高层住宅钢结构设计探讨

　　摘要钢结构具有强度高、自重轻、塑性好、结构可靠度高以及密封性好的特点，因此在高层住宅结构中广泛应用。本文笔者将结合具体的高层钢结构住宅结构设计实例，简要探讨结构体系的设计、结构平面和立面布置以及主要构件设计等，希望能对类似工程起到借鉴作用。

　　关键词高层住宅；钢结构设计；结构体系

　　中图分类号TU98 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0040-02

　　1 工程概况

　　本工程为某市一住宅小区结构设计工程，该小区由9 幢二梯八户12 层钢结构住宅组成。建筑物的总高度37.35m，每幢建筑物地上部分为12层，局部有13层。地下部分为1层的地下室，高度为4.2m，作为停车场。地上部分其中1层为商铺，高度为3.9m；层2～12则为居民住宅层，高度为3m；而局部的存在13层，为楼、电梯机房，高度为4.5m。建筑室内外的高差为0.45m。每一幢建筑物的长度为54.6m，宽度为17m。

　　2 结构、构件以及地下室设计

　　2.1 结构体系的设计

　　在我国，大部分的高层钢结构住宅的结构体系均是采用钢框架—混凝土核心筒结构，这种结构体系相比于混凝土结构具有构件尺寸小、结构自重轻以及抗震性能好等特点，相比于钢框架—支撑结构具有侧移小、居住舒适度好以及耐火性能好等优点。因此本工程采用钢框架—混凝土核心筒结构，北大核心期刊目录2014不仅能够较好的实现本工程住宅结构的使用功能，同时在本工程的底部可以作为大型商场，地下室可作为停车场的作用。

　　2.2 结构平面和立面布置

　　在高层结构的设计中，结构的平面形式和立面布置对工程的成本影响很大，因此为了有效的做好工程成本的控制，应从结构专业和建筑专业出发综合考虑，做好结构平面和立面的合理设置，并反复进行优化。在结构平面的布置上，尽量确保柱网纵横两方向的对齐，同时保证柱与柱的间距尽量相近。核心筒布置在结构平面的中心位置，这样可以确保结构的传力简单。对于结构立面的布置，应确保剪力墙、钢柱以及支撑能够连续布置，不布置转换结构。对于结构的高宽比和核心筒的宽度应做到符合设计和规范的要求。

　　本工程结构平面布置较为规则对称，立面结构刚度变化均匀，核心筒布置在结构平面的中心，因此结构的质量和刚度中心基本重合在一起。本工程在进行结构平面设计时，应特别注意结构的扭转效应，因此采取的设计措施为：在轴1～轴11处和布置一列单斜杆支撑，同时在层1对应上部斜杆支撑位置布置1道剪立墙，剪力墙的厚度为250mm，这样的设计可以有效的提高层1核心筒的抗剪承载力，从而实现平面扭转效应的控制。建筑结构的高宽比为2.19，核心筒的高宽比为4.85。

　　2.3 主要构件设计

　　1）钢管混凝土框架柱。通常情况下，在钢框架-混凝土核心筒结构中，应采用钢管混凝土柱作为框架柱。钢管混凝土柱中主要为钢材和混凝土两种材料。在混凝土的外围包裹着钢管，钢管的作用使混凝土处于三向受压的状态，因此混凝土的抗压强度得到了有效的提高，同时也使混凝土具备了塑性的特征；而内部混凝土的存在，提高了外围钢管的局部抗屈曲能力，从而有效的确保了钢材的强度；钢管还兼作为框架柱的纵向钢筋、箍筋以及混凝土模板的作用。钢骨混凝土施工较为复杂，而且尺寸较大，而采用钢管混凝土框架柱，能够有效的解决这些问题，同时具有整体刚度较大、强度高以及稳定性强等特点。本工程所采用的钢管混凝土柱具体钢管型号和混凝土等级为：钢管的型号主要有三种，分别为350×12，350×10，350×8，钢材的强度等级为Q345B；而混凝土的强度等级有三种，从高到底以次为C40、C35、C30，根据荷载和部位的不同，选择不同的钢管型号的混凝土强度。

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