【摘要】随着社会经济的飞速发展, 城市化进程的进一步深入, 城市居民对住房要求日益提高。但城市土地资源的稀缺势必要求住宅向高层发展，我国是发展中国家，是世界上人口最多的国家，根据资料显示：在由多层及其中高层的居住区比全为多层的居住区节地3～5m2/人，也就是说一个3万人的居住区可节约用地9～15万m2。由此可见，对于中国这样一个拥有13亿人口、资源相当贫乏的发展中大国来说，住宅层数的提高无疑是城市发展的方向。其中小高层兼顾了多层和高层的特点，节约用地、噪音小、视野开阔、景观美好，是解决城市用地紧张的一种高密度手段，是多层住宅难以企及的，日益成为业主及用户的首选。

根据多高层建筑的特点，和建筑平、立面布置及体型变化的规则性，综合考虑使用功能、荷载性质、材料供应、制作安装、施工条件等因素，以及所设计房屋的高度和抗震设防烈度，合理选用抗风性能好又经济合理的结构体系，并力求构造和节点设计简单合理、施工方便。本文对9至12层之间的小高层住宅，以位于甘肃省酒泉市的11层(多高层建筑钢结构设计，宜分别按房屋层数不超过12层和12层以上考虑)钢筋混凝土框架-剪力墙结构住宅为例，在假定基础结构形式完全相同的情况下，采用不同的结构体系，用PKPM软件进行结构计算，然后用广联达预算软件对每个结构体系进行技术经济指标的计算，通过对比分析，选出小高层住宅相对经济合理的结构体系。希望所得结论对工程同行及业主在结构方案设计阶段确定结构选型时起到一定的参考作用。

关键词: 小高层住宅，结构体系，技术经济分析

第一章   绪论

1.1引言

住宅建筑一直是城市建设的热点，人类发展的每一个历史阶段都在研究住宅，不仅是建筑学家、政治家、社会学家、经济学家也都不同程度参与了研究。住宅既解决了人类居住问题，又是其产生年代的社会经济和科技等诸多问题的集中体现。当代中国住宅设计的发展趋势主要体现在两个方面：一是重视对人居环境的研究，强调住宅环境的生态可持续设计，主要集中在生态住宅和生态小区的研究上；二是重视居民日益增长的个性化需求，强调以人为本的原则，探寻新的住宅类型和新型住宅空间的设计。

进入二十一世纪，对人类居住问题而言，人口的与日俱增与不可再生的土地资源的日益短缺，己成为尖锐的矛盾，而且，这一矛盾正随着社会的发展呈现出激化趋势。对这一矛盾，在都市区域，发达国家和地区试图通过两种途径加以解决：一是外延扩张城市边界，保持居住区人口低密度，建筑高密度，例如荷兰，这个城市发展方式易形成低层高密度的居住形态；另一种是保持城市布局的紧凑性，居住区人口高密度，建筑低密度，例如日本、新加坡和香港，这种城市发展方式通常形成高层低密度的居住形态。

虽然目前我国城市人口只占全国人口的37%，但随着市场经济的发展和城市化进程的持续推进，城市人口不断增加，城市的居住问题日渐严峻，住宅建筑成为城市建设的热点。与此同时，人多地少是我国的基本国情。近年来，由于人民生活水平的提高，生活方式的变化，人们对居住质量提出了更高的要求，特别是取消福利分房，实行住房分配货币化之后，每个住宅消费者都理所当然地关心住宅的质量、地段、户型和价格等各种切身利益。如果在大中城市仍以建设多层住宅为主，一味以扩大土地使用规模来换取居住环境质量的提高将损失更多的耕地。

1.2 建筑行业对小高层住宅的定义

小高层是一种约定俗成的说法，在国际住宅设计规范中并无此定义，它是一种由多层和高层发展起来的新型住宅类型，采用框架结构体系，框架结构利用短肢剪力墙来承重，柔性和刚性均较为理想。现行的对小高层的说法大致分为三种：

1.2.1  7层至9层 

清华设计研究院院长庄惟敏先生，对小高层做了这样一个界定：小高层就是9层及9层以下带有一部电梯的住宅，楼、电梯无需机械通风排烟系统。这个限定是基于1999年3月25日发布的《住宅设计规范》对住宅层数的划分标准，它规定：中高层住宅为7层至9层。因此，庄先生所界定的小高层其实是书面表达的中高层。

1.2.2.  9层至12层 

则是房地产界比较认同的一种说法，它主要的出发点源于在高层住宅中设置电梯的要求。因为12层以上必须至少设置2部电梯，给住宅造价带来较大影响。所以，以次为分界岭，把小高层归为9到12层。

1.2.3.  12层至18层 

这种归纳方式也将小高层住宅作为高层住宅，只要高度上惟18层以下，有点象GB50045-95《高层民用建筑防火规范》中规定的二类高层（二类高层对于居住建筑来说是10层至18层的普通住宅）。

以上三种说法均有一定依据，本论文研究的小高层住宅为9至12层。

1.3小高层住宅的发展现状及国内外研究现状

1.3.1  我国小高层住宅的发展研究现状

我国在七八十年代也有少量小高层的实例，但一梯服务多户，例如北京团结湖小区。高层公寓住宅出现在二十世纪三十年代，以上海建造的最多。如上海百老汇大厦、上海毕卡地大厦等。改革开放以来，高层住宅在我国大城市得到发展和普及，有关高层住宅设计方面的研究较为成熟和系统。而对小高层住宅的研究和兴起是从96上海住宅设计国际研讨会开始的，在这次研讨会上小高层住宅“概念”首次引入，而首次成功的实践则是深圳的海景花园。在上海2000年最佳住宅房型评选活动中，47个获奖作品有17个就是小高层。

对小高层住宅的看好，并非是人们仅追求一时的时髦。

首先是现实的要求。土地是有限的，这个大前提决定了房子要越建越高。我们国家是一个平原土地较少的国家，与面积大体相当的国家相比（例如美国，印度），我国的平原土地面积不到国土总面积的三分之一，而城市中心的土地则更加的稀有珍贵。可以说，土地条件的制约，是小高层住宅兴起的客观因素。

其次是技术的因素。建筑技术在不断地提升，以前是茅草房，木房，石头房，到六七十年代是砖混多层住房；进入商品房时代逐步演变成框架住房，现在又发展到小高层住房。建筑技术的不断进步，为小高层的兴起提供了实现的可能。

再者是市民经济承受的要求造成了小高层住宅的兴起。现在是市场经济时代，市场的需求是决定我们开发导向的最大因素。我国的老城区面积大，新建住房要批租土地，还要拆迁旧有的房屋，土地的成本决定着房屋的售价；而市场的购买能力又不允许房价提升过高。小高层住宅可以减低土地费用在建筑面积中的成本比例，使房子能够让更多的市民能够买得起，住得好，因此，小高层的兴起也就成为了一种必然的趋势。

而我国关于小高层住宅设计研究理论较少，从近几年发展趋势看，已引起业内人士的高度重视。这方面的主要研究有曹亮功的《中高层的改性》；张有学的《小高层的优势》；陈国亮的《上海小高层发展趋势》；张建华的《中小城市流行小高层住宅》；胡振宁的《小高层住宅流行现象的分析》；建筑艺术工作室编写的《小高层住宅设计图集》等。

1.3.2  国外小高层住宅的发展研究现状

二十世纪五十年代，欧洲的一些国家首先开发了一些小高层。西欧国家的住宅模式，从战后“国际式”高层住宅转向以低层、多层、中密度为主要发展方向的住宅模式，符合西欧国家人口密度不高、交通发达、居民收入高的特点。这些国家小高层住宅的发展受到限制，但也出现了一些实例。如英国的卡塞尔镇中心的点式小高层（1950），德国韦赫尔板式小高层（1956），芬兰的赫通捏米板式住宅（1975），来昂德国柏林街角设计的小高层(1994)等。

在亚洲，比较有代表性的国家是日本。日本在六、七十年代发展高层住宅的同时，也建设了一些小高层住宅。以点式、条式的组成形式，为中等收入者提供小户型住房。如：大阪市住吉市区住宅（1968），东京都江区北砂丁目小区（1976）。目前日本每年新建低层住宅20万栋左右，建筑面积大约300万m2。日本1955年成立了轻钢建筑协会，它对日本钢结构工业化住宅的形成与发展也起了重大作用。日本工业化住宅有木结构、混凝士结构和钢结构三种类型，到20世纪90年代末，日本预制装配住宅中木结构占18%,混凝土结构占11%，钢结构占71%。

日本现在正在提倡钢材俱乐部提出的钢结构住宅体系，它包括以下几方面内容：柱间跨度14.4m，可实现200m2的无柱空间，其空间可自由分割住户1-3户；设备独立于构架，设备的管道维修方便；柱采用钢管混凝土柱，梁采用FR耐火钢，简化防火处理；楼板为预制混凝土板加现浇混凝土结构，所有的设备管道都容纳在地板下面；外墙采用蒸压加气混凝土(ALC)板、轻质的混凝土板等干式施工法；分户墙采用隔音性能高的强化石膏板，干式施工法。

可见，日本的钢结构住宅体系主要是以发展工厂化生产的低层小住宅为主，这与日本岛国、多地震、多台风等自然灾害有关。采取的技术措施主要有对基础、钢骨架、墙体专门设计，采用轻质材料等等。

法国于1977年成立了构件建筑协会(ACC)，以发展构配件制品和设备，1978年制定了尺寸协调规则。同年住房部提出“构造体系”，它是由施工企业或设计事务所提出的主体结构体系，由一系列能互相代换的定型构件组成，建筑师可以选用其中的构件，像搭积木一样组成多样化的建筑，也称为积木式体系。到1981年，法国全国已经确定25种工业化建筑体系，年建造一万户。构造体系的共同特点有：为使住宅的室内设计灵活自由，结构上较多采用框架或板柱结构承重体系；为加快现场施工速度，创造文明施工环境，不少体系采用焊接、螺栓连接；倾向于将结构构件生产和设备安装及装修工程分开，以减少预制构件中的预埋件和预留孔洞，简化节点，减少构件规格；施工质量高，这些体系无论是构件生产还是现场施工，质量都能达到较高水平；构造体系最突出的优点是能保证建筑设计灵活多样。

法国的钢结构住宅体系主要针对的是多层集合式住宅，与我国的情况相近，有很大的参考价值。

美国是最早采用钢框架结构建造住宅的国家和地区之一。鉴于经济性、安全性(抗震、防火)以及耐久性的综合考虑，房屋开发商由传统的木结构住宅转向经营钢结构住宅。1965年轻钢结构在美国仅占建筑市场15%，1990年上升到53%, 1993年上升到68%，到2000年已经上升到75%。据统计，美国已有了20万幢钢框架小高层住宅，约占住宅建筑总数的20%。

由于小高层住宅不是国外发展的主要模式，关于这方面的组织设计理论和研究较少。但从一些国家中建造实例可以看出，小高层住宅发展的资源特点表现在注重生态、环境、社区文化、健康等几个方面。

1.4 课题研究的关键问题

小高层住宅面向广大的工薪阶层，突出体现了“均好性”的特点，有着巨大的市场号召力，是当代中国住宅商品化发展的必然结果，它满足了多方需求，在种种矛盾之间找到了一个新的结合点。而目前小高层住宅的理论研究成果较少，更缺乏系统性的研究，理论不能有效地为工程实践服务。小高层住宅从起步到现在，人们对它缺乏深入全面的认识和评价也是阻碍其进一步发展的主要障碍。

由于目前设计周期短任务重，大多数结构设计仅是根据已确定好的平面和竖向布置，先假定好构件尺寸，通过电算来调整结构的周期、位移、刚度比、稳定性等结构参数及梁柱配筋等，至于整个方案是否完善，构件尺寸是否假定太大，则不做仔细研究，很多时侯都会产生不必要的浪费。另外，住宅布置有时考虑建筑立面和内部空间,使结构布置产生许多不合理之处。例如；转角窗的布置，使框架角部不能布柱，大大削弱了结构的整体刚度，受建筑平面限制某些剪力墙布置不均匀，产生刚度偏心和扭转等，这些形式对结构受力及抗震均不利。

1.5 课题研究的方法及思路

对一种建筑技术体系的综合评价不是对其某一方面的评价，或简单归结为经济核算，而应该是全面的、综合的、联系的。如何在设计过程中使结构方案在适用性、经济性、抗震性能等几方面为最佳已成当务之急。针对这一急需解决的问题，本文选定一小高层住宅，以10层住宅为例进行结构计算分析，对目前小高层住宅建筑普遍采用的钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙结构、钢框架结构、框架-支撑结构体系，采用中国建筑科学研究院研制的PKPM设计软件进行结构计算，经济指标采用广联达预算软件计算。通过技术经济分析比较，选出小高层住宅建筑安全、适用、经济合理的结构体系，为实际工程在结构方案设计阶段确定结构选型提供参考。

第二章                 小高层住宅常用结构体系

小高层住宅和多层、高层住宅相比有着自身的特点和优越性：其平面布局类似于多层住宅，平面较紧凑，容易布置，有载人电梯但无消防电梯。住宅层数提高，建筑密度相应减少，在相同的用地面积下，含有高层、小高层住宅的小区通常比单一多层住宅的小区拥有更大的绿地率，提升小区的环境质量。它摒弃了高层住宅的缺点，同时保持了多层住宅的优点。主要表现在节约用地，尺度适宜，户型优越，提高了生活质量；投资少，工期短，难度低，注重对城市资源的共享。它既符合现行的国家技术规程，又利于开发建设；同时房价适中，适应现在购房者的实际购买水平。这些特征使得小高层住宅符合城市住宅的发展方向，形成城市化社区。

国内外资料显示，目前小高层住宅结构体系种类繁多，但大致可分为两大类，即：钢筋混凝土结构体系和钢结构体系。其中，钢筋混凝土结构体系经常采用的有：框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构，如图2.1、2.2、2.3所示。钢结构体系常采用：钢框架结构、钢框架-支撑结构、钢框架-钢板剪力墙结构、钢框架-混凝土剪力墙结构等体系。

图2.1 框架结构

图2.2剪力墙结构

图2.3 框架剪力墙结构

2.1 钢筋混凝土结构体系

2.1.1框架结构

框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用较为方便，填充墙可采用轻质隔墙，减轻结构自重，但内凸的框架柱直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。框架结构由线型杆件-梁和柱所构成，由于它的构件截面较小，抗震性能差，刚度较低，在强震作用下容易产生震害，因而它主要用于非抗震设计。层数较少的抗震设计中，需要抗震设防时，框架结构采用不多。采用抗震设计时的框架结构除必须加强梁、柱和节点的抗震措施外，还要注意填充墙和框架连接，避免框架过大变形时填充墙损坏。框架结构的变形主要由剪切及整体弯曲变形构成，层数较少时，大部分位移由剪力引起的梁柱弯曲产生，但随着层数增加，框架犹如悬臂梁，柱子轴向伸长和压缩，使整体弯曲变形所占比例增加。

2.1.2 普通剪力墙结构体系

一般用于高层结构住宅，尤其在30 层左右的高层住宅结构设计中应用广泛。此方案的特点是根据建筑平面布局而设置钢筋砼墙，适当部位开结构洞，以轻质填充墙代替，以减轻结构自重及工程造价，可使各墙段刚度均匀，抗震性能好，水平位移及层间位移大大减小，尤其在户型的实际使用面积及家具布置中。

剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向、纵向正交布置或多轴线斜交布置。它刚度大、空间整体性能好。历次地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也比较轻微。在住宅和旅馆客房采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多，房间面积不太大的特点，而且可以使房间内不露出梁、柱，整齐美观。剪力墙结构墙体多，不易布置较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积的公用房间的需求，以及在住宅底层布置商店和公用设施的要求，可以将剪力墙结构的底部一层或几层取消，部分剪力墙代之以框架，形成底部大空间剪力墙结构，而标准层可以是小开间或大开间结构。

2.1.3  框架-剪力墙结构体系

在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架-剪力墙结构。此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力。水平位移及层间位移大大减小，轴压比限值较框架结构放宽，但考虑框架柱的构造要求，及实际计算中若轴压比大于0.90，则柱配筋较大， 所以在小柱网的住宅中，与框架结构相比,，柱截面尺寸不可能小很多，同样存在上述建筑使用问题。

上述三种结构体系是目前大多数高层建筑常用体系。

2.2 钢结构体系

2.2.1纯框架结构

纯框架体系是指沿纵横两个方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件所组成的结构体系。框架的梁柱宜采用刚性连接。钢框架结构一般可分为无支撑框架和有支撑框架两种形式，层数不超过12层时可采用一个方向为纯框架，另一方向为支撑框架的体系。

无支撑的纯框架体系，由钢柱和钢梁组成，在地震区框架的纵横梁与柱一般采用刚性连接，纵横梁方向形成空间体系，有一定的整体空间作用功能，有较强的侧向刚度和延性，承担两个主轴方向的地震作用。

框架结构的优点是由于在垂直平面上不设斜杆，使建筑物可以形成较大空间，这为平面布置提供了灵活性；其结构各部分的刚度比较均匀，构造也较简单；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化、装配化。

框架节点是结构整体性的关键部位，但同时又是应力集中的地方。许多震害表明，节点往往是导致结构破坏的薄弱环节，框架结构的抗侧能力主要决定于梁和柱的受弯能力，若房屋层数过多，侧力增大，而要提高抗侧刚度，只有加大梁、柱截面，但过大的截面将会使梁、柱失去其经济性合理性。所以应用层数受到一定限制，钢框架多限于20层以下建筑。如过高，虽能建造，但在侧力作用下的梁构件节点弯矩会过大，导致不经济。

框架结构的自振周期长，建筑物自重较小，从而地震荷载也较小，这是对抗震有利的一面。但另一方面，国内外许多震害都表明：高层框架由于侧向刚度小，在强震下的顶端水平位移和底部的层间位移都过大，致使非结构(如填充墙、建筑装修和设备管道等)部分破坏严重。在地震过程中，这些非结构性的破坏常常危害生命财产安全，或者由于次生灾害(例如山此引起的火灾)而造成更大的破坏和损失，而巨震后的修复工作量和投资往往也是巨大的。框架结构的变形主要由剪切及整体弯曲变形构成。层数较少时，大部分位移由剪力引起的梁柱弯曲产生，但随着层数增加，框架尤如悬臂梁，柱子轴向伸长和压缩，使整体弯曲变形所占比例增加。

2.2.2 钢框架一支撑结构体系

钢框架一支撑结构体系是由沿坚向或横向布置的支撑桁架和梁柱框架构成，水平剪力由支撑来承担，在水平荷载作用下，通过刚性楼板或弹性楼板的变形协调与刚结框架共同工作，形成一双重抗侧力结构的结构体系。框架是剪切型构件，梁柱仅承受墙、梁、楼板传来的竖向荷载，底部层间位移大，而支持和为弯曲型竖向构件，底部层间位移小，由于框架和支撑的变形协调使层间位移及整个结构体系的最大侧移有所减小。在设计中除满足强度要求外尚需验算竖向支持桁架在使用条件下的变形，以限制整个结构的位移。节点构造较其他体系相对简单，一般来说，此体系较纯钢框架结构用钢量少。同时，采用支撑结构能大大增加结构的整体刚度，提高抗侧能力，因而建筑高度可以提高到40层左右。因为建筑所承受的侧向荷载可能反向，支撑轮换着承受压力和拉力，因而支撑常按更严格的受压情况设计。

钢框架一支撑结构体系在框架侧向变形时，弦杆轴向变形的效应是趋向于使结构产生弯曲变形，凹面朝背风面，最大斜率发生在顶端，而腹杆变形的效应是趋向于使结构产生剪切变形，凹面向风，最大斜率发生在底部，顶端为零斜率。

钢框架一支撑体系属于双重抗侧力体系，具有良好的抗震特性和较大的侧向刚度，这类体系的建筑最大适用高度约为框架体系的两倍。在罕遇地震作用下，若支撑系统破坏，内力重分布由框架承担水平力，即所谓的两道抗震防线。就钢支撑布置而言，可分中心支撑和偏心支撑两类，在强烈地震交变力作用下，中心支撑的侧向屈曲位移很大，能引起周围构件破坏，显著降低其承载力。偏心支撑的中心线偏离于梁柱交点，在较小和中等侧向力作用下，它具有很大刚度，在强烈地震中亦具有很好的延性。这种结构体系吸收大量能量，以保证主要受力构件不致失效。在建筑布置上，这种结构形式又易于解决门窗和管道的设置。

传统的支撑是按层高、跨度模数设置，并全部内埋使建筑外观完美，现在有很多建筑采用外露巨型支撑，长度可延伸到许多层和许多跨。这种应用方法不仅高度发挥了结构的效率，也使建筑更加美观。但斜向支撑也会妨碍建筑的平面布置，除不利于确定门窗洞的位置外，对内部空间和人流的安排也带来许多麻烦。此外，大型斜撑的连接施工和装配是昂贵的。框支体系在支撑屈曲前的强度和变形是完全可以保证的，但目前尚缺乏对在支撑屈曲后的结构是否还能保持足够的强度和刚度的研究。

2.2.3 钢框架一钢板剪力墙体系

钢框架一钢板剪力墙体系是多高层钢结构中一种新型的抗侧力体系，具有刚度匹配、延性协调、抗剪承载力高、大震耗能减震效果好等特点。该体系主体结构由钢框架和钢板剪力墙组合而成。钢板安装在一跨或多跨全高范围内，与周围钢梁、钢柱形成钢板剪力墙，钢板剪力墙只承担沿框架梁、柱周边的剪力，不承担框架梁上的竖向荷载，竖向力作用主要由周边的框架柱承担。这种结构体系适用于多层、小高层住宅中。其主要优点有：结构自重小，减小了地震作用，同时降低基础费用；能提供较大的使用空间；钢板剪力墙的设置可缓解对梁柱节点区的延性要求。

其主要缺点在于用钢量大。

2.2.4 钢框架一混凝土剪力墙体系

在钢框架结构中设置部分混凝土剪力墙，可使框架和剪力墙两者结合起来，取长补短，共同抵抗水平荷载，就组成了钢框架一混凝土剪力墙结构体系。钢框架一混凝土剪力墙结构中，由于混凝土剪力墙刚度大，剪力墙将承担大部分水平力(有时可达80%-90% )，是抗侧力的主体，整个结构的侧向刚度大大提高，钢框架则承担竖向荷载，提供了较大的使用空间，同时也承担少部分水平力。框架本身在水平荷载作用下呈剪切型变形，剪力墙则呈弯曲型变形。当两者通过楼板协同工作，共同抵抗水平荷载时，变形必须协调，侧向变形将呈弯剪型。其上下各层层间变形趋于均匀，并减小了顶点侧移。同时，框架各层层间剪力趋于均匀，各层梁柱截面尺寸也趋于均匀。由于上述受力变形特点，钢框架一混凝土剪力墙结构比钢框架结构的刚度和承载能力都大大提高了，在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件(隔墙及外墙)的损坏，这样无论在非地震区还是地震区，这种结构型式都可用来建造较高的高层住宅，在我国已有很多工程采用。但钢框架一钢筋混凝土剪力墙结构体系，在受力初期，其剪力墙刚度较高，在地震时则易于发生应力集中现象，导致出现大的斜向裂缝而引起脆性破坏。为防止这种现象发生，日本己研制出一种带缝剪力墙，平时在风载作用或小震作用下处于弹性状态，可保证使用功能，而在大震时即进入塑性状态，能吸收大量地震能量，这时各壁柱能保证其承载能力。

在钢框架一混凝土剪力墙结构体系中，如何控制墙的变形是十分重要的，使其土层部分也能有效发挥作用并能承担较大比例的剪力。有国外学者指出，采用并列式或带缝剪力墙，其情况将可得到改善，剪力墙也可配合建筑要求上下层错开布置呈棋盘状。其优点是可以避免刚度集中，使地震作用力分散开；缺点是剪力墙的整体性受到减弱并影响抗侧力性能。

第三章 钢筋混凝土结构计算及经济指标分析

本文第二章论述了目前小高层住宅常用结构体系的特点，每个体系各有优缺点。现对位于甘肃省酒泉市某小区11层小高层钢筋混凝土结构住宅，采用不同的结构体系，分别进行结构计算及经济指标计算分析。

该建筑首层为商铺，层高3.9m，二层以上均为住户，层高2.9m，一梯两户两单元，对称结构，建筑物长35.4m，宽12.4m，每层面积438.96m2，总面积4828.56m2。建筑平面如图3.1所示，在此标准单元的基础上，分别采用钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙两种结构布置方案。

3.1 结构方案布置

方案一，钢筋混凝土框架结构，柱网布置如图3.2所示。首层柱截面尺寸为：阳台一侧边柱为400×550mm，中柱为300×550mm，其他柱均为300×500mm；二、三层阳台一侧边柱为400×550mm，其他柱均为400×500mm，其他边柱为400×600mm；三层以上边柱均为400×600mm中柱均为300×500mm；四层以上柱均为300×500mm；主框架梁为300×400mm，次梁200×400mm，板厚均为100mm。框架采用纵横方向双向刚结，这样可以加大结构自身的侧移刚度，减小抗侧移构件内力，提高建筑物延性。

方案二：钢筋混凝土框架-剪力墙结构，柱网布置如图3.3所示。首层柱均为400×500mm，二层以上柱均为300×500mm；主框架梁均为300×400mm，次梁为200×400mm，板厚均为100mm。外墙300mm厚加气混凝土砌块，内墙200 mm厚加气混凝土砌块，电梯间厚200 mm剪力墙，外墙四角厚300 mm剪力墙，沿横向长2400 mm，纵向1200 mm。

方案三，纯钢框架结构，柱网布置如图3.4所示。选用热轧H型钢，一至四层钢柱截面尺寸为H400×300×12×20，五层以上为H440×300×11×18，主框架梁为H340×250×9×14，次梁H244×175×7×11

3.2. 结构计算

设计参数、施加荷载均相同，采用PKPM软件计算。计算采用如下基本假定：墙元不仅具有平面内刚度，也具有平面外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态。而且墙元的每个节点都具有空间全部六个自由度，可以方便地与任意空间梁、柱单元连接，而无需任何附加约束。对于楼板，SATWE给出了四种简化假定，即假定楼板整体平面内无限刚、分块无限刚、分块无限刚带弹性连接板带和弹性楼板。

主要参数取值：

地震烈度： NAF = 7.50

场地类：  KD = 2

   修正后的基本风压 (kN/m2)：WO = 0.55

   地面粗糙程度： C 类