时间：2023-01-09 11:30:55
关键词:钢结构住宅;优越性;设计原则;发展
近年来，随着城市建设的发展和高层建筑的增多，我国钢结构发展十分迅速，钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。特别是在我国大中城市中，人多、土地资源少，而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高的情况下，较大范围应用钢结构住宅，是我国生产发展到一定阶段的必然产物。
据资料显示：2002年3月，一座高达18层、采用H型钢建造的钢结构住宅楼在安徽省马鞍山市动工建设。它是我国住宅产业从钢筋混凝土跨进钢结构模式的重要标志。上海同时有6幢钢结构高层住宅在建设，最终他们将建到100米、34层，这在国内还是首次。北京住宅也启用了钢结构，位于朝阳区十里堡的晨光家园B区，全部采用H型钢钢梁、钢柱。2002年9月开盘的北京金宸公寓，填补了国内高层住宅钢结构体系建筑的空白，同时也标志着我国住宅的开发和建设已步入了全新的钢结构住宅体系时代。
一、钢结构住宅体系
住房的建筑形式和风格千差万别，但就结构体系（支撑骨架）而言，只有砖混结构，木结构、钢筋混凝土结构和钢结构等几种主要的结构形式。随着国家对环境保护意识的认识不断加深，对木材和粘土已经提出限制、限时使用，现阶段我国住宅建筑的主要结构形式主要以钢筋混凝土框架为主，但该结构施工烦琐、施工垃圾多且结构自重大，进深和开间相对较小，梁、柱粗大，空间利用率较低，这些缺点在一定程度上无法满足条件越来越高的住宅建筑的功能要求。因此，开发坚固耐久，建造迅速，空间布置灵活，易于改建的新型住宅结构体系，成为住宅建筑和结构发展的重要趋势。随着我国钢产量的快速增长及新型建材的发展和应用，符合上述要求的钢结构住宅体系逐步发展起来并引起了广泛的关注。
所谓的钢结构住宅体系就是指由维护墙体、隔断墙体、楼板与主体钢结构共同组成的住宅体系。住宅钢结构是指纯钢结构（钢框架或框架—支撑）体系，介于高层钢结构（钢框架或钢框架—混凝土剪力墙）体系与冷弯薄壁型钢结构（Z、C等轻型钢结构）体系之间的多层钢结构住宅体系。
二、现代钢结构的建筑特点
（一）预工程化程度高，建设成本降低，工期缩短
钢结构建筑模数协调统一标准实现了建筑工业化大规模生产，提高了建筑预工程化，使不同材料、不同形状和不同制造方法的建筑构配件具有一定的通用性和互换性。同时钢结构建筑的预工程化使材料加工和安装一体化，大大降低了建设成本；并且加快了施工速度，使工期能够缩短40%以上，从而加快了房地产开发商的资金周转速度，使建筑能更早投入使用。
（二）建筑与结构的设计与功能一体化，使建筑更富有功能化
在钢结构建筑中，结构成为形象构成的重要因素，结构的形体，构件，节点从很大程度上导致并制约着建筑的形象。建筑与结构的设计与功能只有做到一体化，才能使建筑更富有功能化并创造出技术与艺术融为一体的钢结构建筑。北京2008年奥运会国家体育场投标方案中有许多方案都体现了钢结构建筑的这一特点。例如清华大学建筑设计院设计的可开合式方案，在体育场大屋面的中央设置两个半圆型的玻璃顶面，同时相对旋转、平行滑动完成大屋面的开合；又如中国建设设计研究院场馆方案外观即为建筑的结构，形象完美纯净，功能与结构达到了完美的统一；还有日本朱式会设建筑事务所设计的折叠式方案，屋顶由悬臂的钢架结构支撑，可在30分钟内完成开闭的动作，确保全年比赛及活动不受天气影响。
（三）能够满足超高度和超跨度的要求
钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体，强度高，弹性模量亦高。其密度与强度的比值远小于砖石，混凝土，木材，在同样受力情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。现在人类已具有建造跨度超过1000米的超大穹顶与高度超过1000米最高至4000米的超高层建筑的能力。并且钢索与膜结构相结合形成索膜结构体系更能满足建筑对跨度的要求，使这在型建筑成为樗性建筑，比如日本东京后园棒球场屋盖是钢索与气承膜组成的索膜结构，面积达28000平方米，英国政府为迎接21世纪而兴建的樗性建筑伦敦千年穹顶大型综合性展览建筑也是索膜结构体系，其穹顶直径达到320m。
（四）原材料可以循环使用，有助于环保和可持续发展
发展钢结构对于资源，能源都非常短缺的我国意义尤为重大，因为中国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝土建筑大国。钢材是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，边角料也有价值，不需要制模施工。目前国际上引人瞩目的新型住宅品引入我国，其环保节能的特点主要体现在两个方面：
1、该类型住宅采用全封闭式保温隔热防潮系统，温度变化小，热损失低。不论冬夏，都具有舒适当居住环境。室外零摄氏度时，室内仍可以保持17摄氏度以上；以室外温度达到30摄氏度的情况下，室内温度仅为21摄氏度左右。
2、与砖混结构住宅相比，可节能60%以上，冬夏季空调设备可节约耗电30%以上，结构的废旧利用为100%，与砖混结构比较，同样楼层净高条件下，钢结构维护墙体面积小，节约空调所需能源，减小维护费用。
三、钢结构住宅设计的原则及问题对策
（一）钢结构稳定设计的探讨
稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。现代工程史上不乏因失稳而造成的钢结构事故。在我国1988年曾发生13.2×17.99m网架因腹面杆稳定位不足而在施工过程中塌落的事故。因此稳定性钢结构设计中的主要问题，一旦出现钢结构的失稳事故，不但会造成经济严重损失，而且会造成人员的伤亡，所以我们在钢结构设计中一定要把握好稳定设计这一关。目前，钢结构中出现过的失稳事故都是由于设计者的经验不足，对结构及构件的稳定缺少明确概念，造成一般性结构设计中存在稳定设计的薄弱环节。另一方面是由于新型结构的出现，如空间网架，网壳结构等，设计者对其如何设计还没完全的了解。
（二）钢结构建筑设计的原则
针对钢结构建筑稳定问题，在实际设计中，我们必须遵循以下三个原则：
1、结构整体布局必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。为保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布局相一致。
2、结构计算简图和计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。目前在设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效力框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。
3、设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋予它足够的刚度和柔度，对框架节点应尽量减少杆件偏心，这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。
（三）钢结构住宅设计中应注意的问题及对策
1、钢结构住宅建筑要以建设计为主导，其他专业紧密互动配合。钢结构住宅建筑除要遵循住宅建筑设计一般原则外、要注重解决：
（1）如何发挥钢结构的优势？梁跨度可增大、开间更灵活、为住户创造更大的空间。但又如何避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板。
（2）要解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题。特别是在多雨的地区，防腐、防锈工作处理的好坏直接影响到钢结构住宅的推广。超级秘书网：
2、选择和开发外墙板，是钢结构住宅建筑推广中的关键问题之一。除满足外墙板的各项技术要求外，还要做到墙板原材料因地之宜、工作化生产、运输、安装连接方便。
3、钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠、并为构件制作、运输、吊装创造条件。
结构抗震性能与结构布局规则性有很大关系。结构布局不规则，地震时易损坏，而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。
住宅钢结构的平面布局应力求规则、对称。住宅钢结构常见的布局不规则，主要是平面不规则。如平面形状不规则，L形等，特别是支撑剪力墙偏置，明显不对称等。若楼层的最大弹性水平位移超过质心水平位移的1.2倍，就属于平面不规则，此时需对支撑剪力墙的配置进行调整。
4、建筑设备与钢结构住宅配合，是住户首先遇到的问题。因此如何采用先进的技术来开发适合于钢结构住宅的各项设备是我们必须要解决的问题。
5、钢结构住宅的造价是房地产开发商最关心的问题。钢结构住宅应定位于中、高档住宅，钢结构住宅建筑是一项系统工程，应从设计、制造、运输、安装、维修和管理等环节着手加强管理和协调，从而达到降低成本，提高综合经济效益的目的。
四、钢结构住宅发展前景
住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路，因为这将成为推动我国经济发展新的增长点。钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略，因此钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。
钢结构建筑的科技含量很高，结构本身往往就是建筑表现，钢结构的表现与工艺不仅是实现形象构思的必要手段，而且对建筑形象的影响极为显著，这就决定了结构构思是形象构思成功与否的关键所在。科学技术的进步，审美观的改变必然使得钢结构建筑不断地去扩展自身的表达语汇而寻求发展。我们所提倡的是：抛开风格要素，从结构理性主义出发，从现代的和传统的从多风格流派中吸取精华，创造出技术和艺术有机融合的钢结构精品建筑。
目前国内的建筑业生产效率较低，尚属劳动密集型产业，而钢结构住宅属于高技术高效率的产业，加快对钢结构住宅的研究，将促进建筑业向技术密集型产业转化，并将带动建材、冶金、信息机械尤其是钢铁企业的发展。
应该看到，我国钢结构住宅正得到大力地发展，但从建筑、结构设计到制作安装，各个环节我们都与国外先进水平有很大的差距。作为设计人员，应在工作中应该脚踏实地的积极创新；专业研究人员则应对钢结构设计理论和设计方法进行深入系统的研究；技术主管要加强对从业人员的技术培训及市场的管理力度。只有这样才能使我国钢结构住宅产业化得到更加健康的发展，成为真正具有国际竞争力的产业。
参考文献
[1]薛发，国内钢结构住宅的墙体发展状况[J].工程建设与设计;2004-09.
[2]蔡玉春;钢结构住宅产业化的现状与进展[J].钢结构.2005-01.
关键词：轻钢结构住宅优势 结构体系 组合楼盖
一、钢结构住宅发展的前景
长期以来，我国因缺少钢材而对建筑钢结构的应用加以限制，使建筑钢结构的使用限制在很小的范围内，而今我国持续三年年钢产量超过1亿吨，成为世界上钢产量最多的国家，为此国家十五规划中，确立了2010年全国钢结构用钢达到钢材总量的5%左右，因此，国家鼓励在住宅领域采用钢结构。
随着钢产量的不断提高，经济的不断发展，对绿色环保型建筑的不断要求，钢材应用于住宅建筑主体结构是历史所趋。我国正在加速发展钢结构住宅产业化进程，发展以标准化、系列化、通用化，以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制。国家建设部和中国工程建设标准化协会正在组织研制和开发多层轻钢结构的住宅建筑体系的结构选型，新型围护结构与隔断体系以及钢结构构件及配件，结构体系设计与施工技术，编制相应的设计与施工技术规范和规程。可以预见，不远的将来钢结构住宅的发展和应用会有新的飞跃。
二、钢结构住宅体系的优势
目前经国内广泛研究、实验分析，钢结构住宅通用体系（其中尤以轻钢结构住在最为突出）用于民用住宅，具有独特的优势，与其它住宅通用体系相比，其主要特点是：
1、自重轻，抗震性能好。
2、布置灵活，开间大，使房型丰富，约可提高建筑面积5%~8%。
3、钢结构配件制作工厂化和机械化程度高，商品化程度高，可以工厂化生产，更易实现工业化、定型化、批量化生产，提高劳动生产率。
4、施工周期大大缩短，主要为干作业，有利于文明施工。
5、由于钢结构住宅建筑的自重较轻，基础负载也相应减少，因此降低了基础工程相关的施工难度及造价。
6、钢结构建筑是环保型、节能型的可持续发展产品，无建筑垃圾。
三、结构体系选型
对低、多层钢结构住宅，目前国内外常用的结构体系主要有：
（一）冷弯薄壁型钢体系
构件用薄钢板冷弯成C形、Z形、U形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证，抗侧能力较差，一般只用于1～2层住宅或别墅。
（二）框架
目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架，门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计，满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用，运用在低多层住宅中，一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主，弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证，因此设计、施工时须慎重处理。
（三）框架支撑体系
在风载或地震作用较大区域，为提高体系的抗侧刚度，增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。这种体系为多重抗侧体系，而且梁柱节点，柱脚节点可设计成铰接、半刚接，施工构造简单，基础主要承受轴力，体形较小，因此成为人们青睐的对象。
（四）框架剪力墙体系
在低多层住宅中，可以应用传统的剪力墙体系，如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。目前正在研究的空腔结构板是一种理想的抗侧结构。空腔结构板是一种新型的轻质板材，采用黄纸制成具有众多等边空腔结构的板状基架，然后经浸渍而成。该板材与钢框架可靠连接，便可形成新型剪力墙。另外美国，澳大利亚等国还开发了交错桁架体系，比较新颖。
四、 主要构件设计
（一）柱
如前所述，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。
（二）楼盖
在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板－现浇混凝土组合楼板，现浇钢筋混凝土板以及钢－混凝土叠合板，而以第一种最为常用。目前，在多层轻钢房屋整体分析时，还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用，即使设置抗剪键，也偏保守地假设钢结构承受全部荷载，这样不仅增加材料用量和结构自重，反而会造成强梁弱柱的不利情况。
研究表明，考虑组合作用后主梁的刚度大大增加，使得梁的挠度和地震作用下柱顶的侧移大为减少，此考虑组合作用应予关注。为使楼层高度减到最小，提供更大的空间，组合扁梁楼盖也成为一种趋势。
（三）支撑体系
支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件，目前国内用的还很少，建议在高烈度区首选偏交支撑。
（四）节点抗震设计
钢结构体系当中，节点的设计和构件的设计具有同等的重要性，因此必须给予充分的重视。钢结构的节点设计包括梁－柱节点、梁－梁节点、柱－柱节点、柱脚节点、柱帽节点等。设计时应确保节点的安全可靠，并尽量采用简捷、稳定、可靠的施工工艺，减少或避免现场的焊缝连接。钢节点的形式按传力特性大体可以分为三类：铰节点、半刚性节点、刚性节点。刚性、铰接节点的受力性能、施工工艺研究得比较成熟，因此在工程中取得了广泛的应用。采用的几种梁－柱节点连接形式。由结构布置分析，考虑工程实际情况，在设计时，多层房屋钢结构柱多采用焊接工字形或箱形截面，由于焊接工字形截面腹板比较薄，故在此弱轴方向与粱的连接多采用铰接，而强轴方向则采用刚接形式。不难发现，铰节点形式简单，施工方便，但它使得梁跨中弯矩加大，增加用钢量，不经济；刚性节点构造复杂，但其有效的降低了跨中弯矩，节约了用钢，有较好的经济效应；而半刚性节点应用比较少，主要是其受力特性比较复杂，往往通过试验来取得较为准确的设计数据。
（五）墙体材料的选取
一般来说，为了突出钢结构自重轻、布置灵活、可改性好的特点，钢结构住宅不宜采用传统的黏土砖或其它自重较大的材料。通常采用轻质材料，比如：空心混凝土砌块、加气混凝土、压型钢板加轻质保温材料组成的复合墙体、OSB板、CS板等。目前使用的比较多的是蒸压轻质加气混凝土板（Autoclaved Lightweight Concrete）简称ALC板(块)。这种材料质地较轻，具有较好的防水，防渗透能力，保温性能好，隔声效果与一般混凝土空心砌块相当，自身的强度高，施工方便、快捷。无论做外墙还是内隔墙效果都比较理想。
五、推广轻钢结构、钢结构住宅体系的一些建议
1）相应行业规范、规程的及时编制与实施，形成规范化的设计、施工程序。
2）结构体系优化设计方法、各种大型结构设计软件的开发与研究。
3）轻钢结构、钢结构住宅施工方法的研究。
4）对各种抗腐蚀性、抗外界环境影响的钢种的研究开发。
5）半刚性连接节点受力性能分析与研究。
一般来说，材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比，钢结构有如下一些特点。
1.1材料的强度高，塑性和韧性好钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。
1.2材质均匀，与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。
1.3钢结构制造简便，施工周期短钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。
1.4钢结构的重量轻钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，如建造在交通不便的山区和边远地区的工程，重量轻也是一个重要的有利条件。
当然任何一种材料都不是十全十美的，钢材的耐腐蚀性和耐火性就较为欠缺，在对结构进行防护时费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆，锈蚀问题也并不严重。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能，已经逐步推广应用，并取得了良好的效果。钢材长期经受100℃辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达150℃以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施。例如，利用蛭石板、蛭石喷涂层或石膏板等加以防护。
2钢结构住宅的特点
钢结构住宅与传统结构相比，在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势，主要体现在以下方面。
2.1设计制造周期短，设计生产一体化现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件，使得设计周期大大缩短，设计中的修改和调整非常方便。同时，由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点，可以将前期设计和现业的生产手段相结合，通过网络计算机和数控机床结合，使设计人员在工作室中完成设计后，即由工厂的生产线完成产品制作，具有极高的效率和精确度，可以大大减少项目建设周期。
2.2能够合理布置功能区间在居住建筑中，建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间，这样，可以根据需求进行灵活隔断，使室内布置呈多样化。传统住宅由于所用材料的性质，限制了空间布置的自由。
2.3承载强度高，抗震性能优越相同的荷载，钢结构截面最小，相同的截面，钢结构承载力最大。在抗震设防区，钢筋砼结构有许多不足之处，而钢结构重量轻，六层轻钢住宅的重量仅相当于四层砖混结构的重量，因此，本身所受的地震作用小；而且，钢材具有高延性，有较好的耗能能力，因此，抗震性能好，结构安全度高。
2.4施工方面优势突出现浇砼需要连续施工，在我国北方地区受到施工季节的影响。钢结构的大部分构件在工厂生产，运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装，可全天候作业。施工现场作业量小，减少了施工临时用地，与传统建筑材料相比，对周围环境污染小，提高了施工的机械化水平。
2.5综合造价低钢结构承载力高，可以实现结构的大开间布置，构件截面小，与砼结构和砖混结构相比，自重比较轻，地基的处理比较容易，可以采用天然基础型式。由于基础在工程造价中占有比重比较大，上部结构重量轻可以降低基础的造价，从而减少整个项目的投资。钢结构施工机械化高的特点，从另一方面减少了人工费用和模板等其它辅助材料费用。
3钢结构住宅的设计思路
3.1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、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
3.2结构选型与结构布置在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要.对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
3.3预估截面结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。
钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，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l/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。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估，通常50<λ<150，简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同，可选择钢管或H型钢截面等。
3.4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，条件允许时考虑P-Δ，p-δ。
新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能，这为更精确的分析结构提供了条件。
3.5构件设计构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配，当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。
3.6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。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。
3.7图纸编制钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。
设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书，并依据规范规定编制。
关键词：高层建筑；钢结构住宅；钢板剪力墙；设计分析
1、工程概况
本工程由A、B两栋高层住宅和与其连接的地下室组成，总建筑面积为48331.43O。A栋塔楼采用混凝土结构，建筑高度89.1m，地上共29层；B栋为混合结构，建筑高度92.1m，地上共3O层。地下室共两层，采用框架结构。本文主要针对对B栋结构进行介绍。
B栋结构设计使用年限为5O年，结构安全等级二级。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类，设计特征周期T一0.45S，抗震设防类别为丙类；取5O年一遇基本风压0.75kN/m，承载力计算时按基本风压的1.1倍采用，地面粗糙度C类。
2、结构体系及布置
本工程B栋主楼为高层建筑，结构体系为矩形钢管混凝土框架-核心筒结构，局部设置钢板剪力墙，地下室顶板作为上部结构的嵌固端。根据JGJ3―2010《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求，混凝土核心筒及钢管混凝土柱抗震等级按二级设计，根据GB50011―2010《建筑抗震设计规范》的要求钢梁及钢板剪力墙抗震等级按三级没计。
框架柱采用矩形钢管混凝土柱，截面尺寸最大为口600×350×28，其在地下部分设计为钢骨混凝土柱，以防止刚度突变；钢梁主要采用焊接H型钢梁，外框柱钢梁主要截面为H480×150×8×14，其余框架钢梁主要截面为H480×300×12×25；楼面次梁主要截为H48o×150×6×8/10；钢板剪力墙采用6mm厚钢板加向加劲肋的形式。核心简墙体厚度为200，250～300mm；核心筒墙体混凝土强度等级为C3O―C60，钢管混凝土柱内灌混凝土强度等级为C45一C6O，钢结构材质Q345B，典住宅楼层平面见图1。
图1 标准层结构平面
3、超限情况
参照JGJ3―2010、GB50011―2010及广东省标准DBJ15―92―2013《高层建筑混凝土结构技术规程》，根据结构平面布置及试算结果，工程存在以下超限内容：1）建筑平面凹凸尺寸大于相应投影方向总尺寸的3O%，即9.3m>21.5m×30%=6.45m，不符合凹凸规则条件；2）规定水平力作用下，考虑偶然偏心的最大扭转位移比为1.3>1.2，为扭转不规则结构。
4、结构整体分析
采用SATWE三维空间分析软什对汁算模进行了多遇地震作用和风倚载作用下结构的内力和位移计算。整体汁算时采用刚性楼板假定，考虑双向地震作用及扭转耦联的振动影响。中梁刚度放大系数按JGJ3―2010取值，周期折减系数为0.9，结构阻尼比0.4，连梁刚度折减系数为0.65。前3阶振型详见图2，主要计算算结见表1。
图2 结构前3阶振型
5、静力弹塑性推覆（Pushover）分析
为了实现“大震不倒”的第三水准抗震设防目标，对结构进行了第二阶段的抗震设计，即罕遇地震作用下的结构弹塑性变形验算。计算软件采用PK―PM的PUSH模块。根据JGJ3―2010第11.1.5条和第3.7.5条规定，框架-核心筒结构层间弹塑性位移角限值为1/100。分析本工程的弹塑性静力推覆分析的结果，用以确定建筑潜在的薄弱层和建筑的塑性铰形成机制，推覆分析的曲线也用于估算罕遇地震下的弹塑性位移，考察其是否能够满足结构的抗震性能目标。
分析结果表明，结构能力谱与罕遇地震作用下的需求谱刚好好相交，且能顺利穿越需求谱，在该交点即在性能点时：X向最大层问位移角为1/325，Y向的最大层问位移角为1/253，均满足JGJ3―2010要求。其杆件塑性铰分布见图3。
6钢板剪力墙设计
本工程在初步设计中，两个方向的抗侧刚度均不满足JGJ3―2010要求，由于建筑功能限制无法设置混凝土剪力墙和钢支撑，故采用没置厚度较薄的钢板剪力墙的方式增加结构刚度。
由于SAFWE无法直接建立钢板剪力墙单元，故采用钢管支撑等刚度模拟的方法计算，具体思路为：首先在模型中不设支撑，不考虑侧向荷载，初步确定梁柱截面，确保其在竖向倚载作用下满足要求；然后在模型中添加支撑，同时考虑风荷载、地震作用，确保结构整体的层间位移角等满足规范要求。
7围护结构设计
楼板采用自承式楼板，该模板系统是将楼板中钢筋在工厂加工成钢筋桁架，再将钢筋桁架与底部模板（包括镀锌钢板、竹胶板、预制混凝土薄板等）连接成一体的立体板材。在建设现场，将模板直铺设在钢梁上，进行简单的附加钢筋工程，便可浇筑混凝土，形成混凝土楼板。
室外和室内墙体均采用轻质高强灌浆墙。该系统是一种新型、非承重墙体，该墙体以高强防水板作为面板，用轻钢龙骨作为立柱，在其空腔内泵人轻质灌浆材料而形成的实心整体墙体，与传统的黏土砖墙体、钢筋混凝土墙体等相比，具有轻质、防火、抗震、隔热、隔声、易安装等优点。而且此种墙体构造简单、便于施工，且具有多种用途，广泛用于建筑物的外墙及非承重隔墙中。
8结语
综上所述，钢结构住宅作为一种新兴的住宅形式，具有抗震性能好、居住环境优、经济性能合理、具有可持续发展等优点，符合同家绿色环保建筑的标准。
参考文献：
[1] JGJ3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S]
[2]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S]
[3]GB50017-2003，钢结构设计规范[S]
关键词：民用住宅；结构设计
随着民用住宅的造型和功能的要求日益多样化，现在的住宅结构设计出现的问题越来越多，问题难度也在加大，很难处理复杂程序。因此，民用住宅的结构设计，不仅要考虑到结构的承载力，还要对结构能够抵抗的侧利的刚度进行评估，以实现住宅结构在水平压力的作用下对产生的侧向位移问题的有效控制。住宅的结构设计是否合理直接关系到民用住宅的质量、经济效益和实用性。然而，优质的住宅质量是人们生命安全的保证。所以，住宅的结构设计是一项非常重要的工作。因此，对于住宅结构设计，要进行全面分析，例如建筑的安全性、抗震性、经济适用性以及施工条件。结构设计要多种技术综合运用，要结合结构设计的现实状况，根据结构设计的各类概念和施工方式进行整体考证，运用灵活的开放性思维对结构问题进行处理，制定最佳的结构方案。
我国民用住宅的建筑水平不是很高，在建筑过程中经常有资源浪费、施工较混乱和结构设计不合理的现象出现。出现这些现象一方面是因为管理制度不完善和管理不严格，另一方面则是住宅结构设计存在弊端。
1.住宅结构设计存在的问题和原因
1.1选择的建筑基础类型不合理
建筑工程的质量的最基础的保证就是对建筑基础类型的选择，在建筑结构的设计过程中，一定要加强对建筑基础选型的关注，特别是高层建筑，它的地基结构和地质的承载力是影响建筑质量的关键。但是在现实的建筑规划过程中，一些高层建筑的结构设计里，对基础性选型往往不够重视，多被忽视，这就会引发建筑的地基不能达到建筑变形等要求，建筑刚性和承载力达不到合理调节不均匀沉降等问题，不能使住宅房屋达到高质量、安全系数高的要求。这种现象如果发生地震，往往不堪一击。另外，在建筑施工过程中，可能存在施工人员对平板筏基和梁板筏基德认识较模糊，通常会产生筏基乱选的问题，导致整个工程的质量下降。
1.2混凝土结构设计在住宅结构中存在问题
在住宅结构设计中，混凝土设计是必不可少的。然而，在施工过程中混凝土结构的应用设计是多种多样的，然而，企业为了减少施工工程的施工成本，往往在选择混凝土结构时，选择的混凝土结构离国家规定的要求有很大的差距，质量根本不合格。更需要注意的是悬挑构件的最小配筋率，它在混凝土结构中占有重要的地位。所谓的悬挑构件的最小配筋率是说在住宅结构施工中，那些不能和下面物件的支撑面或墙面接触的，结构悬挂在半空中。在设计时，钢筋占有率在混凝土结构中的比例。在住宅的施工设计中，经常出现偷工减料的状况。因为在工程验收时，混凝土中的钢筋被包裹的很严密，检验人员无法对钢筋占有率进行检查，
更不会把墙体拆开来检查混凝土结构的配筋率。这就存在隐患了。在住宅结构中混凝土结构占有重要位置，是一种非常通用的结构。混凝土配筋率严重影响住宅结构设计的品质。混凝土的配筋率过低会引起房屋坍塌等危险，对人们的生命安全和财产构成严重威胁。
1.3不合理的主体结构设计
（1）框面不协调，墙体厚度上下一样，造成资源浪费。
（2）墙体和梁柱位置不合理，对建筑的美感有影响。
（3）对小墙的承载力没有系统的验算，承载力不足。
（4）对局部位置不注重剪力墙结构 对拐角处的设计，容易产生安全隐患。
（5）复式住宅建筑存在楼层净高变化，易发生墙厚度不符合标准等问题。
1.4结构设计的深度不符合规范要求
在住宅结构设计时，部分设计人员在绘制图纸时会有不负责任的现象，对图纸规划设计的不够细致，太过简单，有的甚至偷工减料，设计图纸中应体现的系统的和全面的大样图的剖析被省略。部分应该用图像反省的信息只标注“见建筑图集”，对施工图设计的内容描述的不全面，细节部分内容不详细，影响建筑工程全貌。部分设计依据和差数、安全的等级、耐火的等级在设计图纸中没有明确的标注。这些问题都会加大施工的难度，延长施工时长，严重时更会影响施工工程的质量导致住宅楼因设计不规范无法正常完成验收工作，造成不必要的经济损失。
1.5住宅结构的载荷设计存在问题
计算住宅结构的载荷设计也是住宅结构设计中的一项很重要的工作，我国关于计算和规范住宅的载荷设计是有明确规定的，可是在住宅结构设计的过程中仍有一些设计人员出现错误，有时他们算错载荷力，有的时候还存在漏算现象，将一大部分的载荷计算结果加入载荷的总的计算范畴，导致整个建筑结构的荷载量不准确。在施工中，如果按照这个错误的荷载对房屋结构进行建设，建设出危楼的可能性会很大。如果随着时间最大限度地承受了载荷严重时会出现房屋坍塌的现象。
1.6住宅结构的防火设计存在问题
在住宅结构设计中，防火设计应重点的考虑。然而在我国的房屋建筑中，住宅的结构设计往往忽略防火设计。在国内，经常出现疏散通道的设计非常不合理的现象，例如，重要场所安全疏散的出口和疏散门的开关方向 不正确等。或消防安全与相应配套的消防器械不齐全。产生这一问题的原因很多，一是部分住宅设计人员对楼房防火方面的制度规定了解不全面，或根本就不了解，所以在防火设计时，往往根据自己的想象或按照经验对消防方面进行设计；二是住宅建筑日趋多样化，不同的住宅工程对防火设计要求不同，住宅结构设计者对住宅楼分类不够清晰，存在判断失误的情况，这就使他们设计的消防通道不科学、不合理。
2.住宅结构设计的规范要求
就住宅结构设计而言，进行科学的住宅结构设计是相当有必要的。住宅结构的优劣直接影响建筑产品的质量。因此，在民用住宅结构设计过程中，建筑企业必须对房品质量进行严格的控制和整理。所以，要有效规避住宅结构设计过程中存在的问题。
（1） 关于混凝土结构设计，住宅楼在后期施工过程中，要科学的对由混凝土制造出的挑件构造配筋率的合理比重，混凝土结构的配筋率一旦制作而成就不可更改，因此要对混凝土结构的配筋率进行严格的监管，避免损害住宅质量。然而，就混凝土结构设计而言，要保证其精细度，需要按照各个参数进行调配，使混凝土结构的承载力达到标准水平。另外，就是图纸上的标注一定要标记清楚，以避免因为不同的施工团队和不同的技术人员对标记参数理解不同，而产生歧义，造成工程拖延以及工程质量差，导致工程不能按时验收竣工。
（2） 关于消防设计问题，现在楼房种类多样，而不同的楼房设计需要不同种类的消防通道，消防通道的设计要最大程度保证居民逃生，确保居民安全。消防设计的通道的规划和设计要根据具体的楼盘进行合理的安排。在进行消防设计时，设计人员要严格的对设计场地进行勘探分析，选择最合适的地方安排消防疏散，使真正的火灾来临时，让所有损失都达到最少。在消防设计中，消防设备的布置也很关键，配套的消防器械一定要妥善的放置，放置要根据楼房的内部结构进行实际观察，合理摆放与分配，以备不时之需。
（3） 主体结构设计更是值得关注的问题。对于钢筋的固定要严格的检查，并按照要求规范处理。在选择施工材料时要注意材料的强度，特别是楼板等材料。另外，建筑施工时，还要考虑地震等自然灾害带来的风险，根据抗震结构设计要求合理安装构造柱，安装时要认真计算建筑物的整体高度，确定方向后准确安置。
3.结语
总而言之，民用住宅的结构设计是建筑施工的主要参照，优质的住宅结构设计不仅能够提高楼房的整体质量，还能够获得更好的经济收益。因此，严格监管住宅结构设计工作是相当重要的。在对住宅进行结构设计时，必须满足国家设计的要求和规范，对住宅结构的概念和基地设计进行加强合理优化，以便提高住宅结构设计的水平。
参考文献：
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[4]刘琳，林宝华.GPS RTK 配合全站仪在新农村地籍调查中的应用[J].黑龙江科技信息，2012（29）.
关键词：钢结构；房屋住宅建筑；工程设计
中图分类号：TU39 文献标识码：A
概述
在我们国家，一方面钢结构房屋住宅建筑起步很晚，大规模研究开发，设计制造，施工安装钢结构住宅建筑还是近几年才逐步发展起来的。据不完全统计，目前已在北京、广州等大城市开展了低层、多层和高层钢结构住宅试点工程，但这些仅仅是处于研究和试点工程阶段，随着市场经济建设的实际需要，我们需要做的工作还有很多。
另一方面，我国的房屋施工面积目前已经达到32亿平方米，其中住宅施工面积是25亿平方米，商品住宅投资2.56万亿。特别是唐山、汶川大地震造成生命财产的巨大损失，对我国的房屋建筑体系和结构安全性能提出了极其重要、革命性课题。再有我国的钢铁原料充足，单从绿色、环保、可循环和可持续发展的先进理念出发，应当提倡鼓励发展钢结构住宅。基于这些，在我国钢结构房屋住宅建筑需求是十分可观的。
基于以上两点，为了推进我国住宅建筑的产业化，国务院曾于1999年在第72号文件中明确提出:发展钢结构住宅，有利于扩大钢结构住宅在我国的市场占有率，将会加速住宅产业化过程，对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。由此我们不难看出，钢结构房屋住宅建筑是我国生产力发展到一定阶段的必然产物，会成为住宅产业领域的一支新生力量。
1.钢结构房屋住宅建筑特点及标准规范
1.1 特点
在我国，钢结构住宅主要是以钢结构为骨架，配合多种复合材料的轻型墙体拼装而成。它具有自重轻，墙、梁、柱面积减小，在一定意义上来说还可降低基础费用、增加使用面积及便于管线布置；同时还具备重量轻、强度高、抗震好优点，适应结构变化和建筑外貌风格；还具有污染少，易维修改造并可循环利用，符合低碳、绿色环保和可持续发展总体要求。
1.2标准规范。在我国有关钢结构住宅政策及标准规范如下：《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知》国办1998.8.20；《钢结构住宅设计规程》CECS261--2009；《上海市多高层钢结构住宅技术规程》DJ08-2029-2007；《莱钢钢结构绿色节能住宅建筑体系技术导则》JD14-002-2006 ；关于印发《钢结构住宅建筑产业化技术导则》的通知，建设部文件建科[2001]254号等。
2.钢结构房屋住宅建筑设计原则
为了推进我国钢结构房屋住宅建筑的产业化，规范化，市场化建设，在其建设中有必要遵循一定的设计原则，方能满足人类的实际需求。
2.1 钢结构房屋住宅建筑设计中要运用新技术、新材料、新的构造形式来满足使用者的各项需求。我们知道，住宅是为特定人群建设的，首先要满足人的需求，其建筑风格和形式要贴切反映人的使用方式、审美取向等。现行的建筑设计趋势即是要求住宅遵循“以人为本”的宗旨和根据使用者特征而细腻设计这一特点。
2.2 做好结构的稳定计算。目前在钢结构房屋住宅建筑设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效力框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。
2.3建筑师的重要性。在实际设计中，建筑师必须同结构工程师、机械工程师、设备工程师密切配合，才能保证建筑构思能够在特定的技术条件下得以实施，也只有在深入了解材料的特性、材料所能创造的结构形式及相应的技术措施以后，才能有更广泛的构思能力，才能使自己的构思更具有独特性和创造性，而且方案的可实施性才能更强。
3 钢结构房屋住宅建筑案例设计
3.1工程概况
某城市软体区1#商住楼建筑面积3.3万平方米，地下二层，地上二十层。在此建筑楼内，地下是车库，一到三层是公建部分，四层及其以上是居住楼，它的外窗使用PVC塑钢窗以及中空玻璃。其中承载重量的框架是箱形截面柱和H型梁。由于屋内的空间很大，可以精装修，这样更能发挥出钢结构的优势作用。介于是钢结构加工制作箱型柱，我们采用的是钢板。这样，对于加工以及钢结构构件的除锈和焊接必须在加工车间完成。
3．2箱型柱制作方法
3.21钢板的拼接。因为段柱高度均在12米以下，为了确保在下料后钢板的直线度，施工人员要做的是把两块钢板拼接在一起。
3.22 组装焊接。在这里施工人员采用的是H型钢作为暂时的组装平台，并组装焊接衬板以及在两个腹板上划上组装线。在衬板内侧每隔300mm焊10-20mm焊缝。将一腹板与隔板组对进行定位焊。
在焊接时，施工人员采用2台埋弧自动焊沿着相同的方向去焊接两条焊缝。在等一层焊接完成后要把箱体翻过来，焊另一面的两条焊缝。其方法与上述的相同。等到焊接完成再把箱体翻身去焊接另一面的两条焊缝去。焊接完成后，施工人员要把引熄弧板在离母材5毫米处切断。
3.3 钢结构的安装
3.31箱型柱的安装
在实际施工安装过程中，箱型柱的完成顺序是材料采购，加工，运输，吊装，连接，剪力墙框架立柱为150*150H型钢。其中立柱单根最长是12.5米，最短的是4.5米。
3.32 吊装顺序的基本思路是从中心向四周拓展，进而确保框架在安装时的对称以及牢固。立柱安装吊装采用QTZ-80型塔式起重机，利用柱顶临时设计连接耳板为吊装吊点进行吊装。立柱连接采用临时连接板和临时螺栓进行连接，形成稳定的单元框架后调整焊接及UT检测。
3.33 钢梁安装。在这施工人员可以将其分为主梁安装，次梁安装以及外挑梁安装。同时要注意，在立柱形成单元后，主梁要使用捆绑串吊施工，依据此工程的设计要求吊装的数量应在两到四根。因为空间与接点的现实情况，次梁与剪力墙框架梁通常使用单根吊装。
4.总结与建议
目前，钢结构房屋住宅建筑被有关部门确定为重点推广应用的技术与产品，其诸多优点与符合可持续发展、循环经济，便于实现产业化推广等特性已得到更广泛的认可。通过地震造成建筑物损毁与重大人员伤亡的惨痛教训，在地震区更多采用重量轻、抗震性能好的钢结构住宅建筑已成为许多政府部门或建设主管部门的共识。
但在实际施工建设中我们要不断总结与交流经验，提高钢结构住宅的设计、建造的水平与质量，针对不同地区、差别的工程个案，应制定专门的设计、施工技术条件，通过采取优化技术与管理措施，切实为社会提供经济实用、性能优良的钢结构住房。
参考文献
[1]蔡玉春.面向产业化的钢结构住宅工程管理模式研究[D].武汉理工大学，2010.
[2]胡孜华.浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[J].中国建设教育，2007(08).
关键字：高层住宅；结构选型；优化设计
Abstract: this paper briefly introduces the selection of high-rise residential structure based on how to for high-rise residence of the key factors are optimized selection of some Suggestions are given, and the necessity of optimization is discussed.
Key word: high-rise residential; The structural type; Optimization design
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
在顺应人们急剧增长的住房需求下，高层住宅的结构形式从简单的层数和高度增长的基础上，逐步发展到对平面形状和空间体型的复杂化要求。这不仅要求建筑满足功能多样，建筑风格提高，还要满足城市发展的景观需求。高层住宅在延续最初的结构形式和框架设计的基础上，还应对建筑中的相关因素进行优化设计，使得住宅不仅满足基本的功能需求外，还能在设计水平上有进一步的提升。
2 控制高层住宅结构选型的关键因素
2.1 高层住宅结构中新型材料的选型
高层建筑结构材料的发展从最初选用铸铁和钢材作为框架主体材料，演变到使用混凝土材料作为主体框架承重材料，最终结合发展成为采用钢筋混凝土材料并在巴黎的弗兰克林公寓大楼中得到首次应用。在这几十年的时间里，混凝土钢结构形式并没有得到较快的发展，只是在高层建筑中零散的使用，在看到钢结构的众多优点的同时，因其造价较高和由于建筑物高度增加结构所受内力变换等原因，对性价比高材料的需求不断增加，所以加快对优质建筑材料的研究、开发和选型也成了建筑业发展的重点方向。
2.2 高层住宅中结构体系的选型
2.2.1 高层住宅结构合理选型的重要性
高层建筑的发展不仅节约及充分利用城市土地资源，还能节省市政开销，增加城市吸纳能力，缓解群众住房紧张心理。所以在高层住宅带来种种利好效益的同时，因其规模、高度和复杂性的增加，也显示出合理进行结构选型的重要性。在进行合理选型时不仅要考虑工程造价和投资能力等商业因素，还应考虑施工条件、技术能力以及材料和能源供应等技术问题，使得建筑在不仅满足功能和工期需求外，也能做到经济、合理。
2.2.2 高层住宅的常见结构形式
1）在一般高层建筑结构体系中主要采用框架、剪力墙、筒体及框架－剪力墙、框架－筒体、筒中筒等结构体系
2）复杂高层建筑结构一般指带转换层的结构体系，悬挑、带加强层或连体结构体系，平面不规则结构体系也属于复杂高层建筑，在进行结构选型时要进行单独设计。
3）近些年还出现了一些新颖的高层建筑体系，如巨型框架、脊骨和束筒体等结构形式。
2.2.3 如何进行高层住宅的结构选型
在进行高层住宅的结构选型时，应该遵循以下原则：首先，应进行明确合理的简图计算和地震传递路线分析。其次，在设计时应设立多道抗震防线，避免出现因部分结构或构件失效导致整体抗震能力下降或丧失的现象。最后，要确保刚度和承载力的均匀分布，避免产生应力集中或塑性变形等现象，保证结构具有良好的抗震、抗变形和承载能力。下面列举出几种结构体系：
1)框架体系。纯框架结构宜用于20层以下的高层住宅建筑，该结构的优点是制作安装简单，整体刚度和承载力分布均匀, 但也存在侧向刚度较小的缺点。
2) 钢框架―支撑结构其特点是能够双重抗侧力，在遇到地震时支撑系统能够避免破坏且内力能够重新分布到框架，这就是所谓的双重抗震防线。该结构的抗震原理为水平力由框架和支撑系统共同承担。在设计时可根据水平力作用的情况及建筑物的高度来调整支撑数量、形式及刚度。
3）钢框架―钢筋混凝土核心筒混合结构的主要特点是其抗震性能取决于混凝土核心筒。设计时要考虑核心筒的高宽比小于10，因为高宽比大的结构容易超过设计规范中要求的水平位移的极限值。该结构在我国7度地区有广泛的应用，在8度地区的应用较少。
4） 筒体结构因其内外筒均可形成较强抗弯刚度，也能达到钢框架―支撑结构的双重抗震效果，能够较好的承受水平力，所以该结构是高层住宅结构中较好的受力结构。
5）巨型体系随着城市建设的发展出现的新高层建筑结构体系，它是由常规结构构件组成的次结构与巨型梁和巨型柱组成的主结构共同作用不同于常规梁柱概念的新型结构体系。
2.3 高层住宅结构中建筑基础的选型
关于高层住宅结构中建筑基础的选型是高层建筑下部结构选型的重要组成部分。地基作为承受来自高层巨大载荷在受体，其结构形式的选择不仅关系到整体结构的安全性，同时也是影响工期和造价的重要因素。
高层基础的选型设计应该满足以下几方面的要求：首先，在地震区进行高层住宅的建设时应选择抗震有利地段，如果条件不允许应在进行建设时采取可靠措施，避免地震时导致过量下沉或地基失稳。其次，在进行基础的选型时应进行测算保证天然地基或复合地基满足承桩要求，差异沉降量和总体沉降量在规范允许的范围内。
高层住宅的基础设计选型应充分考虑以下因素的影响：
1）对建筑用地的地质条件进行准确合理的勘察，根据所提供的地质资料进行分析和判断，掌握地质条件的复杂和多变性，地质条件是影响高层住宅基础选型的重要因素。因为建筑用地的地质条件还具有隐蔽性，所以在施工过程中应该根据地质条件的变化灵活修改设计。
2）因不同的上部结构对基础形式的要求也各不相同，在进行基础选型还应充分考虑不同上层结构对基础的要求，对于因地基不均匀沉降敏感度不同的上部结构，应选择加固或刚度较大的地基形式以保证基础选型的合理性。
3）因地震对高层建筑的安全性影响较大，所以抗震性能也是影响基础选型的重要因素，在地震敏感区域，应考虑基础可能出现变形、沉降不均或倾覆等现象保证基础选型的安全性。
4）高层住宅的基础选型还应充分考虑构造要求和使用要求，如满足埋深、人防和地下车库等各种建筑具体要求。
5）在根据建筑的层数、高度及结构特点、载荷大小选择最佳基础形式的同时，还应充分考虑造价和施工条件等经济因素。
高层住宅基础形式通常有以下几种：首先是适合土质较好、层数不多的柱下独立基础。当地基为岩石时,可采用地锚将基础锚固在岩石上,锚入长度≥40d。其次是适合于土质一般、层数不多的交叉梁基础。再次是刚度较弱，适合层数不多土质较弱或层数较多土质较好的片筏基础，该结构在基岩埋置很深，地下水位较高但地表有一定承载力和一定厚度的情况下，表现出较桩基工期短和节省资金的优点。
3 关于如何优化高层住宅结构选型的设计
3.1 对于高层住宅结构选择优化的必要性
通过对高层建筑设计方案选择、机构体系及地基基础的优化设计，是减低工程造价成本实现经济利益最大化的有效手段，还能使技术和方案得到进一步的提高，缓解技术控制资本对立的现象。同时通过优化设计可以使建筑不仅满足基本的功能需求，还能在适用、经济、美观及安全等多方面得到提高，对于工程成本的降低和建筑质量的提高也是衡量设计和优化人员专业水平及能力的重要标准，所以在进行高层住宅设计时进行合理优化对技术和经济都具有较高的必要性，应该得到设计人员的重视。
3.2 对高层住宅结构设计方案的优化
结构设计方案的选择和优化是降低工程造价、保证工程质量的重要方面。在进行总体结构方案的构思时，不仅要体现整体概念，还要充分利用和发挥构件在整体中的最佳受力状态。整体结构不仅满足刚度和承载力的要求，还能做到受理和传力途径简单、明确。达到安全和可靠的高度统一的同时，处理好构建与整体结构之间的关系，尽可能保证结构选择的合理性，避免或降低因载荷分布不均或地震等外力造成结构扭转的现象。
3.3 对高层住宅结构体系选型的优化
对高层住宅的结构优化，要遵循以下原则，首先要选择抗震、抗风性能好且经济实惠的结构体系，重视结构的可靠稳定性，选择适用的材料及进行必要的加固都是合理优化的目的。在保证结构安全性的同时，考虑到结构的耐久性及长期的维修费用成本也是设计者在优化时要考虑的因素。其次要重视结构选型与平、立面的规则性，这不仅使设计更加合理还能减少为抵抗不必要应力的材料用量.
3.4 对高层住宅建筑基础选型的优化
对高层住宅基础方案进行优化首先要确保图纸勘察资料真实可靠，地基和桩基的承载力及图的参数至关重要，详尽准确的地质资料是确保基础设计可靠稳定，工程造价经济合理，工期和施工满足要求的重要保证。
基础方案的优化是一项系统复杂的工程，不仅要求设计合理满足相关规范标准的要求，还应做到计算准确，构造合理，有度有量。要在充分吸收已建工程的实践经验基础上，全方面的考虑空间利用、埋深和沉降缝等因素，尽可能做到合理选择和优化。
4 高层住宅的优缺点
4.1 高层住宅相对于其他住宅的优点
高层住宅相对于普通多层住宅的优势主要表现在以下几个方面： 首先，高层住宅能明显的节约建筑用地，建筑密度是显示这方面优势的重要数据，研究表明在相同的容积率条件下，高层与多层的建筑密度之比为5:3，与此同时还增加了消费群体的购买意愿，有利于社会价值和经济价值的双重实现。
4.2 高层住宅相对于其他住宅的缺点
在分析了高层住宅相对于其他住宅的优点后，因所有事物都具有利弊的两面性，高层住宅也不可避免的具有相应的缺点：首先，由于高层建筑的投资和成本较高，钢材及混凝土的用量较多，在容积率提高的同时并没有给降低房价让出很大的利益空间，在价格方面与多层相比没有明显优势。其次，由于高层住宅的设计难度较大，尤其是塔楼的设计在朝向和通风方面很难做到每户都合理。最后，是人们所熟知的高层建筑高公摊和高物业费的问题，因高层建筑中的配套设施较多层中的高级，在维修和维护这方面的成本较高，给购房之后的房主造成一定的经济困扰。
5 结语
在经济发展、人口增加、城市建设等多方面因素的推进下，我国高层住宅的建设呈现出发展的必要性和发展的可能性。设计人员在熟悉掌握高层建筑的选型基础上，充分考虑建筑的成本、稳定性、功能性及耐久性的基本要求并进行合理优化的前提下，还应在满足和符合国家相关标准和规范的要求，在努力提高自身设计素质，对高层住宅的结构及美观进行合理优化，使我国的高层住宅在可预见的未来得到可持续发展，并达到更高的水平。
参考资料：
［1］贺杨，张永胜.高层建筑结构优化［J］. 山西建筑，2012，(5):34-35.
［2］张感平.高层住宅结构设计［J］. 江西建材，2011，(4):100-101.
【关键词】：住宅；结构设计；常见问题；概念设计
住宅工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。住宅质量的好坏主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。相对而言，住宅设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。但在实际设计工作中，常常发生住宅结构设计概念和方法上的差错。我国自2000年全面推行建设工程施工图设计审查制度以来，通过施工图设计审查发现并纠正了不少违反《工程建设标准强制性条文》及其他一些违规设计问题，对规范设计市场秩序，确保设计质量，起到了积极作用。本文对住宅结构设计质量存在的问题进行了剖析，提出了住宅结构设计满足结构设计规范要求应注意的问题，并重点论述了住宅结构概念设计和常见问题的解决办法。
1住宅结构设计存在的问题及其解决办法
1.1材料选用不当。在地震区选用了蒸压多孔和空心砖，水泥多孔砖等材料。
根据国家有关规范标准《砌体结构设计规范》GB50003，《多孔砖砌体结构技术规范》JGJ137-2001的规定，由粘土，页岩，煤矸石或粉煤灰为主要原材料的烧结普通砖，烧结多孔砖，蒸压类的灰砂实心砖和粉煤灰实心砖；以及由普通混凝土和轻骨料混凝土制成小型混凝土空心砌块等均适用于非抗震设防区和抗震设防烈度为6度至9度的地区。但是，蒸压类的空心或多孔砖，以及KP1型和M型以外的多孔砖型，均不得用于地震区作为承重墙体。
1.2工程设计中纵横墙体不能分别在平面内对齐，贯通，但未采取有效措施。
当多层砌体房屋中的横墙或纵墙由于建筑功能需要而不能在平面布置时使纵，横墙分别沿轴线上对齐，贯通时，我们需要区别对待，分别采取有效措施。
（1）横墙不能对齐：所谓对齐贯通，不应单纯理解为必须轴线和轴线完全对齐。实际上墙体作为抗侧力构件承担水平地震作用时，首先通过水平楼屋盖的传递，才逐层到达基础的。因此，墙体的对齐贯通还有楼盖的结构形式有关。根据实验和震害调查，在现浇楼盖中，两段横向墙体相对错位在500mm左右时，可以认为是连续贯通的。在预制楼盖中，相对错位在300mm左右时，也可以认为是连续贯通的。综上所述，为了增强楼盖局部传递水平荷载的能力，应当在稍有错位的两墙段楼板内增设暗梁。
（2）纵墙不能对齐：纵向墙体的道数一般较少，通常为三至四道。但是，纵向墙体一般较长，因此要求每道纵墙都连续贯通有时比较困难。震害调查表明，纵墙的破坏并不完全是整个墙长上的剪切破坏。地震时纵墙的破坏先是从其薄弱部位开始的，即先在纵墙上门窗洞口过梁处开裂，然后在其中的部分墙段中出现对角斜裂缝，继而发生剪切破坏。设计时允许将纵墙均匀的分为若干墙段分段对齐。当然，应尽量使各段纵墙的长度大致接近，以避免侧向刚度上的过大的差异而导致受力不均，各个击破。
1.3构造柱的截面设计过大，数量设置过多。
构造柱的作用不是代替墙体抗剪，而是约束墙体。《抗震规范》GB50011规定了构造柱的最小截面，设计中不宜将构造柱的截面任意扩大，因为构造柱的截面增大后，势必增大它的刚度。如果构造柱在墙面中的刚度过大，它将影响作为砌体墙的特性，甚至成为以混凝土柱为主的墙段，而使墙段的抗剪作用由混凝土柱起主导作用，显然这不是我们所要求的。正确的构造柱设计应当使其刚度很小而约束较强，这样才能对墙段有所帮助，而不是使其刚度增加，造成地震剪力的加大。
构造柱设置过多也是设计上常见的问题，比如有些设计在所有墙的连接处均设构造柱等等。构造柱对墙段的约束作用，特别表现在房屋的四大角。角部的构造柱能够起到对两个方向墙段的约束作用，并有利于抗扭。所以房屋四大角必须设构造柱，对于其他部位的构造柱设置，要根据实际情况按规范要求布置。
1.4设计深度达不到规定要求。
一些设计人员制作图纸“偷工减料”，设计粗糙，过于简单，施工图中应有的系统图、大样图、相关剖视图漏缺；一些重要的、应该用图纸反映的内容只标注“见图集”、“由设备厂家确定”等，施工图设计表述不全，细部大样不详，不能反映工程的全貌；一些重要的设计依据、设计参数、工程类别、安全等级、耐火等级、防火消防处理等在设计总说明中没有标明或交待不全。
这些问题的产生，有的是由于设计人员没有对一般住宅尤其是多层住宅设计引起高度重视，盲目参照或套用其他的设计的结果；有的则是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解；还有的是由于设计者的力学概念模糊，不能建立正确的计算模式，对结构电算结果也缺乏判断正确与否的经验。
2住宅结构设计的规范要求
为避免出现上述结构设计问题，在住宅结构设计时首先必须从结构计算和构造上满足规范的相关要求。
2.1结构计算应注意的问题
（1）避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符。
（2）对电算结果的正确性作出有效评价。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。因此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。
2.2构造设计应注意的问题
（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）为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂，必须采取有效的通风融热和相应的构造措施。
（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，下至深于500 mm基础圈梁，或伸入室外地面以下500 mm的构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
3住宅结构设计的概念设计
必须及早介入建筑结构的概念设计。住宅设计无论是多层砖混或框架剪力墙结构，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。住宅结构的概念设计是指一些在计算中或在规范中难以作出具体规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析，作出判断，以便采取相应的措施。例如结构破坏机理的概念、力学概念以及由震害试验现象等总结提供的各种宏观和具体的经验等。这些概念及经验贯穿在方案确定及结构布置过程中，也体现在计算简图或计算结果的处理中。住宅结构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。因此在建筑物的方案设计阶段应正确把握建筑结构的概念设计，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）对一般多层砌体住宅结构，应按《建筑抗震设计规范》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的尽端和转角处，不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。
（2）对钢筋砼多、高层结构住宅力求做到结构布置尽量采用规则结构。对复杂结构可以设置防，震缝把它分割成各自规则的结构单元。结构布置，以少设缝为宜，一旦设缝，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、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
4结语
总之，住宅建设工程是一种特殊商品，其工程设计质量不仅关系到工程的投资效益、使用要求，而且直接关系到人民群众的生命财产安全。特别是设计单位在进行住宅结构设计时必须在满足国家设计规范要求的前提下，加强住宅结构的概念设计和对常见问题的解决办法，才能提高住宅结构设计水平，确保住宅设计质量不断提升，，以使住宅的结构设计工作做到更安全、更合理。
参考文献
[1].砌体结构设计规范 GB50003-2011
【关键词】砖混住宅；设计缺陷；设计要点；优化改进
砖混住宅因其较高的性价比而广受开发商和住户的青睐。随着人们生活水平的提高，审美意识的加强，对砖混住宅的设计提出了更高的要求。砖混作为一种经常用的结构方式，因为它应用的广泛性，各建设设计单位对它的研究与改进也做了大量的工作，设计上已经取得了很多成果。但砖混住宅作为实用性、审美性、科学性共存的建设类别，也有它自身的特点。
1 砖混住宅设计的不足之处
砖混结构在实用性上，因为种种原因没能有效地利用起来。一栋建筑物的坚固与否，不但与设计密切相关，与施工建设也有很大的关系。砖混住宅设计的实用性是第一位的，也就是设计上的质量保证。住宅的最大实用性就是挡风遮雨、防震、防灾。这是住宅设计的一个要点。但通过几次地震后，各建筑群的坍塌情况来看，砖混住宅建筑的实用性并没有做好。原因当然有很多，一个重要的原因就是设计者责任心不够、设计中利益因素顾虑太大。开发商建设住宅区为的是利润，住户买房子住是为了坚固耐牢，这是一个矛盾点。设计人员大多是开发商一方的人员或由开发商聘请的人员。设计人员在设计之初、设计过程中都受到开发商的约束。尽管国家已经出台了各种设计建设规范、设计要求。但这种不负责任的设计现象仍然存在。导致实用性大大降低。
1.1 砖混住宅的审美性价值不高
好的建筑不但要实用性强、方便、科学、耐用，艺术价值还要高。许多的建筑设计师都是胸有丘壑的人，阅历丰富，见解独特，艺术修养高。现在的住宅建筑千遍一律，创新性不高，可观赏性较低，这与设计人员的艺术修养有很大关系，与他们的创新思维也有很大关系。设计人员多一份责任，多一点创新精神才能把住宅建设的更美观、更具有特色，更具有观赏价值。走在城市里，看到各处的住宅建筑都是一个样子，缺乏特色、让人感到的是机械、复制。人们住在里面看不到自己的家美不美，但当人们在回家的时候看到自己的住宅时，一定会觉得太单调了。
1.2 砖混住宅的科学性不够屋顶裂纹、墙壁裂纹现象频发
这一点与第一点原因相近。很多住宅区都出现过大面积的裂纹，让住户非常担忧房子的质量问题。国家三令五申，要保证建筑质量。但是由于设计人员利润最大化，或工程施工人员擅自改动设计图纸，将钢筋、水泥的承载能力达到极限，以降低建造成本的做法，为很多建筑尤其是砖混住宅建筑埋下了安全隐患。
2 砖混住宅设计的要点与优化改进
2.1 砖混住宅设计要做好准备工作
砖混结构的设计计算性不是很强，主要是概念设计和构造设计。砖混住宅的设计首先要了解情况，要充分理解透建筑图的意图，例如很多高层住宅楼，都有地下室或半地下室，这样的地下室，大部分隔墙是上下不贯通的。处理这些隔墙就需要考虑到两种办法：一是利用这些隔墙让这些墙作为地下室顶板的承重墙；二是不利用这些隔墙承重，墙顶设梁，墙后砌。两个方法均有优缺点，这是需要设计人员要运筹于胸的。大的方案一般是砌体结构，确定方案的前提是正确读懂和理解地质勘察报告。需要注意的是一定要根据建筑专业的总图来确定建筑正负零和地质报告中绝对标高的相对关系。这样才能确定基础的埋深和基础的处理情况。只有将这些问题思虑周详才能上机绘图，才能运筹帷幄。
2.2 砖混结构住宅的结构设计
在绘制结构平面布置图时有一个注意点需要说明，不能用结构软件进行建模。当建筑地处抗震设防烈度为6度区时，根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算的，但应符合有关的抗震措施要求。对于砌体结构来讲，如果时间不是很充足，应该可以不用在软件中建模，直接设计即可，但要注意受压和局部受压的问题。另外几个方面需要做的是：
2.2.1 地基方面。当遇到软地基土时，要处理地基，采用复合地基。当遇到软土回填时，需将其全部挖除或打桩至坚硬土层。地基是建筑的基础，保证地基的安全是保证建筑质量安全的第一步。
2.2.2 基础建筑方面。一般的砖混住宅楼都用钢筋混凝土条基，这种基础有很好的抗变形性能，但当首层门口比较大时，应注意构造的设计。如，现在住宅一层一般为车库，一层门口比较宽，这时就要在基础中加设暗圈梁；另外二层一般比一层门窗洞口窄，所以在设计时应尽量在一层顶加设一道通梁，一般可圈梁兼过梁、配筋及截面适当加大。
2.2.3 砖混住宅建筑的主体方面。楼房四角及阳角突出处，应适当加大构造柱的截面及配筋；构造柱要设拉结筋；但外墙门窗洞口大于2.1m时，洞口两侧应社构造柱。
2.2.4 砖混住宅设计的屋面方面。屋面较大现浇板，在板上皮未配置负筋的区域加合适型号的双向钢筋网片以防止屋面裂缝；当女儿墙高1m时，应适当加密。女儿墙上应做钢筋混凝土压顶。
2.2.5 砖混住宅设计要注意当地气候条件、地理位置的不同，进行差异化设计。由于气候不同、地理位置各异，各地的建筑设计肯定会有差别。设计者需要把握好这些差别，在用材、形状、防震性、防风性、防雪、防雨性上做到科学合理化设计。南方的环境潮湿，设计者在选择材料上就要做好防湿措施。在不同的防震要求地区，根据防震要求的不同，选择不同的设计方案，做到因地制宜。
2.3 砖混住宅设计的美观改进
人们的需求就是建筑发展的动力，人们需要美的、有特色的建筑群落。建筑设计者就应从创新思维、提高自己的审美意识入手。提高砖混住宅的审美性，首先需要建筑设计者广泛的阅历，能及时了解国内外各设计大师的设计杰作，从中揣摩借鉴。建筑设计者们还要加强自身的文化修养、艺术修养。思维是创作的源泉，只有有了高审美观的思维，具有了较高的艺术鉴赏能力，才有可能设计出具有特色，有高审美性的作品。设计者的审美进步，优化，还要注意开创、保持自己的风格，不要复制，不要千遍一律。把设计当成一种艺术，把设计当成一种责任。
2.4 改进砖混住宅的设计要把握时代的要求，提高设计的安全因素
设计者要读透国家相关法律法规的精髓，设计出符合人们审美需求，符合人们生活需求的作品。比如人由于对住宅设计要求的提高。建筑平面已经打破了常规的“一”字形，而设计成“L”“T”“I”等复杂形状；房顶也由平屋面改为部分坡屋面。这些都在一定程度上为砖混住宅带来更广阔的市场前景。
3 结语：
砖混住宅建筑关系到开发商、住户各方的利益。开发商希望建筑设计性价比最高，住户希望住的安全、美观。砖混住宅设计者受到国家法律法规的制约，受到开发商的制约，受到职业道德的制约。建筑设计者应跟上时展，加强自己的职业道德，用心设计出美观、大方、坚固耐牢的建筑作品。
参考文献：
[1]崔俐.王长存.多层住宅砖混结构设计的几点建议[J].煤炭程.2002.(08)．
[2]张春山.王河涛.砖混住宅顶层开裂的原因及预防[J].工程设计与研究（洛阳）.2002.(03)．
[3]郭英伟.关于砖混结构的设计思考[J].民营科技.2010.(09)．
关键字：高层钢结构特点 设计原则流程
引言：2001 年经国家经贸委批准，将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为我国建筑业用钢的突破点，正式列入国家级重点技术创新项目，钢结构住宅引起社会各界广泛关注。现在，建设部科技司组织的 36 项钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题，正在深入开展攻克关键技术、总结试点工程经验进一步推广阶段。目前在北京、天津、山东莱芜、安徽马鞍山、南京、上海、广州和深圳等地开展低层、多层、高层钢结构住宅试点工程，已建成 100 多万平米。在钢结构住宅试点示范工程实施中，各有关设计、供应商、房地产公司等克服了各种困难，做了大量工作，取得了显著的成绩。
1 钢结构设计的特点
与砖混结构、混凝土结构相比，在住宅中应用钢结构主要具有以下几方面优点：
（1）结构自重轻。
根据比较，相同的建筑造型，六层钢结构住宅重量仅相当于四层砖混结构住宅的重量。建筑总质量小，地震力效应小，且延性好，相应抗震性能优良。历次大地震灾害资料对比都说明了这一点。
（2）材料各向同性，符合力学假定，提高了设计精度。
（3）由于工厂化加工制造，精度高，易于保证质量，与混凝土相比，更符合结构设计要求。同时施工速度快，工期缩短 40%以上，可使建筑物更早的投入使用，提早产生效益。
（4）在设计中由于业主的要求，经常要进行变更，采用钢结构较易配合变更。施工时干式作业减少了对环境的污染，且构件运输方便，费用低。
（5）可在梁腹板处开孔走管道，不像混凝土结构在梁底通过。因此在楼层高度一样的情况下，采用钢结构可提高层间净高。
（6）对新疆而言，钢结构住宅的优势更为明显。钢材的耐腐蚀性较差，而新疆气候干燥，降水少，蒸发量大，对于钢材的“湿腐蚀”具有天然的防护作用。此外，新疆冬季较长，不利于施工。钢结构施工速度快的优势就明显地体现了出来，既保证了建筑结构的工期质量，又减少了因冬季施工所带来的温度等方面的问题。
（7）轻质高强，简单实现大跨与复杂几何结构，创造开放式住宅。传统结构（砖混、混凝土）由于受材料限制，其开间一般在 3.0m、3.3m、3.6m、4.2m。如果需要更大开间，则会造成“肥梁胖柱”，房高也会受到影响。而在梁高相同的情况下，钢结构开间可比混凝土大 50%。在梁柱等强度条件下，可增加建筑有效使用面积 5%~7%。
（8）新疆冬季时间长，室外温度低，因此室内都通过暖气来取暖，采暖期长达半年。这就要求外墙要有良好的保温措施，否则对能源是一种很大的浪费。钢结构住宅的墙体一般选用与之配套的板材，与传统的砖墙相比具有较好的保温性能，在建筑节能方面有明显的优势。由此可见，钢结构住宅不仅加快了国家和城市的发展速度，带动了与之相关的其它行业的发展，还提高了住宅质量和人们的居住水准，而且它作为一种商品综合经济效益高，可使买卖双方都获得利益。钢结构住宅还促进了住宅产业化的发展进程，尤其是使用材料的环保性，给社会带来良好的综合效益，而与之相比的钢混和砖混等传统结构住宅越来越暴露出它们的缺点，和对发展的阻碍，取而带之的钢结构已经到了势在必行的阶段，这也正是现阶段发展钢结构住宅的原因。
2 钢结构设计的原则
钢结构设计的基本原则是：结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全可靠；结构应符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。按照上述原则，根据实际案例原建筑设计的布置和功能要求，综合考虑了结构的经济性、建筑设计的特点和施工合理性等因素，采用钢框架―支撑和钢框架--剪力墙结构体系，并分别进行了布置。
1.1 梁柱体系
平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接 H 形截面钢梁，柱为焊接箱型钢柱。整个结构设计成刚性框架结构，竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计，现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为 H 形截面单跨简支梁，设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。
1.2 抗剪体系
分析计算表明，在全部水平风荷载和地震力作用下，上述结构体系局部刚度较弱，因此钢框架―支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架―剪力墙结构体系的中间部分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙，来抵抗水平外力的冲击。
1.3 楼盖体系
一般各层楼(屋)盖均采用钢筋混凝土楼(屋)盖，楼板厚度依结构计算定为 110mm,140mm。在结构计算中，认为楼盖刚度足够大，符合平面内无限刚性的假定。
1.4.基础形式
钢框架―支撑采用柱下独基，钢框架―剪力墙采用柱下独基与筏板基础。
1.5内外墙体系
框――剪采用蒸压轻质加气混凝土板材(简称 ALC 板材)，外墙板厚为 200mm，内墙板厚 100mm。框-支采用陶粒砌块。
3 钢结构住宅的设计内容
3.1 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、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
3.2 结构选型与结构布置
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要，对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
3.3 预估截面
结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。
钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，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l/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。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估。通常50
3.4 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，条件允许时考虑P-Δ，p-δ。
新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能.这为更精确的分析结构提供了条件。
3.5 构件设计
构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理，经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。
3.6 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。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。
3.7除锈及防火设计
划内钢材表面处理直接影响整个涂装质量。高层钢结构宜采用机械除锈，等级常用SA2 1/2级。
钢结构耐火性差。温度升至500~700 时钢构件基本失去承载力，因此要作好防火处理。一般高层住宅钢结构耐火等级不低于二级。各构件耐火等级应提出要求（详见《高钢》规程）。
3.8图纸编制
钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。
设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间。
关键词：轻型钢结构，住宅设计，设计方法
Abstract: the steel structure housing for light weight, low cost basis by the parties to the comprehensive advantages attention. This paper light steel structure housing system of the advantages, specific discusses the light steel housing structure of multi-layer system design method.
Keywords: light steel structure, residential design, design method
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
引言
钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构。钢结构住宅因自重轻，基础造价低，适用于软弱地基，安装简便，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好等综合优势而受到各方的重视。
多层轻钢住宅在国内是一个全新的概念。轻钢建筑，即轻型钢结构建筑，是指以轻型冷弯薄壁型钢、轻型焊接和高频焊接型钢、轻型热轧型钢、薄钢板、薄钢管及以上各构件拼接、焊接而成的组合构件等为主要受力构件，大量采用轻质围护隔墙材料的低层和多层建筑.多层轻钢住宅属于轻钢建筑范畴，系指采用多层轻型钢结构为骨架、以居民长期居住为目的的房屋建筑。在设计中，应做到既保持轻钢建筑的优点，又满足居住的舒适性要求。
一、轻型钢结构住宅体系的优点
高强度承重轻型钢结构住宅具有显著的优越性:
(1)代替传统的建筑材料，.实现住宅产业工业化，改善人类社会居住环境。以钢代木、以钢代砖、以钢代混凝土的环保节能型住宅，是21世纪改善人类社会居住环境的最佳产品。.
(2)理想的保温隔热性能。。
(3)显著的节能效果。超轻钢结构住宅热传导低，保温性能好，节能效果突出。
(4)优异的隔音性能。
(5)长期耐久性能。主体结构采用1. 2mm厚轿车外壳用钢板。双面镀有铝和锌，防锈蚀性能好、强度高，具有权佳的耐久性能。实验结果证实，超轻钢结构主体的耐久性能可达100年。
(6)优越的抗震性能。超轻型钢结构建筑，整体刚性好、强度高、重量轻、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的1/5，抗震性能是砖混结构的2扩倍以上，并可抵抗70m / s的飓风，使生命财产能得到有效的保护。
（7）薄墙体，大空间，变化自如。
(8)施工速度快、周期短、效率高，不受季节影响，全天候施工。
(9)工厂化生产。超轻钢结构住宅实现住宅完全工厂化生产，在施工现场组合安装，既减轻现场施工强度，又提高施工效率和工程质量。
(10)结构的废旧利用率为100，是真正的环保建材.
二、多层轻型钢住宅的结构体系设计方法
多层轻型钢住宅宜采用三维框架结构体系，也可采用平面框架体系，此时须加强各框架间的连接与支撑。
框架体系轻钢住宅自重轻，结构较柔，自振周期较长，对地震作用不敏感。但框架体系抗侧移刚度小，在风荷载、地震作用下，其层间侧移和总侧移较难满足规范要求，故需设置各种侧向抗力体系。
多层轻钢住宅的结构体系有：纯框架体系，框架一支撑体系，交错桁架体系，框架一剪力墙体系，框架一核心简体系等等，具体选用应结合建筑功能、建筑模块及建筑围护等要求合理选用。
图1框架支撑结构体系示意图
由于篇幅有限，下文中就轻型钢结构住宅楼(屋)盖结构的具体设计情况进行详细介绍。
在钢结构建筑中，楼板结构体系的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙、柱外，更重要的作用是保证与抗侧力结构的空间协同作用，因此，必须保证楼板体系有足够的刚度、强度和整体稳定性，同时应尽量采用技术和构造措施减轻楼板自重，提高装配化程度，并考虑设备管线的布置。
1、压型钢板组合楼板
组合楼板能充分利用材料的特性，具有承载力高、刚度大、结构高度小、抗震性能好、造价低等特点，越来越受到工程界的重视。
压型钢板主要有两种形式:(1)压型钢板既是模板，又作为现浇混凝土楼板底部受拉配筋.此种楼板使用较多。(2)压型钢板复合板，采用如聚苯乙烯等保温隔热隔音性能好的夹心材料，屋面用得较多。压型钢板造价很高，一般多层住宅不宜采用。
2、现浇钢筋混凝土楼板
现浇钢筋混凝土楼板是目前建筑中应用较广的一种楼板结构形式，对于钢结构住宅也同样适用(图2).
Tu 2 现浇钢筋混凝土楼板构造
为保证混凝土楼板与钢梁的共同作用，钢梁翼缘必须设置必要的栓钉，钢筋与钢梁的连接和构造比较复杂。它的整体性、防水性和防火性均较好，装修方便，可以适应不同使用功能房间布置的要求。楼板承载力大，但模板较费，且现场有大量的湿作业，施工速度慢，周期较长.
3、钢骨架轻质保温隔声复合楼板
钢骨架轻质保温隔声复合楼板具有承载能力大、轻质、保温、节能、隔声、不裂缝、防火、管线暗敷、工厂化生产、无模板施工等综合功能。
4现浇混凝土组合楼板
包括密排托架一现浇混凝土组合楼板和双向轻钢密肋组合楼板等。楼面次梁采用密排托(析)架，与混凝土楼板组合工作.各类设备管道可从托架腹中穿过，节约净空。双向密肋楼板的承重骨架按房屋开间大小组装成整体骨架，有利于整体吊装。
5、轻骨料或加气混凝土楼板(ALC板)
可以大大减轻结构自重，同时具有较好的使用功能，但承载力、整体性稍差.
6、现浇钢骨混凝土大跨度空心楼盖
有两种形式：梁式钢骨混凝土空心楼盖，框架梁为钢骨混凝土明梁；无梁(暗梁)钢骨混土空心楼盖。楼板中埋没GBF轻质高强复合薄壁空心管。
7预制现浇层楼板
包括预制多孔板加薄现浇层楼板或预制预应力薄板上登合现浇层楼板。这种叠合楼板无需模板，但整体性较全现浇钢筋混凝土楼板稍差.考虑到提高现场装配程度，’提高工厂化水平，新世纪花园7"楼采用了预应力空心板加50mm厚处合层方案。
三、发展趋势
1设计方法和理论研究的进一步完善
轻钢结构是近年在国内刚发展起来的新型结构，相应的技术规范、规程的编制工作相对滞后，多数设计人员钢结构知识陈旧，缺乏相关培训，对轻钢结构设计理论和计算方法不熟悉，有待完善。
2、新型材料的应用与建筑构造处理
在建筑构造处理、建筑配件选用等万面，目前国内多由各生产厂家目行处理，这使得工程质量往往难以保证。
3、制作安装队伍的自动化与专业化
轻钢结构的制作安装是专业性能很强的技术工作，对从业人员的教育程度、专业水平和操作技能有相当高要求，这需要有一定的工程实践和经验积累，而非普通工人经过简单培训就能胜任的。
参考文献
关键词：钢结构体系；住宅设计；空间设计
目前我国住宅的建筑形式和风格多种多样，但就结构体系而言，钢结构体系住宅易于实现工厂化、现代化、标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，符合可持续发展的战略，是建筑中最适合产业化和技术创新的住宅结构体系。
1 钢结构体系住宅在平面及空间设计上的特点
1、优点
钢结构住宅通常为框架体系，结构体系与围护体系完全分开，两者相互独立，围护墙体可以根据需要灵活设置，建筑空间处理的任意性大大高于以墙体承重为主的传统住宅。同时，钢框架由于刚度较大，结构构件均较为纤细．可以节约出更大的有效空间。
2、不足
框架体系在空间处理上也会有一定障碍。钢柱截面通常会大于墙体宽度，且形状(H型、箱型、圆形)无法做成混凝土框架结构中的异型接，因而会突出墙面之外、对空间形状的完整性及家具摆放造成一定影响。框架梁会导致局部空间层高较低，对空间划分造成妨碍。纯钢框架结构考虑抗震而设置的侧向文撑，使房间墙体上门窗洞口的开设受到限制。
2 钢结构体系住宅在平面及空间设计
基于以上对于钢结构住宅空间结构特点的分析，在平面及空间设计中应遵循的原则是：通过建筑、结构、设备各专业的配合，达到平面及空间使用上最大限度的无障碍性。
1、居住空间
（1）卧室
卧室的主要功能是满足家庭成员睡眠休息的需要。通常在一套卧室中有一间至数问卧室以满足家庭中数个使用对象的不同需要，又因为使用对象在家庭中的地位及使用要求的不同，把不同的卧室分为主卧室、次卧室、客房等。卧室的空间要求主要是满足睡眠的需要，卧室之间不应穿越，卧室应有直接的采光、自然通风。
（2）起居室
起居室的空间功能主要是满足家庭的公共活动，如团聚、会客、娱乐、休闲等需要，有必要的话，也可以把会客的功能单独列出来成为两个空间，使会客空间同其他功能各自独立，互不干扰。起居室应该有直接采光、自然通风，其使用面积不小于12m2。起居室内的门洞布置应综合考虑使用功能的要求，减少直接开向起居室的门的数量。
2、厨房
住宅的厨房是指用于炊事的专用房间。其间有诸多的设备，使用率也非常高，同时在厨房内又会产生各种有害的或不宜的物质和气体。在设计时为满足采光、通风及电气化的需要，厨房应有外窗或开向走廊的窗户，并要为排油烟和电炊具的使用创造条件。
3、卫生间
卫生间是住宅中一个重要的组成部分。它的主要功能是处理个人卫生，包括：便溺、洗浴、梳洗、洗衣、化妆等。卫生间的设计同设备及人体尺度有着很大的关系。在设计卫生间的同时，必须考虑设备(便器、淋浴器、浴盆、洗面盆、洗衣机等)的尺度，保证在能布置下设备的同时，也要不影响人体活动的空间尺度。
4、过道、前室、过厅、户内楼梯
过道、前室、过厅、户内楼梯是住宅套内使用的交通联系和缓冲过渡空间。在住宅中起着连接其他空间的作用。前室的作用是室内外空间的缓冲，隔户、防寒、分配空间。过道和过厅是室内空间联系的枢纽。户内楼梯既联系了上下层的空间，又有一定的美观作用，形式多样。
5、阳台
阳台是居住者接受光照，吸收新鲜空气，进行户外锻炼，观赏、纳凉、晾晒衣物的场所。阳台一般有悬挑式、嵌入式、转角式3类。阳台的布置要求是适用、实惠、宽敞、美观。封闭式阳台通常会被设计成书房、餐厅、卧室、健身房、娱乐区、储藏室等。继修时，要根据不同功能区的需要调整设计要点。
6、餐厅
现代家庭中，餐厅正日益成为重要的活动场所，能有一间设备完善、装饰考究的餐厅，一定会使居室增色不少。通常餐厅的形式主要有3种：独立式餐厅、厨房与餐厅合并、客厅或门厅兼餐厅。
7、储藏空间
随着住房条件的进一步改善，一般百姓的住房中也开始有衣帽间和储藏室的概念，并且把这两个看似不显眼的隐蔽空间，看作时尚家具的一个重要元素。
从以上的介绍可以看出，一套住宅的空间或平面功能组成有多个功能部分组成。其中由于卫生间、厨房是同上下水管道密切相连的功能用房，因而和楼梯间可以形成支撑部分。这种支撑体同结构、交通管道核心筒形成核心体，在住宅中的位置相对固定，其他的功能空间可以自内分隔，相对自由。
3 平面及空间处理手法
对住宅可变性的要求，更加积极促进了钢结构在住宅中的应用。一座住宅，如果结构的改变比较灵活，能适应技术设备更新及家庭成员变化的要求，无疑会获得更长的使用年限。大开间钢框架体系为内部非承重隔墙的改造提供了方便、但考虑到住宅中设备管线的分布，希望设计中要考虑集中布置的核心管井，而各入户管线应尽量理设在楼板中，以方便隔墙的变动。
1、框架及开间、进深的模数化、合理化设计
避免在平面空间中暴露框架结构的最好方法是将使用需要的缩体与结构梁柠布置在同一轴线上。应用于住宅体系的钢结构框架比较经济的柱网尺寸为6～7.5m，这一柱网尺寸结构拄截面约为300mm×300mm～400mm×400mm，梁高为300～350mm(1/20跨度)，梁宽可控制在200mm以内，单根结构构件占用的建筑面积不至过大。对于住宅而言，这一尺寸通常可布置两至三开间的使用空间，设计中应根据柱网设定分隔空间，尽量避免使用空间与框架柱网的交叉。
2、合理调整梁、柱与围护分隔墙体的位置，以保证主要空间的完整性
通常居住者都希望房间规矩平整，没有梁、挂等突出物，但框架体系的梁柱截面不可避免地会宽于墙体厚度，建筑设计中常采用将隔墙置于框架梁柱一侧的方法，以保证主要空间(如起居室、卧室)的平整性。另一种做法是将柱子与墙体脱开，独方在外墙外侧，避免了结构校对外墙内表面的干扰，同时还可行成别具一格的立面风格。
3、隐梁式结构体系
从结构体系入手，以改变结构构造方式来达到室内空间无粱，保证使用空间的完整连续性。具体做法是：将楼板搁置在结构钢梁的下翼缘，楼板的厚度等同于梁高。此体系为建筑空间的完整性提供了很大方便，但增加了结构体系的难度。首先为控制楼板的整体厚度，必须尽量减小梁高，以普通住宅2.8m层高为例，楼板厚度不应大于200mm，根据钢结构框架梁高跨比约1：20，柱网跨度尺寸只能达到约4m×4m，这一柱网尺寸在开间方向上尚可，而进深方向上则无法满足使用需要，直接结果是要增加柱子。其次，钢梁打断了楼板的连续件，对抗震不利，也妨碍地面设备走线。为克服这一缺陷，有些设计在钢梁腹板上穿洞，将现浇层的钢筋通过开孔互相拉接，保证楼板整体性。钢梁腹板开孔的大小需经结构确认，对楼板埋没管线的数量和管径会有限制。
4、利用框架梁柱设置管线夹墙
这是一种逆向思维的设计方式。采用加厚墙体，做双层夹墙的方法来隐藏结构构件。夹层墙体中可以通行管道，可以做保温隔声层。这种方式对于外墙和分户墙较为合适，用于户内隔墙，则会降低住宅任用率，同时还增加造价。
参考文献
