）框支結構體系。純框架在風、地震荷載作用下，側移不符合要求時，可以采用帶支撐的框架，即在框架體系中，沿結構的縱、橫兩個方向布置一定數量的支撐。在這種體系中，框架的布置原則和柱網尺寸，基本上與框架體系相同，支撐大多沿樓面中心部位服務面積的周圍布置，沿縱向布置的支撐和沿橫向布置的支撐相連接，形成一個支撐芯筒。采用由軸向受力桿件形成的豎向支撐來取代由抗彎桿件形成的框架結構，能獲得比純框架結構大的多的抗側力剛度，可以明顯減小建筑物的層間位移。
（2）框架剪力墻結構體系。在框架結構中布置一定數量的剪力墻可以組成框架剪力墻結構體系，這種結構以剪力墻作為抗側力結構，既具有框架結構平面布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度，可用于40至60層的高層鋼結構。當鋼筋混凝土墻沿服務性面積（如樓梯間、電梯間和衛生間）周圍設置，就形成框架多筒體結構體系。這種結構體系在各個方向都具有較大的抗側力剛度，成為主要的抗側力構件，承擔大部分水平荷載，鋼框架主要承受豎向荷載。
3 主要構件設計
3.1 柱
前已述及，鋼結構住宅一般為大開間，框架柱在兩個方向都承受較大的彎矩，同時應該考慮強柱弱梁的 要求。而目前廣泛使用的焊接H型鋼或I字熱軋鋼截面，強弱軸慣性矩之比3～10，勢必造成材料浪費。因 此對于軸壓比較大，雙向彎矩接近，梁截面較高的框架柱采用雙軸等強的鋼管柱或方鋼管混凝土柱是適宜的。對于方鋼管混凝土柱，不僅截面受力合理，同時可以提高框架的側向剛度，防火性能好，而且結構破壞時柱體不會迅速屈曲破壞。因此，盡管平面受力結構中，選用H型鋼或I字鋼在受力上還是合理的但總體上，箱形鋼管柱尤其是方鋼管混凝土柱應得到廣泛應用。方鋼管混凝土柱將是鋼結構住宅發展的 主要方向，但由于缺乏相應的規范、規程，目前在住宅中應用還很少。尤其鋼管砼梁、柱的連接較為復雜，不利于工廠制作和現場施工，應加大力度開發研究。
3.2 樓面屋蓋結構
樓面和屋蓋必須有足夠的強度，剛度和穩定性，同時應當盡量減少樓板厚度，增加室內凈高。壓型鋼板-混凝土組合樓蓋是目前應用較為廣泛的形式。它具有施工速度快，平面剛度大，增加房屋凈高的優點。具體做法是在鋼梁上鋪設壓型鋼板，再現澆100～150mm混凝土。在鋼梁上焊接足夠的剪力連接件，使鋼梁與混凝土協同工作構成組合樓蓋。這種做法耗鋼量較大，且需防火處理。可以用預應力鋼筋混凝土薄板取代壓型鋼板。此外，預應力圓孔板、迭合板、組合扁梁也是常用形式。
3.3 支撐和剪力墻形式
多層框架鋼結構體系的側向剛度較弱，隨著層數的增加，為了抵抗水平地震作用，減小層間錯移，常在墻體內布置垂直支撐，為了方便門窗開洞，支撐形式可以靈活采用，如X型、單斜桿型、K型、M型、W型、V型和人型等。建議多采用偏心支撐，因其在地震作用下具有較好的延性和耗能性能。
剪力墻按其材料和結構的形式可分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼筋混凝土帶縫剪力墻和鋼板剪力墻等。鋼筋混凝土剪力墻剛度較大，地震時易發生應力集中，導致墻體產生斜向大裂縫而脆性破壞。為避免這種現象，可采用帶縫剪力墻。鋼板剪力墻是以鋼板做成剪力墻結構，與鋼框架組合，起到剛性構件的作用。
4 節點設計
在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。按傳力特性不同，節點分剛接，鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。常用的參考書[2]有豐富的推薦的節點做法及計算公式。
連接節點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法，初學者可偏安全選用前者。設計手冊中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用，比較方便。也可以使用結構軟件的后處理部分來自動完成。
具體設計主要包括以下內容：
4.1 焊接
對焊接焊縫的尺寸及形式等，規范有強制規定，應嚴格遵守。焊條的選用應和被連接金屬材質適應。E43對應Q235，E50對應Q345. Q235與Q345連接時，應該選擇低強度的E43，而不是E50.
焊接設計中不得任意加大焊縫。焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近。其他詳細內容可查規范關于焊縫構造方面的規定。
4.2 栓接
鉚接形式，在建筑工程中，現已很少采用。
普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。
高強螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級。根據受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。高強螺栓最小規格M12.常用M16～M30.超大規格的螺栓性能不穩定，設計中應慎重使用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國外在低層墻板式住宅中，也常用于主結構的連接。
4.3 連接板
可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm.然后驗算凈截面抗剪等。
4.4 梁腹板
應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。
4.5 節點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現場無法安裝是初學者長犯的錯誤。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定。
4.6 節點設計還應考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節點的相貫線的切口需要數控機床等設備才能完成。
5 結束語
當前我國鋼結構研究已進入一個新階段，應及時把握其發展趨勢，結合我國國情，積極借鑒并吸納國外成熟技術，注意各專業間的相互配合，促進鋼結構住宅產業化發展，相信我國鋼結構住宅的發展前景是美好的。
中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A 文章編號：
1.抗震結構體系的類型
關于多層輕鋼住宅結構抗震體系的類型，根據抗側力結構體系的組成方式劃分，有如下幾種類型：
1）純鋼框架結構。這種結構在水平作用力之下，有兩部分的框架側移，一是結構傾覆力矩造成柱拉壓變形，引起整個結構的彎曲，二是結構剪力造成梁柱受彎之后，引起了部分的側移。純鋼框結構具有比較好的延性體系，而且平面布置上各個部位的剛度都較為均勻，具有較長的自震周期。如下圖1.1所示：
圖1.1：純鋼框架結構
2）框架支撐結構體系，荷載力集中于結構的梁柱上，但抗側的剛度比較小，如果結構的高度較高，結構的抗側剛度不能滿足設計的，而如果結構的梁柱截面設計得太大，又會增加結構設計施工的成本，因此框架支撐結構體系通常都均勻對稱布置了支撐構成中心支撐框架結構。如下圖1.2所示：
圖1.2：框架支撐結構體系
3）伸臂及帶狀桁架。建筑物越高，其支撐系統的高度和寬度也會隨之增大，但抗側的剛度會明顯下降，為了提高結構體系的剛度，可以在建筑物的頂部和中部位置設置伸臂及帶狀桁架結構，提高建筑結構體系的抗彎能力。如下圖1.3所示：
圖1.3：伸臂及帶狀桁架
4）鋼框架混凝土剪力墻結構，在鋼框架當中設置混凝土剪力墻，布置于住宅的建筑平面中心位置，以提高結構的抗側力剛度水平。這種結構由鋼框架和混凝土兩種不同的材料組成，屬于混合型的結構。如下圖1.4所示：
圖1.4：鋼框架混凝土剪力墻結構
2.抗震結構體系設計的基本方法
地震的作用具有復雜性，在計算其作用力的時候要盡量簡單化，常見的有底部剪力法：
根據結構水平地震作用的規律，確定結構總水平地震作用的分布狀態，在計算的時候，需要考慮所有主軸方向的自由度。
總水平地震作用的標準值大小，可用公式2.1計算： （式2.1）
上式中
指的是結構體系的總水平地震作用標準值；
指的是水平地震影響系數；
指的是多層建筑的重力荷載。
當水平地震作用沿結構高度的方向分布，可用公式2.2計算： （式2.2）
上式中
指的是在第i層水平地震作用的標準值；
和分別代表第i層和第j層的計算高度；
和指的是集中在第i層和第j層的重力荷載代表值；
指的是結構頂部附加地震的作用系數。
3.抗震結構體系設計的內容
抗震結構體系的設計內容，可分為鋼框架抗側力體系、鋼框架梁柱連接體系兩種：
1）鋼框架抗側力體系
鋼框架抗側力體系包括偏心支撐框架、抗彎框架和中心支撐框架三種類型。如下圖1.5所示：
圖1.5：鋼框架抗側力體系
首先是偏心支撐框架，一端的支撐斜桿和梁連接，偏離梁柱軸線的交接點，另外一端在梁柱的交界處相連接。這種結構，能夠在支撐梁和支撐柱之間形成耗能短梁，以消耗地震的能量，適用于地震頻發地區的多層房屋。
其次是抗彎框架，組成部分是梁柱，不僅布置靈活，而且不占室內空間。其設計原理是利用梁端的非彈性變形特征，用塑性鉸來消耗地震產生的能量，但其抗側的剛度比較小，如果側向力太大，需要增加梁柱截面的面積，會增加設計和施工成本。
再次是中心支撐框架，將斜向支撐構件設置于抗彎框架里面，使得支撐面、梁柱的軸心線連接成一體，以支撐承受水平的荷載，這種設計方法側向剛度比較大，而且不需要使用太多的鋼梁就能夠抵抗側向力，適合用于非地震區域的多層房屋設計。
2）鋼框架梁柱連接體系
鋼框架梁柱連接體系根據連接的剛度，可以分為以下三種，如下圖1.6所示：
圖1.6：鋼框架梁柱連接體系
首先是剛性的連接模式。在設計當中，可以采用全焊連接和栓焊混合連接兩種模式，完全熔透對接梁翼緣和柱翼緣的焊縫。
其次是半剛性的連接模式。包括頂底角鋼連接、帶雙腹板角鋼的頂底角鋼連接、端板連接，將鋼板焊接于梁端，然后再與梁腹板、梁翼緣焊接。而T型鋼的連接則是在梁上和下翼緣的位置設置T型鋼，然后將高強螺栓連接在梁柱上面。
再次是柔性連接模式。連接梁腹板和柱，常見的是承托連接，這種連接方法是在柱翼的承托件上設置梁，然后用小角鋼與柱連接于梁端，這樣就能控制住梁整體的穩定性。
4.結束語
綜上所述，多層輕鋼住宅的抗震結構體系，要求具備足夠的強度、剛度和延性，是我國目前建筑設計環節的重點所在。我們一方面是提高體系的抗側移水平，另一方面是確保體系在地震發生時的側移限值。根據多層輕鋼住宅結構體系的受力特點，我們可以找出這種住宅抗震結構體系受力的基本原則。多層輕鋼結構的住宅設計抗側力體系的研究，需要綜合結構體系的布置模式、受力變形情況和結構體系的總體特點，通過多方案的比較選擇，才能夠設計出符合抗震基本要求的住宅結構方式。
一、前言
鋼結構建筑的發展水平從某種角度來說是衡量一個國家經濟發展水平的重要標志之一。多高層鋼結構住宅由于其所采用的建筑材料、適用范圍和產業化的特點，使其建筑設計方法與于普通意義上的鋼筋混凝土和砌體結構建筑的設計有較大的不同。其自身的特點要求其建筑設計方法應該滿足三個方面的要求。其一，以鋼結構作為主要的結構材料，其建筑設計應充分發揮鋼結構強度高、剛度大的特點，盡量采用大空間的布局方式，保持室內空間分隔的靈活性，在滿足近期不同使用需求的情況下，還可滿足遠期改造的要求;其二，由于其適用范圍為多高層住宅，其建筑設計必須符合多高層住宅設計的特點，一方面必須滿足住宅設計的相關規范要求，另一方面，必須滿足當前和日后市場對住宅設計的舒適性和審美要求;其三，鋼結構住宅設計應該符合產業化的特點，建筑設計應執行標準化、多樣化的特點，積極采用新技術、新材料，以促進住宅產業化的發展。
二、多高層鋼結構住宅設計注意事項
1.多高層鋼結構體系選型設計
目前國內進行多高層鋼結構住宅建設所采用的結構體系主要分為四種:1)純框架形式;2)框架支撐形式;3)型鋼混凝土組合形式;4)鋼框架一混凝土抗震墻形式。對于純框架形式，梁柱材料采用型鋼，通過焊接或螺栓連接的方式進行組合安裝。框架支撐形式同純框架形式類似，只是由于抗震需要，在主體結構兩個主軸方向布置斜撐，鋼斜撐與型鋼柱和梁連接組成豎向抗側力析架，從而取代傳統的混凝土剪力墻，安裝方式同樣采用焊接或螺栓連接。型鋼混凝土組合形式的特點是在鋼骨架梁柱外側另外澆筑一層混凝土，新澆筑的混凝土不僅起到結構作用，同時有助于解決主體結構的防腐、防火問題。鋼框架一混凝土抗震墻形式，外部梁柱系統采用型鋼，同樣通過焊接或螺栓連接的方式進行組合安裝，內部核心筒或剪力墻采用現澆方式施工，通過預埋構件同鋼結構框架相連接，共同組成結構系統。這種結構體系的用鋼量低于純鋼結構，施工速度介于純鋼結構和混凝土結構之間。但鋼與混凝土材料的剛度和延性相差較多，目前主要在低烈度地震區的高層鋼結構住宅中采用。鋼結構住宅設計時應根據安全可靠、經濟合理、施工方便等原則，并結合建筑使用功能、建筑模塊和建筑維護結構以及抗震設防烈度等要求合理擇優選用抗震和抗風性能好的結構體系，以保證結構具有足夠的抗風、抗震能力和滿足住宅特點的使用功能。
2.多高層鋼結構平面及空間設計
鋼結構住宅通常為框架體系，結構體系與圍護體系完全分開，兩者相互獨立，圍護墻體可以根據需要靈活設置，建筑空間處理的任意性大大高于以墻體承重為主的傳統住宅。同時鋼框架由于剛度較大，結構構件均較為纖細，可以節約出更大的有效空間。基于以上對于鋼結構住宅空間結構特點的分析，平面及空間設計中應遵循的原則是:通過建筑、結構、設備各專業的配合，達到平面及空間使用上最大限度的無障礙性和組合靈活性。對住宅可變性的要求，更加積極促進了鋼結構在住宅中的應用。根據結構可能變換的程度，平面布置的靈活性分為五個等級一級靈活性:分隔構件的變化、布置;如折疊式隔墻、作為空間分隔的家具等，這些可以任由房屋的使用者改變。二級靈活性:空間隔墻的拆改;包括可移動的預制構件、可拆卸的隔墻。三級靈活性:承重結構的改動;如:建筑物的加高、加固，為增大空間而拆除部分中間支撐，增加或改變樓梯的位置。四級靈活性:除基礎以外上部結構的全面改動;五級靈活性:全部重建。對于住宅而言，比較可行的靈活性應限制在前兩種。大開間鋼框架體系為內部非承重隔墻的改造提供了方便，但考慮到住宅中設備管線的分布，因此希望設中要考慮集中布置的核心管井，而各入戶管線應盡量埋設在樓板中，以方便隔墻的變動。
3.多高層鋼結構墻體設計
鋼框架建筑的荷載由梁柱傳遞，墻體不起承重作用。這是鋼結構住宅墻體與傳統的磚混或內澆外砌剪力墻住宅的根本區別。這一特點使鋼結構住宅墻體成為純圍護結構，不再受結構空間的限制，可以根據居住空間的要求靈活分隔。鋼結構住宅的外墻作為住宅基本維護結構，必須滿足承載能力、熱工、防水、隔聲、防火、抗凍等方面的要求。多高層鋼結構外墻的設計原則有：舒適性，指外墻材料必須滿足居住空間的各項建筑物理性能，在溫濕度、聲、光、空氣流通等方面創造適宜的居住環境；耐久性，包括墻體材料本身、連接件、密封材料以及外觀效果在住宅建筑結構壽命期內的耐久性。外墻直接暴露在大氣中，受外界環境的侵蝕很大，應該提倡在不影響居住的前提下可以及時進行局部更新的材料和構造做法；外墻材料應盡量地方化，降低運費并便于日后維修時就地取材。鋼結構住宅的內墻應盡量采用非承重輕質隔斷墻，其主要功能是將使用空間分隔開來，內隔墻材料及構造做法應滿足居住建筑各項物理環境性能標準，強度和防火安全要求，特別是作為防火分區的隔墻，必須確保墻體耐火極限要求。固定墻體如分戶隔墻、樓電梯間及走廊等公共部分墻體，應滿足建筑物耐久年限的要求，廚房衛生間等有水房間墻體應具有防水功能，在使用年限內不應發生滲水、漏水現象，墻體材料不應霉變、老化。分戶墻的選擇應在安全可靠，隔聲效果達標的基礎上盡量選取輕質耐久的材料;戶內隔墻應優先選用質輕、高強、拆裝方便的材料，墻內走線應靈活可變。
4.多高層鋼結構防火設計
鋼結構雖然是不燃燒體，但其材料化學特性決定了鋼材不耐火、不抗燒，極易導熱。普通建筑用鋼材，在全負荷狀態下失去靜態平衡穩定性的臨界溫度為500℃左右，一般在300℃~400℃時鋼材強度就開始迅速下降。一般無任何保護及覆蓋物的鋼結構的耐火極限只有15分鐘左右的時間，遠遠低于建筑設計防火規范的要求。因此，普通建筑用的鋼材作為建筑物的承載主體，一旦發生火災，在高溫作用下，其承載力急劇下降，致使鋼結構不可避免地出現變形，造成建筑物部分或全部坍塌。鋼結構的防火措施主要有外包混凝土、外涂防火涂料和外包防火板三種。外包混凝土是解決鋼梁及鋼柱防火、防腐的最好措施，這種方法利于防火層的耐久性及今后的維護。但該方法會增加建筑物的總重量和施工工期。外涂防火涂料只需根據各種防火涂料的耐火性能及耐火極限要求，滿足厚度相應的厚度，但防火涂料的耐久性遠遠低于建筑物本身，需要后期維護。防火板可以根據梁柱的不同形狀，對鋼梁進行包裹，使其達到所需的耐火極限。防火板的耐久性比防火涂料更長，后期維護也較為方便，但價格較高。設計時應根據具體情況合理選用防火措施。
5.多高層鋼結構住宅樓板設計
建筑物樓板結構必須具有足夠的剛度、強度和保證梁的整體穩定性。對于住宅建筑還要有良好的隔聲、防火性能，同時要考慮在樓板內敷設管線的空間。鋼結構的基本元件是冷彎或熱軋的型鋼和鋼板，它的承載能力高，外部尺寸小，重量輕，由于框架這種形式，建筑內部支撐少，空間布置的靈活性大。在設計中，針對結構材料和類型特征，應把握如下設計準則: ①設計中綜合考慮布置梁柱的位置，特別是柱的形式、排列和柱距，應最大限度地滿足居住空間靈活性的要求；②選擇合理的樓蓋結構跨度，既不要太大，也不要太小；③選擇適當的位置布置結構支撐體系，以不妨礙建筑空間布局為宜，應避免設在有門窗洞口或將來住戶有可能開設門窗洞口的位置。④選擇適宜的鋼結構類型，考慮人力、氣候、原材料、工期、造價等綜合因素的影響。⑤結構構件設計應盡量簡化且尺寸精確，以免增加現場安裝的困難和導致廢料的產生。⑥選擇隔聲、防滲效果好的樓板體系，保障居住環境的舒適性
三、結語
總之，輕鋼結構住宅是國外許多發達國家普遍采用的成熟技術，其優良的技術性能和業化生產方式，在一定程度上體現了住宅產業現代化的方向。目前，越來越多的工程技術人員在從事鋼結構工程的設計，設計水平在不斷提高；通過最近幾年鋼結構住宅工程的施工，也積累了許多寶貴的實踐經驗，可以預見，在不遠的將來，多高層鋼結構住宅必將會大行其道。
參考文獻:
1. 輕鋼住宅在我國的發展
我國輕型鋼結構經過20多年的發展歷史，雖然起步并不晚，主要由于經濟與技術的原因使得多層輕鋼住宅的發展受到制約。國內最早出現的輕鋼結構住宅是94年11月建于上海浦東北蔡的8層鋼結構住宅，采用冷彎成型的矩形鋼管混凝土柱和U型冷彎型鋼組合梁組成框架。其特點是采用稻草板作外墻和樓板的組件，單位面積用鋼量34kg/m2。
天津經濟開發區太平村是我國住宅產業化的探索基地之一，來自中國，日本，美國，加拿大等15個國家和地區的95名參展商展示了各自的產品，其中鋼結構住宅均采用框架結構。樓板及墻體、屋頂均采用復合結構，工廠預制，現場安裝，縮短了施工工期。
長沙遠大集團建造的8層鋼結構公寓，稱之為集成化建筑。該建筑裝有中央空調一體化機組，整體浴室，“五表”遠傳系統等現代化設備。室內設計考究，體現了鋼結構住宅的風格和質量，表明了鋼結構住宅的良好發展前景。表1為若干輕鋼住宅經濟技術指標。
當前，國家將住宅產業作為國民經濟新的經濟增長點。為居民提供高質量的符合市場需求的商品化住宅成為必然趨勢。國家鼓勵發展
表1 輕鋼住宅經濟技術指標
工程名稱 馬鋼住宅試驗樓 北京西三旗水電工程宿舍 涿州中鐵紫荊關鋼結構公司試驗樓保定太行集團輕鋼住宅示范樓
結構體系 12層框架－支撐體系 6層框剪體系 6層鋼框架－砼核心筒體系 空間框架結構
結構型式 熱軋H型鋼 H型鋼，壓型鋼板組合樓板焊接工型梁柱 H形柱，工形梁
用鋼量(kN/m2) 52 63 46 52
單位造價（元） 1100 1100 1200 900
“新型建筑體系”，已將其列入優先發展的高新技術領域中。國務院1999年頒發的72號文件
提出要發展鋼結構住宅產業，在沿海大城市限期停止使用粘土磚。建設部標準定額研究司正在編制與修改與多層鋼結構房屋密切相關的技術規程。建設部科技司在今年上半年分別召開了“鋼結構住宅產業化技術導則編制研討會”和“鋼結構住宅建筑體系及關鍵技術研究課題立項評審會”。通過了18個包括鋼結構住宅建筑體系及其關鍵和試點工程的立項。國家政策為鋼結構住宅開發創造了條件，鋼結構產業化住宅有望在最近取得突破性進展。
2. 多層輕鋼住宅的優勢
過去我國大量開發的是以小開間磚混結構為主的住宅。這種住宅體系由于使用實心粘土磚，浪費土地資源，建筑物自重大，對抗震不利。另一方面，由于結構體系自身的限制，住宅平面布局多為封閉式的小開間，不能適應不斷變化的居住模式的要求。與傳統住宅相比，多層輕鋼住宅具有明顯的特點與優勢，日益受到重視。
(1)自重輕，抗震性能好。采用高效輕型薄壁型材，構件截面特性優良，相對承載力高，受力性能良好，整體剛度大，抗震性能好，可以大量節約材料，減輕結構重量，降低基礎，運輸和安裝費用。因此，對地震區，地質條件差和運輸不便的地區，其優越性更為明顯。
(2)外形美觀，建筑造型簡潔，豐富，構件截面尺寸小，凈使用面積增加。鋼材強度高，可以提供較大的柱網布置；當考慮樓板的組合作用，使用組合梁或扁梁時，可以增加凈高。這種開放式住宅既為建筑師提供設計的回旋余地，又為住戶提供了靈活分隔室內空間的可能。
(3)供貨迅速，安裝方便，可以比混凝土結構至少縮短一半工期。在當前貸款利率高的金融形式下，早投產，早回收投資，這對于降低工程總造價，增加投資效益幅度是十分重要的。
(4)干法施工，裝備化程度高，建設快速，高效，質量有保證。
(5)輕鋼結構在生產和使用的過程中能源與原材料消耗低，建筑垃圾少，粉塵少，噪音低，具有很高的可重復使用性和可循環性，因此是一種綠色環保結構。
3.多層輕鋼住宅的體系與結構特點
3.1抗側力結構體系
主要應用于多層輕鋼住宅的體系可分為：純鋼框架體系，框架－支撐體系，鋼框架－混凝土剪力墻體系，周圍抗側力體系等。
(1)純框架體系常用于4～8層住宅。它主要由寬翼緣的H型或箱形柱和工字型梁組成，亦可采用熱軋H型鋼。這種體系具有較為靈活的空間布局，但側向剛度較弱。相對于框架－支撐體系，用鋼量較大。純框架體系多采用雙向剛接，這樣可以加大結構自身的側移剛度，減少抗側移構件內力，加強耗能機制，提高建筑物的延性。但節點形式較為復雜。由于建筑美觀的要求，端板連接不宜于多層輕鋼住宅。
(2)框架－支撐體系主要由焊接工字型梁柱組成。多數情況下，這種體系為橫向承重。梁柱節點在橫向上，為剛接；縱向為鉸接。因此，結構在縱向相當于排架，抗側移剛度很低，需設置側向支撐抵抗水平荷載，限制結構的水平變形。支撐可用槽鋼，角鋼或圓鋼桿，具體形式可結合建筑立面或門窗洞口需要采用單斜桿、X型、K型或偏心支撐。單斜桿簡單明快，但必須設置兩組不同傾斜支撐，以保證結構在兩個方向具有同樣抗側力能力。X型支撐具有很好的側向剛度，但是交叉點處的細部構造比較復雜。偏心支撐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，支撐提供主要的抗側力剛度，與中心支撐相似；在大地震作用下，保證支撐不發生受壓屈曲，而讓耗能梁段屈服消耗能量。它是專為抗震設計提供的支撐形式。
(3)框架－鋼筋混凝土剪力墻（筒）體系。用鋼筋混凝土剪力墻部分或全部代替鋼支撐，就形成了框架－鋼筋混凝土剪力墻（筒）體系。它適用于小高層住宅。一般將樓梯或電梯間設計成鋼筋混凝土墻（筒）。這樣即有效的加強了建筑物的側向剛度，又解決了樓梯間的防火問題。如果結構剛心偏移過大，出現扭轉的問題，可在適當部位設置鋼支撐。
(4)周圍抗側力體系。這種體系在歐美國家的商業和民用建筑中十分流行。它的特點是剛架柱強軸與其相交的建筑軸線垂直，形成外筒，抵抗水平荷載，將之傳遞到基礎。它適用于建筑外型接近于正方型的結構。可以將這種思路應用到框架－支撐體系中。把縱向的支撐去掉，將原有位置的剛架柱扭轉90度，梁柱由鉸接變為剛接。這樣，剛架柱同時起到抗風柱與豎向支撐的作用。
對于多層輕鋼民用住宅體系的選擇，不必拘泥于某一種特定的體系。可以根據建筑平面設計的要求，靈活處理，綜合使用不同的抗側力體系。
3.2 樓面屋蓋結構
樓面和屋蓋必須有足夠的強度，剛度和穩定性，同時應當盡量減少樓板厚度，增加室內凈高。壓型鋼板－混凝土組合樓蓋是目前應用較為廣泛的形式。它具有施工速度快，平面剛度大，增加房屋凈高的優點。具體做法是在鋼梁上鋪設壓型鋼板，再現澆100～150mm混凝土。在鋼梁上焊接足夠的剪力連接件，使鋼梁與混凝土協同工作構成組合樓蓋。這種做法耗鋼量較大，且需防火處理。可以用預應力鋼筋混凝土薄板取代壓型鋼板。此外，預應力圓孔板、迭合板、組合扁梁也是常用形式。
3.3 墻體結構
各種輕質墻體材料以其良好的保溫、隔熱、隔聲性能受到開發商的青睞。目前，墻體主要分為自承重式和非自承重式。自承重墻體主要包括用于外圍護結構的加氣混凝土塊、太空板、輕鋼龍骨加強板等，以及用于內墻的輕混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外掛的非自承重式墻體材料主要有彩色壓型鋼板、彩色壓型鋼夾芯板、玻璃纖維增強外墻板等。采用非自承重式墻體材料，需設置墻梁用以懸掛外圍護結構。門窗洞口上下要布置。墻梁多采用C或Z型冷彎薄壁型鋼，尺寸取決于跨度（剛架間距）和墻距（板跨）。
3.4 多層輕鋼住宅的防火
鋼材屬于不耐火材料，溫度為400 °C時，鋼材的屈服強度將降為常溫的一半，溫度達到600 °C時，鋼材基本喪失全部強度和剛度。所以，鋼結構不僅要進行結構的抗火設計，還要采用防火措施保護。目前常用的防火措施有以下四種方法(1)防火涂料法。將具有一定厚度的防火涂料直接噴在鋼結構構件上。防火涂料主要兩類：涂層8～50mm，粒狀表面，密度較小，耐火極限1～3h的為厚涂型防火隔熱材料；涂層3～7mm，遇火膨脹增厚，耐火極限0.15～2h的為薄涂型防火隔熱材料。噴涂法造價較低，操作簡便，施工速度快，但是構件表面不平整，影響美觀。（2）隔離法。將防火材料或防火磚沿構件的外圍，將構件包裹，與外界隔離。這種方法美觀，無污染，但施工速度較慢，適用于外露的構件。（3）實心包裹法。將鋼構件澆注到混凝土中。（4）膨脹漆覆蓋法。將具有一定厚度的膨脹漆噴涂、抹、刷在經過處理的構件表面。抗火極限最高達2h。覆蓋法施工容易，但不適用于潮濕的環境，僅適用于干燥的室內。
4. 工程實例
4.1 工程背景介紹
某示范樓建筑面積4665m2，5層純鋼框架結構，長67m，寬13.5m，層高3m。焊接工字形梁，縱橫雙向剛接H形柱。樓面活荷載為2.0kN/m2，屋面活荷載0.3kN/m2，輕型屋面恒荷載0.3kN/m2；基本風壓0.25 kN/m2；設計地震烈度為7度，Ⅱ類場地。屋面為冷彎薄壁C型檁條鋪雙層鍍鋅壓型鋼板夾100mm厚保溫棉屋面系統，外墻采用200mm厚陶粒混凝土空心砌體墻，分戶墻為180mm厚菱鎂土板，戶內隔墻為90mm厚菱鎂土板。條型基礎，柱與基礎為剛接。
示范樓共有四個居住單元，兩種建筑平面布置形式，建筑面積分別為143 M2，102 M2。一單元為大兩室兩廳，二、三、四單元為小兩室兩廳。一單元的大客廳使用了組合扁梁，從而實現了梁與樓蓋的一體化，減少了結構層高。對于正常極限狀態下的組合扁梁，將鋼和混凝土兩種材料組成的組合梁截面換算成同一種材料的截面，再按照彈性理論計算。為了樓板的放置，扁梁的下翼緣一般較寬，需驗算施工時產生的偏心荷載。為了減少設計工作量，通常把扭矩簡化為已對大小相等、方向相反的力分別作用于扁梁的上下翼緣。詳細分析方法見文獻。
4.2 計算方法與基本要求
對于多層輕鋼住宅，盡管采用單向板，但由于縱橫向均有墻體荷載分布，宜采用三維空間計算模型。本工程采用的是普通樓板，不考慮樓蓋對鋼架梁剛度增大的作用，忽略樓板的空間聯系作用，空間模型為純框架結構。計算分析是采用有限元分析軟件ANSYS完成。在結構計算中采用三維梁單元，質量單元計算結構自振周期以及靜力分析。
相對于工業建筑而言，多層民用建筑的荷載工況簡單明了。主要考慮以下三種工況：
工況一：1.2×恒載標準值＋1.4×活荷載標準值
工況二： 1.2×恒載標準值＋0.85×1.4×（風荷載＋活荷載）標準值
工況三：1.2×重力代表值＋1.3×水平地震作用標準值
對于多層輕鋼住宅地震荷載計算，由于樓層較低，結構布置對稱，采用底部剪力法就可滿足要求。
多層輕鋼住宅側向位移具體要求如下:
(1)在風荷載作用下的頂點水平位移與總高度之比不宜大于1/500。
(2)層間相對位移與層高之比不宜大于1/400。
(3)在常遇地震作用下，層間側移不超過樓層高度1/250。
對于多層輕鋼住宅，還要滿足剛架柱構件穩定性與鋼框架的整體穩定性要求。
表2 兩種方案（空間模型）比較
柱截面（mm） 柱用鋼量(t) 單位用量（kg/m2）縱向主自振周期(s) 地震作用下縱向最大層間位移 橫向主自振周期（s） 地震作用下橫向最大層間位移(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
方案比較 節省19％ 節省9.6％ 基本相同
4.3 計算分析
由于活荷載與基本風壓較小，所以工況三為控制工況。計算設計時將兩種方案進行了比較，不改變剛架梁的截面形式，只對剛架柱進行改動。方案一，剛架柱為工字形；方案二，剛架柱為箱形。表2給出兩種方案空間模型的主要計算結果，可得到以下結論：
(1)兩種方案的剛架柱在強軸方向慣性矩相同，即在橫向結構的剛度相同，因此橫向主自振周期以及地震作用下橫向最大層間位移基本一致。
(2)本工程長寬比5，縱橫雙向剛接，因此對于方案一，當橫向側向剛度滿足要求時，縱向剛度也能達到要求。
(3)在滿足規范要求的前提下，方案一節約鋼材用量，單位面積用鋼量減少約10％，經濟性好。因此，在設計中選擇了工字形剛架柱。表3示范樓主要構件尺寸及其用鋼量。但是由于輕鋼體系剛架柱的腹板很薄，為了防止局部失穩引起的結構失效，剛架柱宜在縱向梁柱剛接處做成局部箱形柱。
表3 示范樓主要構件尺寸及其用鋼量
截面尺寸（mm） 用鋼量(t) 比例（％）
剛架柱（GJZ） I300x300x12x8 92.91 38.3
剛架梁（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
中圖分類號：G267文獻標識碼：A 文章編號：
剪力墻分為平面剪力墻和筒體剪力墻。平面剪力墻用于鋼筋混凝土框架結構、升板結構、無梁樓蓋體系中。為增加結構的剛度、強度及抗倒塌能力，在某些部位可現澆或預制裝配鋼筋混凝土剪力墻。現澆剪力墻與周邊梁、柱同時澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結構和懸吊結構中 ，由電梯間、樓梯間、設備及輔助用房的間隔墻圍成，筒壁均為現澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強度較平面剪力墻高可承受較大的水平荷載。此兩類剪力墻比較復雜，最好采用有限元法借助于計算機進行計算。其計算判斷過程是由整體參數來判斷的有關計算方法有那些注意的問題,希望大家展開討論.
還有個比較重要而且需要進一步理解的概念是:協同工作原理 基本的原理是這樣的:框架結構和剪力墻結構，兩種結構體系在水平荷載下的變形規律是完全不相同的。框架的側移曲線是剪切型，曲線凹向原始位置；而剪力墻的側移曲線是彎曲型，曲線凸向原始位置。在框架—剪力墻（以下簡稱框-剪）結構中，由于樓蓋在自身平面內剛度很大，在同一高度處框架、剪力墻的側移基本相同。這使得框—剪結構的側移曲線既不是剪切型，也不是彎曲型，而是一種彎、剪混合型，簡稱彎剪型。在結構底部，框架將把剪力墻向右拉；在結構頂部，框架將把剪力墻向左推。因而，框—剪結構底部側移比純框架結構的側移要小一些，比純剪力墻結構的側移要大一些；其頂部側移則正好相反。框架和剪力墻在共同承擔外部荷載的同時，二者之間為保持變形協調還存在著相互作用。框架和剪力墻之間的這種相互作用關系，即為協同工作原理。
一、 框架抗震等級和機構高度的調整
抗震設計的細長框架—剪力墻結構，在基本振型地震作用下，其框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50％時，框架部分的抗震等級應按純框架結構采用，柱軸壓比限值宜按框架結構的規定采用；其最大適災高度和高寬比限值可比純框架結構適當增加。
目前不論手算近似方法還是計算機方法，一般均采用了樓板平面內剛度無限大的假定，即認為樓板是平面內不變形的。在框—剪結構中，剪力墻的間距較大，實際上樓板是會變形的。在水平作用下，剪力墻部位水平位移較小；而在框架部位由于框架的剛度較小，樓板位移較大，相應地框架的實際水平力比計算值大。
更重要的是，剪力墻剛度較大，承受了大部分水平力，在地震力作用下，剪力墻會首先開裂，剛度下降，從而使部分地震力向框架轉移，框架承受地震力會增加。此外，框架是框—剪結構抵抗地震作用的第二道防線，有必要提高其設計地震力，以使強度有更大的儲備。
因此，在地震力作用下，框—剪結構中框架的剪力標準值應適當調整，
在鋼筋混凝土中不使用墊塊，將無法保證鋼筋位置達到設計要求，嚴重時會出現鋼筋籠歪斜、鋼筋保護層大小不一、鋼筋外露等嚴重質量缺陷，大大降低構件承載能力，嚴重影響施工質量。在剪力墻澆筑過程中，為防止鋼筋移位，最好的辦法是使用對拉螺栓，螺栓在模板內和鋼筋焊接固定，在外由模板橫向牽扯，既固定了鋼筋又固定了模板，是最完善的方式，完全能替代墊塊的作用。其實，對拉螺栓在建筑工程中非常常見，如果有人注意觀察，如混凝土水池等結構的內外壁上有些鋼筋露頭，最后完工后會被割除，然后在其位置涂抹瀝青漆防腐，這些就是對拉螺栓的痕跡。
二、 剪力墻的機構布置
1．平面布置。剪力墻結構中全部豎向荷載和水平力都由鋼筋混凝土墻承受，所以剪力墻應沿平面主要軸線方向布置。
（1）矩形、L形、T形平面時，剪力墻沿兩個正交的主軸方向布置；
（2）三角形及Y形平面可沿三個方向布置；
（3）正多邊形、圓形和弧形平面，則可沿徑向及環向布置。
單片剪力墻的長度不宜過大：
（1）長度很大的剪力墻，剛度很大將使結構的周期過短，地震力太大不經濟；
（2）剪力墻以處于受彎工作狀態時，才能有足夠的延性，故剪力墻應當是高細的，如果剪力墻太長時，將形成低寬剪力墻，就會由受剪破壞，剪力墻呈脆性，不利于抗震。故同一軸線上的連續剪力墻過長時，應用樓板或小連梁分成若干個墻段，每個墻段的高寬比應不小于2。
2．每個墻段可以是單片墻，小開口墻或聯肢墻。每個墻肢的寬度不宜大于8.0m，以保證墻肢是由受彎承載力控制，和充分發揮豎向分布筋的作用。內力計算時，墻段之間的樓板或弱連梁不考慮其作用，每個墻段作為一片獨立剪力墻計算。
2.1邊緣構件的設置
一、二級抗震設計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應設置約束邊緣構件。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規范要求的最小配筋率，建議加強區0.7%，一般部位0.5%。對于短肢剪力墻，控制配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；對于小墻肢其受力性能較差，應嚴格按高規控制其軸壓比，宜按框架柱進行截面設計，并應控制其縱向鋼筋配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設計中往往就按長肢墻進行暗柱配筋。
(1)考慮梁約束作用時，結構剛度特征值 增大，自振周期T1減小，地震力增大，因而總底部剪力增大；剪力墻承擔的剪力加大，但除底層外，墻彎矩反而有所減小；框架承擔的剪力減小；建筑物頂點位移減小，但層間位移加大。
（2)在求得總剪力墻、總框架、總連梁內力以后，常根據各構件剛度進行第二步分配，計算構件控制斷面的內力。
工程概況：
以某住宅小區為例，建造在斜山坡地帶。占地面積約18000m2，總建筑面積約20000m2，小區內擬建5幢6+1層磚混住宅建筑。根據原地形的特點和場地工程地質條件，本著盡可能少挖土方、降低造價的原則。5幢建筑物順山坡地形布局，將原斜山坡修整為七個臺階地，每個臺階地高差2．7 m。按照設計總體要求，5幢建筑物均采用跌落法的建筑設計手法。即將臺階地間的高差設于兩個單元之間的橫墻處（圖1）。由工程地質勘察報告揭示的場地土層分布自上而下依次為：沖填土，粉質粘土和全風化泥巖。
一、邊坡穩定性分析與處理
在斜山坡上興建多層磚混住宅建筑，除了有位于建筑物邊緣以外的室外邊坡外，還有因臺階開挖形成的位于建筑物下部的邊坡。位于建筑物邊緣以外的室外邊坡可按常規方法設計處理。但當邊坡位于建筑物下部時，這種邊坡已不是獨立的土質邊坡，而是與建筑物相關聯的邊坡，其建筑物的上部荷載和基礎形式將對邊坡的穩定性產生重要的影響。本文著重闡述這類位于建筑物下部邊坡的穩定問題。在進行該類工程的結構設計時，場地的穩定性主要包括三個方面：場地的整體穩定性、臺階處邊坡及擋土墻的穩定性和基礎的穩定性。
1．1 整體穩定性
該小區建筑場地為山區地貌，建筑場地位于江南隆起的東南緣與華南活動帶的拼貼復合部位，場地內無較大的區域性構造通過，建筑場地范圍內各層巖土體較穩定，未發現溶洞、土洞等不良地質作用．場地穩定。但經人工開挖平整后，破壞了原有的平衡狀態，建筑物荷載作用亦會對場地的穩定產生一定的影響。結構設計時，應對場地的整體穩定性進行分析、計算。
1．2 局部穩定性
(1)場地開挖形成的多級臨空臺階破壞了原有場地的穩定平衡狀態。臺階的開挖、填筑和堆載也可對邊坡的穩定產生一定的影響。開挖邊坡使坡體內土的初始應力狀態改變，坡腳附近出現應力集中帶，坡頂和坡面的一些部位可能出現張拉應力區，導致邊坡失穩。
(2)場地內建筑物下部的臨空臺階在建筑物的上部荷載作用下具備坍塌條件。建筑物對坡體的穩定性影響主要取決于通過基礎傳到坡體內的荷載，這些傳到坡體內的建筑荷載作用在滑動土體上，增加了滑動土體的下滑力，對邊坡穩定產生一定的影響。斜山坡地建筑荷載是不能忽視的影響因素。
(3)基礎回填土未經壓實固結處理可能造成的固結沉降；堆填土在雨水或施工用水滲入軟化后可能導致邊坡局部失穩。
1．3 基礎穩定性
基礎的穩定性強說明地基承載力可靠，不產生過大的不均勻沉降及傾斜，滿足建筑物正常使用極限狀態的要求。
1．4 建筑物下部邊坡穩定的作用力分析
在分析建筑物下部的邊坡穩定時，需考慮上部建筑荷載及基礎形式對邊坡穩定的影響。作用于斜山坡地建筑物下部土體上的作用力除了土體自重外，還包括建筑物通過基礎傳到坡體內的荷載。
建筑物通過基礎傳到坡體內的荷載包括水平荷載、豎向荷載和彎矩三項。水平荷載指向坡體內時，對邊坡穩定性有利，指向坡體外部時，則是不利荷載。水平荷載作用可由風荷載或地震作用產生；豎向荷載如結構自重、使用荷載、雪荷載等；彎矩對邊坡的穩定性影響不大，可忽略。
建筑物通過基礎傳到坡體內的荷載對邊坡穩定的影響與基礎形式有關，當建筑物采用淺基礎時，由于基礎埋深較淺，通過基礎傳到坡體內的荷載大部分會作用在滑動土體上，增大了山坡土體向下的滑動力，容易使坡體失穩或產生滑坡。
1．5 建筑物下部邊坡穩定的處理方法
在進行斜山坡地多層磚混住宅建筑的結構設計時，上述三個方面的穩定問題相互關聯，必須根據具體情況統一協調處理。
根據本工程上部建筑特點和地質條件的情況，本工程采用磚砌條形淺基礎，為了保證建筑物下部的邊坡穩定，基礎設計時，采用了放臺階的做法，即以臺階處的基礎底標高為基準，沿縱墻放臺階過渡（圖2），橫墻基礎底標高同相交處縱墻的基底標高，這樣可使相交的縱橫墻基礎底在同一標高，增強了建筑物基礎的整體性，既對臺階處土坡整體穩定性有利。也減小了土坡處的土壓力，有利于臺階處土體的局部穩定。
圖2 橫橫基礎埋深變化示意
在臺階高差處利用橫墻基礎設置室內擋土墻。因磚混住宅建筑的橫墻間距較小，臺階臨空處室內擋土墻的設計受建筑墻的限制，設計時要考慮建筑物與擋土墻間的相互影響。如單獨另設室內擋土墻不太合適，設計時可將兩個單元之間位于臺階高差處的橫墻基礎適當做大，大放腳以上的墻體兼作室內擋土墻，其厚度按計算確定。擋土墻內適當增設同墻厚的鋼筋混凝土扶壁柱，扶壁柱與墻體沿豎向每500mm高設4Φ6鋼筋與墻體拉結。在擋土墻底部和頂部各設一道鋼筋混凝土圈梁，圈梁分別與兩側同標高的縱向圈梁相連，以增強擋土墻的整體穩定性。在進行該類擋土墻設計時須注意以下幾點：
(1)結構設計時將橫墻基礎與室內擋土墻共同考慮，由于該橫墻基礎與相鄰兩側的基礎以及上部結構連接成為一個整體，要求墻體保持剛性，沒有偏轉與平移，故該擋土墻結構須保持靜止，不可發生側向位移，此時墻后的土壓力宜按靜止土壓力計算；
(2)擋土墻荷載計算時應計入作用在土體上的建筑荷載；
(3)由于建筑物下部的室內擋土墻與橫墻基礎共同考慮．且與相鄰兩側的基礎以及上部結構連接成為一個整體，該擋土墻的計算簡圖不同于普通擋土墻，其計算簡圖可簡化為上下端鉸接的構件（圖3）。
圖2 橫橫基礎埋深變化示意
在臺階高差處利用橫墻基礎設置室內擋土墻。因磚混住宅建筑的橫墻間距較小，臺階臨空處室內擋土墻的設計受建筑墻的限制，設計時要考慮建筑物與擋土墻間的相互影響。如單獨另設室內擋土墻不太合適，設計時可將兩個單元之間位于臺階高差處的橫墻基礎適當做大，大放腳以上的墻體兼作室內擋土墻，其厚度按計算確定。擋土墻內適當增設同墻厚的鋼筋混凝土扶壁柱，扶壁柱與墻體沿豎向每500mm高設4Φ6鋼筋與墻體拉結。在擋土墻底部和頂部各設一道鋼筋混凝土圈梁，圈梁分別與兩側同標高的縱向圈梁相連，以增強擋土墻的整體穩定性。在進行該類擋土墻設計時須注意以下幾點：
(1)結構設計時將橫墻基礎與室內擋土墻共同考慮，由于該橫墻基礎與相鄰兩側的基礎以及上部結構連接成為一個整體，要求墻體保持剛性，沒有偏轉與平移，故該擋土墻結構須保持靜止，不可發生側向位移，此時墻后的土壓力宜按靜止土壓力計算；
