8居住建筑结构设计
居住建筑结构设计8 居住建筑结构设计的目标、内容和特点 居住建筑结构设计的目标建筑师在居住建筑设计中要准确了解其结构设计的目标，即选择合理的结构形式，选用适当的结构材料，保证结构的承载力、刚度和稳定性，并在一定的使用年限内有足够的耐久性，同时要考虑到结构施工的合理和方便，考虑建筑的经济性，具体包括以下四方面。（１）保证建筑安全保证建筑安全是住宅结构设计的最基本的要求，在结构设计过程中必须执行《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068—2001）等国家标准以满足结构安全性的需要；同时，在结构体系的选择、材料的选用等方面，必须考虑到建筑抗风抗震等综合防灾的要求。在结构设计中必须特别强调的是关于住宅建筑中的裂缝问题，我国相关规范将混凝土构件的裂缝控制划分为三个等级，其中一级为严格要求不出现裂缝的构件，二级为一般要求不出现裂缝的构件，三级为允许出现裂缝的构件，但最大裂缝宽度限值不超过；尽管普通钢筋混凝土构件出现裂缝后通常仍能照常工作，通常不需要保证无裂缝，即一般可不进行抗裂计算，只须控制裂缝宽度在允许范围内即可，但对于住宅结构在裂缝问题上宜尽可能严格要求。虽然在大多数情况下住宅中裂缝的产生并不会危害结构的安全，但通常会对使用者的心理造成不安全的影响，因此必须尽量避免在墙体、梁、板等构件中出现裂缝，要求在住宅设计中注意严格按相关规范中的条款规定执行结构伸缩缝的处理以及构件抗裂验算。（2）保证结构耐久根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）规定，一般房屋建筑包括住宅建筑，其设计使用年限为50年。住宅的合理使用年限直接关系到使用者的切身利益，必须保证住宅建筑在正常维护下，可按设计的预定目的完成正常使用的时间年限而无需大修；同时，在住宅结构方案选择上可以预先考虑允许有适当的可改造性，应考虑住户日后改变分隔空间的可能性，例如采用剪力墙结构时，应当采用大开间布置，从而从方案上避免若干年后推倒重建的模式，这应该是更基本的保证结构耐久的条件之一。（3）保证居住舒适住宅建筑结构应为满足广大使用者的舒适性要求而创造良好的硬件条件，例如：多种户型设计、灵活分隔室内空间以及良好的人居的热、光、声的环境等，为此结构365
8 居住建筑结构设计设计应较好地配合建筑和机电专业，尽可能在居住空间中避免露柱露梁的压抑感和采用隔声较差的分隔墙材料，使室内简洁明快，隔声较好，给居住者创造一个幽静舒适的环境；其中结构设计为避免凸位梁柱而经常采用的技术手段就是“隐梁隐柱”：所谓“隐梁”就是仅在有间墙的地方设梁，而客饭厅、主房等面积较大的板中间不再加梁，同时，梁宽设计成与墙体同宽；所谓“隐柱”则通过两种方法实现，一种是根据建筑平面把柱设计成“L”、“T”、“十”等形状，柱宽与墙同宽，把柱“镶嵌”入墙内而不露痕迹；另一种是把柱凸向外墙、阳台或厨厕等次要房间，保证厅等主要房间的完整性。（4）保证住宅经济结构设计应根据房屋的建造地点、平立面体形、住宅层数多少，在满足安全性、耐久性和舒适性要求的前提下采用经济合理的结构体系，比如砖混结构远比钢筋混凝土结构成本低，而框剪结构的经济性也优于框筒结构；同时在构件设计中应精打细算，严格执行相关规范构造要求，注意避免不必要的浪费，尤其在地基基础设计中更应该注意方案的经济比较，因为地基基础设计方案合理与否对房屋造价至关重要，同时，在住宅结构设计中应有意识地推进住宅结构体系的标准化，提高住宅工业化水平，这也是确保住宅经济性的途径之一。 居住建筑结构设计的内容建筑物的设计包括建筑设计、结构设计、给水排水设计、暖通通风设计和电气设计等。由于建筑结构是一个建筑物发挥其使用功能的基础，因此结构设计是建筑物设计的一个极其重要的组成部分，它可以分为方案设计、结构分析、构件设计、绘施工图四个过程。（A）方案设计又称为初步设计，合理的结构方案是安全可靠的优秀设计的基本保证。结构方案设计包括结构选型、结构布置和主要构件的截面尺寸估算。其中结构选型包括上部结构选型和基础选型，主要依据建筑物的功能要求、场地土的工程地质条件、现场施工条件、工期要求和当地的环境要求，经过方案比较和技术经济分析，加以确定；而结构布置包括定位轴线、构件布置和设置变形缝；当结构布置完成后，需要估算构件的截面尺寸，以便进行下一步的结构分析。（B）结构分析是要计算结构在各种外力作用下的效应，它是结构设计的重要内容。结构分析的核心问题是计算模型的确定，包括计算简图和采用的计算理论。结构分析的正确与否直接关系到所设计的结构能否满足安全性、适用性和耐久性等结构功能要求。（C）构件设计包括截面设计和节点设计两个部分。对于混凝土结构，截面设计有时也称为配筋计算，因为截面尺寸在方案设计阶段已初步确定，构件设计阶段所做的工作是确定钢筋类型、放置位置和数量。节点设计也称为连接设计，对于钢结构，节点设计比截面设计更为重要。（D）绘制施工图是设计的最后一个阶段，工程师通过图纸表达自己的设计意图，图面应该做到正确、规范、简明和美观。结构设计与规划、建筑、设备、电气等专业密切相关。要做好结构设计，不仅要解决好上述结构专业本身的技术问题，还必须从设计方案开始，就对规划要求、建筑特点、设备管道系统、电气设备等有基本的了解。其中，规划专业通过对住宅建筑高366
居住建筑结构设计的目标、内容和特点度的限制、对住宅平面和竖向布置的要求、场地所在地区的抗震设防标准以及街景规划对建筑物立面的要求等影响到结构设计方案的确定；与水、暖、电专业的配合需要结构设计人员充分了解水箱、水池等大型设备的所在位置及重量，掌握电梯机房等的荷载、基坑做法、楼板留洞等资料，必须清楚设备管道穿过梁、柱以及设备管井穿过楼板时采取的结构加强措施，了解电气管子穿过楼板时对楼板厚度的要求以及管子在梁下穿行时对框架梁、剪力墙连梁截面高度的要求等等；相较以上专业，建筑专业与结构设计的关系最为密切，通常建筑师根据规划、业主的意图，根据使用要求确定了住宅的平面、立面、剖面后，结构专业才插入进行设计。这显示了建筑学专业作为龙头专业的地位，但是如果建筑设计人员缺乏结构设计的基本概念，对结构选型知识了解太不深入，对方案的结构可行性考虑太少，这样形成的建筑方案将制约结构方案的优选，即使结构工程师作出很大努力也难以满足建筑设计的要求，往往使结构设计陷入被动。因此，在设计过程中，建筑与结构专业要加强协作、相互理解、主动配合，共同努力解决专业间的矛盾，结构设计人员应尽早介入方案设计，以期获得理想的住宅设计结果，同时建筑设计人员也应尽可能深入地掌握结构设计有关的基本概念，以便与结构设计人员交流时有共同语言。结构概念设计指的是设计人员运用所掌握的知识和经验，从宏观上来决定结构设计中的基本问题，建筑师尤其应掌握好结构的概念设计。要做好住宅的概念设计应掌握以下诸多方面：结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防选择合理的结构类型；竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点；风荷载、地震作用及竖向荷载的传递途径；结构破坏的机制和过程，以加强结构的关键部位和薄弱环节；建筑结构的整体性，承载力和刚度在平面内及沿高度均匀分布，避免突变和应力集中；预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围；抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构，并具有多道防线；地基变形对上部结构的影响，地基基础与上部结构协同工作的可能性；各类结构材料的特性及其受温度变化的影响；非结构性部件对主体结构抗震产生的有利和不利影响，要协调布置，并保证与主体结构连接构造的可靠等。 例如概念设计表现在抗震设计上可以清晰地总结为：（1）结构的简单性结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径，结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱部位出现都易于把握，对结构抗震性能的估计也比较可靠。（2）结构的规则和均匀性沿建筑物竖向，建筑造型和结构布置比较均匀，避免刚度、承载能力和传力途径的突变，以限制结构在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位；建筑平面比较规则，平面内结构布置比较均匀，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。（3）结构的刚度适中结构刚度选择时，虽可考虑场地特征，选择结构刚度，以减少地震作用效应，但367
8 居住建筑结构设计也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会导致结构破坏；结构除需要满足水平方向的刚度和抗震能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。现有抗震设计计算中不考虑地震地面运动的扭转分量，在概念设计中特别是在高层楼栋中应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。（4）结构的整体性高层建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用，必须保证它能提供足够的面内刚度和抗力，并与竖向各子结构有效连接；同时，设计中也要保证高层建筑基础的整体性以及基础与上部结构的可靠连接。 居住建筑结构的设计特点居住建筑结构基本受力单元或构件的形式一般为砌体承重墙或框架梁柱、剪力墙、楼盖以及基础等，这些基本受力单元或构件可以组合成住宅建筑的多种结构体系，从要求上讲，所有组成居住建筑的这些单元和构件遵循建筑结构设计的普遍原则，但是基于居住建筑和其他工业与民用建筑相比有其室内空间利用的特殊性，因此在住宅结构的设计中应当具有符合其特定建筑功能要求的特点。（1）砌体承重墙砌体承重墙一般用于低层或多层的混合结构，即由钢筋混凝土楼（屋）盖和砌体承重的结构体系（砌体为砖墙时也称砖混结构）。用砌体作为承重墙具有很好的经济指标和优点，各种类型的楼房，如住宅、宿舍、办公室、学校、医院等民用建筑以及中小型工业建筑都适宜采用；缺点是砌体的强度比较低，故利用砌体承重时，房屋层数受到限制，同时，由于抗震性能差，在地震区使用也受到一定限制。砌体承重体系，其布置大体可分为横墙承重、纵墙承重和纵横墙联合承重、内框架承重等几种方案（图8-1），其中适合居住建筑的通常为横墙承重和纵横墙承重方案。1）横墙承重方案横墙承重方案的受力特点是：主要靠砌体支承楼板，横墙是主要承重墙，纵墙主要起围护、隔断和维持横踏的整体作用，故纵墙是自承重墙（内纵墙可能支承走廊板重量，但必须荷载较小）。这种方案的优点是横墙较密、房屋的横向刚度大，故整体纵墙纵墙横墙横墙纵墙纵墙楼梯间楼梯间山墙山墙（b）（a）纵墙纵墙梁横墙纵墙梁柱山墙梁山墙（c）（d）图8-1 砌体结构墙体的布置方式368（a）横墙承重；（b）纵墙承重；（c）纵横墙联合承重；（d）内框架承重
居住建筑结构设计的目标、内容和特点刚度好。由于外纵墙不是承重墙，故外纵墙立面处理比较方便，可以开设较大的门窗洞。其缺点是横墙间距很密、房间布置灵活性差、不能获得较大的室内空间，但因其有较好的抗震性能而成为住宅类优先选择的结构体系。2）纵横墙联合承重方案根据房间的开间和进深要求，有时需要纵横墙同时承重，即为纵横墙承重方案。这种方案的横墙布置随房间的开间需要而定，横墙间距比横墙承重方案的大，所以房屋的横向刚度比横墙承重方案有所减小，但布置相对灵活。由于房屋在两个相互垂直方向上刚度都较大，有较强的抗风能力，适合建造较高的多层住宅。（2）框架梁柱住宅结构采用框架形式时其基本受力单元为梁柱构件，目前大多数框架结构的住宅梁柱构件材料选择钢筋混凝土。按框架结构的住宅布置方案和传力线路的不同，框架的布置方案有横向框架承重，纵向框架承重和纵横向框架双向承重等几种方案（图8-2），其中纵向框架承重方案一般不在地震区采用，因此居住建筑常选用的框架结构体系通常为横向框架承重和纵横向框架承重方案。1）横向框架承重方案横向框架承重方案是在横向布置框架主梁，而在纵向布置连系梁。框架在横向跨数少，主梁沿横向布置有利于提高横向抗侧刚度；而框架在纵向则往往跨数较多，所以只需按构造要求布置连系梁，这有利于房屋室内的采光与通风。2）纵横向框架双向承重方案这种方案比较适合于建筑平面呈正方形或平面边长比小于的情况，结构在两个方向上均需布置框架主梁以承受楼面荷载。当楼面上作用有较大荷载，或当柱网布置为正方形或接近正方形时，也会考虑该种承重方案，此时楼面常采用现浇双向楼板或井式梁楼面。纵横向框架双向承重方案具有较好的整体工作性能，框架柱均为双向偏心受压构件，为空间受力体系。（3）剪力墙剪力墙是一种宽度和高度比其厚度大得多，且以承受水平荷载为主的竖向结构，预制楼板连系梁预制楼板框架纵梁连系梁框架横梁（a）（b）（c）（d）图8-2 承重框架的布置方式（a）横向框架承重；（b）纵向框架承重；（c）纵横向框架双向承重（预制板楼盖）；（d）纵横向框架双向承重（现浇板楼盖）369
8 居住建筑结构设计宽可达几十米，相对而言，它的厚度则很薄，因此剪力墙平面内的刚度很大，而平面外的刚度很小。墙的下部一般固结于基础顶面，构成竖向悬臂构件，为了保证剪力墙的侧向稳定，各层楼盖对它的支撑作用相当重要。在抗震设防区，剪力墙有时也称为抗震墙。目前住宅结构中剪力墙的材料形式基本只有钢筋混凝土一种，由钢筋混凝土组成的墙体不仅承受水平荷载，也可以承受竖向荷载，但承受沿墙体平面的水平荷载是其主要特点，与一般仅承受竖向荷载的砌体墙体有区别。在剪力墙结构中，由于竖向荷载直接由楼盖传递至剪力墙，剪力墙的间距决定了楼板的跨度，因而剪力墙结构体系的平面布置受到很大限制，适用于隔墙位置固定，平面布置比较规则的住宅建筑。可以说，由剪力墙组成的结构是高层住宅最常选用的结构形式，目前我国90％的10～30层高层住宅采用剪力墙结构体系。由于它的侧向刚度较大，比框架结构更容易满足结构规范对侧向位移限制的要求，同时全现浇剪力墙住宅结构也是所有结构形式中耐久性最理想的建筑。根据墙上开洞大小剪力墙可分为整截面剪力墙、整体小开口剪力墙、联肢剪力墙和壁式框架四类（图8-3），不同类别剪力墙对建筑师的住宅立面设计影响很大，同时受力性能也有很大区别，需要采用不同的计算方式。（a）（b）（c）（d）另外，为了满足某些住宅图8-3 剪力墙种类的特定功能以及符合不断变化（a）整截面剪力墙；（b）整体小开口剪力墙；（c）联肢剪力墙；（d）壁式框架的住宅设计风格，住宅剪力墙结构体系常常会有底部大空间剪力墙、框架—剪力墙和短肢剪力墙等三种结构变体以适应住宅建筑的不同要求。（4）楼板住宅建筑中的楼板通常为混凝土梁板结构，一般支撑于承重墙上，或支撑在与板整浇的梁上，也有直接支撑在柱上形成无梁楼盖。混凝土楼板的建造方式有预制楼板、现浇楼板和装配整体式楼板。预制楼板由于整体性、抗震性、防水性较差，目前住宅建筑中采用渐少；而装配整体式混凝土楼盖由预制板（梁）上现浇一叠合层构成而整体性比较好，但由于需要进行混凝土二次浇灌，并需增加焊接工作量，对施工进度和造价都带来一些不利影响，故也不特别适合住宅建筑；因此具有整体刚度好、抗震性强、灵活性大又防水防漏的现浇楼板成为当前住宅楼板建造的主要方式。预应力混凝土楼板是近年来为了适应住宅大开间要求而开发的新型混凝土楼板设计技术，住宅工程中的预应力楼板形式一般为无粘结预应力混凝土板。无粘结预应力混凝土板比普通现浇混凝土板具有更好的结构性能，它能降低楼板厚度和降低结构层高，从而降低结构造价并获得更好的结构整体性能和抗震性能。图8-4所示为住宅建筑中会使用到的几种混凝土楼盖结构形式。370
居住建筑结构设计的目标、内容和特点（a）（b）（c）（d）（e）（f）图8-4 常用楼盖形式（a）单向板肋型楼盖；（b）双向板肋型楼盖；（c）无梁楼盖；（d）密肋楼盖；（e）井式楼盖；（f）扁梁楼盖1）单向板肋型楼盖单向板的经济厚跨比通常取为1/35～1/30（普通钢筋混凝土板）或1/45〜1/40（无粘结预应力混凝土板）。2）双向板肋型楼盖双向板的经济厚跨比通常取为1/40〜1/35（普通钢筋混凝土板）或1/50〜1/45（无粘结预应力混凝土板）。在住宅建筑中单向或双向板除了与梁现浇形成梁板结构外，也可直接搁置在砖墙上。3）无梁楼盖无梁楼盖主要优点是具有平整的底板，支模简单方便。平板厚度一般由板的抗冲切承载力控制，不像柱梁体系有很好的抗侧刚度，不宜用于直接抵抗水平风载及地震作用，在住宅结构设计中应予以注意。无梁楼盖经济厚跨比通常取为1/40〜1/35（普通钢筋混凝土板）或1/45〜1/40（无粘结预应力混凝土板）。4）密肋楼盖在结构体系上与无梁楼盖几乎完全一样，但跨度较大，可达10m左右，该型楼盖在住宅建筑中使用不普遍。5）井式楼盖楼盖与支撑的双向正交井字梁现浇，刚度非常大，可获得比密肋楼盖更大的跨度，在住宅建筑中有时会用于底部框架大空间的转换层。6）扁梁楼盖扁梁是指宽度大于其高度的宽梁。这种扁梁—板结构可以减小结构高度，有利于模板及支承布置，有利于简化配筋。扁梁—板结构中的扁梁一般与柱同轴，但也有在轴线之间布置扁梁。其楼板的经济厚跨比根据支撑条件分别类同于单向或双向板肋型楼盖，而扁梁的经济高跨比为1/20〜1/15（普通钢筋混凝土扁梁）或1/25〜1/20（预应力混凝土扁梁）。（5）基础基础是建筑物和地基间的连接体，其作用是把建筑物中柱、墙、筒体等上部结构的荷载可靠地传递给地基，是十分重要的组成部分，如基础选型不当，基础不稳，将影响上部结构的使用，可能引起上部结构的裂缝、倾斜，甚至产生破坏和倒塌。371
8 居住建筑结构设计基础既要满足承载力要求，又要有足够的刚度，以调节可能出现的地基不均匀沉降。基础设计的基本要求，首先是选择经济上合理、技术上可靠的方案，其次是通过内力计算，保证基础本身有足够的强度和稳定性，能够将上部结构的各种荷载传递给地基，同时还须保证地基的稳定性，将变形特别是不均匀变形控制在容许范围之内。住宅建筑同样应该遵守这样的原则。常用的住宅建筑基础主要有刚性基础、扩展基础、联合基础、筏形基础、箱形基础和桩基础等，可根据上部结构形式、地基土质条件、抗震要求、材料及施工条件、工程环境、造价及工期等因素选择使用。1）刚性基础一般用砖石、混凝土、毛石混凝土、灰土和三合土等材料建造而成的墙体下条形基础（图8-5）。其特点是抗压性能好，抗弯能力差，适用于6层和6层以下的住宅建筑。2）扩展基础是指柱下钢筋混凝土独立基础（图8-6）和墙下钢筋混凝土条形基础（图8-7），分别可用于层数不多、荷载不大的框架和砖混结构住宅。tt2t≥冰冻线≥以下≥2t（a）（b）（c）（d）图8-5 刚性基础（a）毛石、条石条基；（b）砖条基；（c）灰土和三合土条基；（d）素混凝土条基（a）（b）（c）（a）（b）图8-6 柱下单独基础图8-7 墙下钢筋混凝土条形基础（a）阶梯形基础；（b）锥形基础；（c）杯形基础（a）无肋式；（b）有肋式3）联合基础一般指柱下条形和柱下“十”字形基础（图8-8）。当地基较弱而建筑的荷载较大时，若采用柱下单独基础，基底面积必然很大而相互接近，为增加基础（a）（b）的整体性并方便施工，可将同一排的柱图8-8 联合基础基础连通做成钢筋混凝土条形基础，条372（a）柱下条形基础；（b）柱下“十”字形基础
居住建筑结构设计的目标、内容和特点形基础的布置方向与承重框架方向一致，例如住宅建筑较多采用横向框架承重方案，则在横向布置条形基础，纵向仅布置构造连系梁；若住宅采用纵横向框架承重方案，并且地基在两个方向上土性不均匀，为减少不均匀沉降，可在柱网纵横两向布置条形基础，形成“十”字形基础。4）筏形基础指的是由钢筋混凝土做成的整块片筏基础，可以比联合基础承受更大的住宅荷载，适用于更高的住宅层数。片筏基础按构造可分为平板式和梁板式（图8-9）。（a）（b）图8-9 筏形基础（a）平板式；（b）梁板式5）箱形基础当住宅设有地下室时，可以将地下室底板、侧板和顶板连成整体，并设置一定数量的隔板，形成箱形基础（图8-10）。箱形基础的刚度很大，调节地基不均匀沉降的能力很强。箱形基础主要用于高层住宅。6）桩基础采用片筏基础后地基的承载力和变形仍不能满足要求时，需要采用桩基础将上部荷载传至较深的持力层（图8-11）。桩基础是高层建筑的主要基础形式，有时结合地下室常常采用桩—箱复合基础。桩基础属于深基础，一般来说工程造价比上述1）～5）几种浅基础高，但如果持力层较深，为了减少挖土量，有时多层房屋采用桩基础可能是更为经济的方案。当建筑物有过大的不均匀沉降时会使墙体产生开裂，不均匀沉降的原因源于：建筑物地基土层软硬不匀；建筑物高低变化太大，地基受载不匀；在同一建筑物内设置不同的结构体系和不同的基础类型，常会使得地基发生过大的不均匀压缩变形。采取上部结构承台端承桩软弱土层软弱土摩层擦桩顶板上部结构岩中等强内墙外墙层度土层底板图8-10 箱形基础图8-11 桩基础373
8 居住建筑结构设计的预防措施除在上部结构设计中要作相应考虑外（如合理布置建筑平面，合理布置结构体系，合理布置纵横墙，合理布置圈梁，采用对不均匀沉降欠敏感的结构等），还应在基础体系会发生有较大沉降差的部位设置基础沉降缝。沉降缝的做法一般有三种类型：（A）基础做成一端悬挑式，如图8-12（a）；（B）基础做成犬牙交错式，如图8-12（b）；（C）上部构件做成铰型分段的构件连接式，如图8-12（c）。基础沉降缝宽度一般按表8-1经验数值取用。沉降缝应沿建筑物高度将两侧房屋完全断开。 基础沉降缝宽度取值 表8-1层数2～3层4～5层5层以上缝宽>50～80mm80～120mm>120mmⅢⅡⅡⅠⅠⅠ-ⅠⅡ-ⅡⅢ（a）（b）（c）图8-12 基础沉降缝的几种类型 居住建筑结构体系的选用与布局 居住建筑结构体系概述根据《住宅设计规范》（GB 50096—1999）定义：低层住宅是指层数在一至三层的住宅，多层住宅是指四层至六层的住宅，中高层住宅为七层至九层的住宅，高层住宅为十层及以上的住宅。低层与多层住宅结构体系，常用的结构体系为实心黏土砖承重结构、混凝土空心小砌块结构体系、多孔砖砌体结构体系、框架结构体系、内浇外砌结构体系等。高层住宅结构体系常用的结构体系为框架结构体系、异形柱框架—斜撑（剪力墙）结构体系、剪力墙结构体系（包括短肢剪力墙结构体系）、框支剪力墙结构体系、框架—374剪力墙结构体系、框架—筒体结构体系等。
居住建筑结构体系的选用与布局在上述各种结构体系中，实心黏土砖承重结构将随着保护耕地政策的落实，逐渐被淘汰；内浇外砌结构体系在抗震区的使用受到一定限制；传统框架结构由于室内凸柱凸梁，不受用户欢迎，从发展趋势上看会逐渐淡出市场；而框筒结构则优点很多，由于整体建筑主要由几大框筒承担重量，单元内的墙体不起承重作用，单元内不仅没有众多的凸位柱梁，墙体可以任意改变，甚至整层平面都可以随意间隔，任意改变户型结构，但这种结构的房子造价较高，多用于写字楼，很少用于住宅。关于各种住宅结构体系的最大适用高度限值的规定见表8-2。 各种住宅结构体系的最大适用高度（m）限值 表8-2异形柱混凝土剪力墙多孔砖异形柱框架—短肢剪框架—框架—结构体系应内浇外空心小框架（框支剪砌体框架斜撑（剪力墙剪力墙筒体用地区砌结构砌块结构力墙）结构结构力墙）结构结构结构结构结构结构9度地震区1212256050708度地震区18181825 4535（45）100（80）1001001001207度地震区212121355545（55）120130（100）1406度地震区 212121406050（60）140130150（120） 砌体承重墙结构体系（1）多孔砖砌体多层住宅建筑结构体系1）多孔砖结构体系的构成与特点多孔砖砌体房屋结构体系是指采用多孔砖通过砂浆铺缝砌筑成墙体，由纵横向墙体固接成一个整体，以构成整幢建筑的结构体系。这类体系通常与钢筋混凝土楼（屋）盖、砖或钢筋混凝土基础等承重构件组合形成混合结构，墙体作为竖向构件承担楼（屋）盖传来的荷载，以及由墙面或楼（屋）盖传来的水平荷载。与传统实心黏土砖相比，多孔砖砌体具有以下优点：（A）节土、节煤。一般来讲，多孔砖的孔洞率多少，决定着节土和节煤的数量。（B）保温隔热性能好。多孔砖导热系数低，墙体热绝缘系数大，隔热保温性能大大优于实心砖。经测算，240mm厚多孔砖墙体的保温性能优于370mm厚的实心砖墙。（C）抗震性能好。一方面，多孔砖砌体自重减轻，地震力也相应减小；另一方面，多孔砖在砌筑时被压入孔洞内的砂浆形成销键作用，增强了砂浆的结合强度和砌体的整体性能。国内多层砌体房屋以采用黏土多孔砖居多，目前以KP1型多孔砖构成承重墙体在住宅结构中被广泛应用，其砖体基本尺寸为240mm×115mm×90mm，具体形式如图8-13所示。0422）适用范围115多孔砖砌体结构可以结合建筑平面，沿房屋周边和在内部间隔墙位置布置墙体，形成既是支375图8-13 KP1型承重多孔砖尺寸图90
8 居住建筑结构设计撑房屋各荷载的骨架，又是满足各类使用功能（如防日晒、挡风雨、保温隔热、使用分区等）的构件，合二为一，比较经济实用，且施工简单、方便，对施工技术要求不高。与钢筋混凝土结构相比，多孔砖砌体结构的缺点是由于使用砖墙承重，间隔基本不能变动，因此建成后不能随意改变用途，灵活性和可调性差。由于砌体的各项物理力学指标较低，在抗震设防地区，必须设计合理，构造得当，防止由于脆性破坏而突然倒塌。多孔砖砌体房屋的层数和总高度（m）限值规定见表8-3。多孔砖房屋总高度与总宽度的最大比值规定见表8-4。 3）结构布置（A）多孔砖砌体结构体系的基本设计要求。（a）应具有明确的传力体系，传力途径明确、合理，使荷载以最直接的途径传至基础；（b）纵墙力求拉通，避免断开和转折，以增强纵向抗震刚度；（c）横墙间距宜符合刚性方案的要求； （d）上下层的墙体要上下对齐、连续贯通；（e）门窗洞口位置应上下对齐；（f）在檐口、部分楼盖和基础顶面处，沿外墙、内纵墙和主要横墙设置圈梁，每层圈梁设在同一水平面内，并连接成封闭体系。当采用钢筋混凝土基础并设有地梁时，基础顶面不再设置圈梁。在抗震设防地区多孔砖房屋则要求：建筑结构的平、立面布置宜简单、规则、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，楼层不宜错层；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。结构布置上多孔砖砌体结构应优先采用如图8-1所示的横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。如在抗震区采用，抗震横墙最大间距满足表8-5的规定。对多孔砖房屋有一些局部尺寸的限值须满足表8-6的规定。 多层多孔砖砌体房屋的层数和总高度（m）限值 表8-36度设防7度设防8度设防9度设防层数总高度层数总高度层数总高度层数总高度721721618412 多孔砖房屋总高度与总宽度的最大比值 表8-46度设防 7度设防 8度设防 9度设防 多孔砖砌体结构抗震横墙最大间距（m） 表8-5设防烈度楼板、屋盖类型6度7度8度9度现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖18181511装配式钢筋混凝土楼、屋盖1515117376
居住建筑结构体系的选用与布局 多孔砖房屋有一些局部尺寸的限值（m） 表8-6设防烈度部 位6度7度8度9度承重窗间墙最小宽度承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离内墙阳角至门窗洞边的最小距离无锚固女儿墙（非出入口处）的最大高度（B）多孔砖房屋中构造柱的布置原则。混凝土构马牙槎造柱是改善抗震延性和加强结构整体工作性能的重要措施，KP1型多孔砖墙体的构造柱最小截面为240mm×圈梁圈梁180mm，房屋四角的构造柱可适当加大截面和配筋。墙体与构造柱连接处应砌成马牙槎，每一马牙槎高度不宜超过300mm（图8-14）。一般情况下构造柱的设置部位：外墙四角，楼、电梯间四角，大房间内外墙交接处，较大洞口两侧，错层部位横墙与外墙交接处。外纵墙或山墙内纵墙（C）圈梁的布置原则。钢筋混凝土圈梁能增强房屋图8-14 构造柱马牙槎示意图的整体性，房屋的抗震能力，是抗震的有效措施。同时，圈梁还能防止或减小由于地基不均匀或较大振动荷载等对房屋的不利影响。圈梁的宽度要求与墙厚相同，当墙厚大于240mm时，其宽度不宜小于墙厚的2/3。对KP1型多孔砖墙体，圈梁高度不应小于120mm，软弱土、液化土、新近填土或严重不均匀土层上增设的基础圈梁截面高度不应小于180mm。多孔砖房屋的现浇钢筋混凝土圈梁设置须满足表8-7要求。1* 图8-15为一多孔砖住宅结构布置实例。某房屋共7层，底层为车库，以上各层为住宅。抗震设防烈度6度。工程地质属深厚软弱地基，无液化土层，建筑场地类别为Ⅲ类。墙体采用多孔砖（KP1型），厚度为240mm（非承重墙厚120mm）。住宅层高，双坡屋面。各层的起居室、餐厅、厨房、卫生间、走道的楼盖以及屋盖、阳台、楼梯等采用现浇钢筋混凝土，卧室和书房采用预应力圆孔板。每层楼（屋）盖标高处沿墙设置钢筋混凝土圈梁。构造柱 多孔砖房屋的现浇钢筋混凝土圈梁设置要求 表8-7墙类6度和7度8度9度外墙及内纵墙屋盖处与每层楼盖处屋盖处与每层楼盖处屋盖处与每层楼盖处同上；屋盖处所有横墙，且同上；屋盖处间距不应大于间距不应大于7m，楼盖处间内横墙7m，楼盖处间距不应大于同上；各层所有横墙距不应大于7m；构造柱对应15m；构造柱对应部位部位*注：本节以下各种住宅结构布置的说明及实例均选自小康住宅建筑结构体系成套技术指南编委会编著的377《小康住宅建筑结构体系成套技术指南》一书。
8 居住建筑结构设计123458910117330015002700230026002300270015003300JI厨房卧室卧室餐厅F书房D起居室卧室卧室标准层建筑平面标准层结构平面图8-15 多孔砖住宅结构布置实例部位如图8-15所示，一般构造柱截面尺寸为240mm×240mm，较大洞口的两侧构造柱截面增大、配筋增多。基础采用沉管灌注桩，钢筋混凝土条形承台。现浇钢筋混凝土构件采用C20混凝土；多孔砖（KP1型）的强度等级为MU10；底层至三层墙体采用混合砂浆，以上各层墙体采用混合砂浆M5。（2）混凝土空心小砌块住宅结构体系1）体系构成及特点该体系的承重墙、柱由普通混凝土空心小砌块系列组砌而成，基本砌块如图8-16所示，不同型号的混凝土空心小砌块组砌成每两层间不通缝的砌体。承受水平荷载的楼盖、屋盖使用现浇（或预制）钢筋混凝土。一般要求结构中使用芯柱（或构造柱）和水平配筋网片及现浇钢筋混凝土圈梁。混凝土空心小砌块住宅结构中可利用小砌块的孔洞穿设管线，同时混凝土空心小砌块与混凝土空心装饰小砌块可组成复合外墙，是一种具有独特风格砌块住宅。但普通混凝土空心小砌块有较大的温度和遇湿涨缩变形，使用普通混凝土空心小砌块建造住宅的全过程，均要求严格的技术控制以防止建筑出现裂缝。2）适用范围混凝土空心小砌块住宅结构体系适用于我国东北、华北、华东、华南、西南的广大地域。不同气候分区和不同抗震设防地区，均可使用本结构体系建造多层（1～6层）和高层（7～18层）住宅。对于耕地少，接近砂、石、水泥产地的地区，本结构体系11990001109990092930990001291KKKKK12345378图8-16 基本砌块24004500270033001200190190190190190
居住建筑结构体系的选用与布局则更具有就地取材、不破坏农田和生态环境的优越性，但190mm厚混凝土空心小砌块墙仅相当于150mm厚砖墙的保温性能，在我国广大地域使用普通混凝土空心小砌块做外墙，必须采用复合外墙的构造方式。普通混凝土空心小砌块房屋总高度（m）和层数限值规定见表8-8。普通混凝土空心小砌块房屋最大高宽比限值规定见表8-9。3）结构布置（A）混凝土空心小砌块结构体系的基本设计原则（a）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，同一轴线的窗间墙宜均匀；（b）房屋不应有错层，否则应设置防震缝，8度设防时，立面高差在6m以上或各部分结构刚度、质量截然不同时，也应设置防震缝；防震缝两侧均应设置墙体，缝宽可采用50～l00mm；（c）楼梯间不宜设在房屋的尽端和转角处；（d）烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体；不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面烟囱；（e）不应采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐；（f）要合理规划选择有利的场地和基础；（g）非地震区的混凝土空心小砌块多层住宅应满足静力设计要求，地震区的混凝土空心小砌块多层住宅除应满足静力设计要求外，网片尚应进行抗震设计；（h）小砌块的强度等级不应低于MU5，砌筑砂浆的强度等级不应低于M5。（B）混凝土空心小砌块结构体系主要布置要求混凝土空心小砌块结构体系应采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系；应按规定设置钢筋混凝土圈梁和芯柱、构造柱，或采用配筋砌体等，使圈梁墙体之间、墙体和楼盖之间连接部分具备必要的清理绑扎孔强度和充分的变形能力以保证结构的整体性（图8-17）。图8-17 “丁”字墙示意图（a）抗震横墙最大间距限值规定见表8-10。 普通混凝土空心小砌块房屋总高度（m）和层数限值 表8-86度设防 7度设防 8度设防 层数总高度层数总高度层数总高度721618515 普通混凝土空心小砌块房屋最大高宽比限值 表8-96度设防 7度设防 8度设防
8 居住建筑结构设计 抗震横墙最大间距限值（m） 表8-10设防烈度楼板、屋盖类型6度7度8度现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖151511装配式钢筋混凝土楼、屋盖11117（b）多层房屋的局部尺寸限值规定见表8-11。 多层房屋的局部尺寸限值 表8-11楼板、屋盖类型尺寸（m）备注承重窗间墙最小宽度墙体内设芯柱时可减小至，每个孔洞内外墙尽端至门窗洞边的最小距离均应插筋填实内墙阳角至门窗洞边的最小距离无锚固女儿墙的最大高度出入口上的女儿墙应有锚固（C）圈梁的布置原则圈梁截面高度不应小于150mm，混凝土强度等级不应低于C15；圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状；当不能在同一水平面上闭合时，圈梁搭接长度不应小于两倍圈梁的垂直距离，且不应大于1m。小砌块房屋现浇钢筋混凝土圈梁设置要求见表8-12。 小砌块房屋现浇钢筋混凝土圈梁设置要求 表8-12烈 度 墙类6、7度8度外墙和内纵墙屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处 同上；屋盖处沿所有横墙；内横墙楼盖处间距不应大于7m；同上；各层所有横墙构造柱对应部位（D）混凝土芯柱布置原则（a）多层砌块房屋混凝土小型空心砌块结构根据计算需要，在砌块孔洞内插入钢筋，就形成了芯柱。芯柱应符合下列构造要求：芯柱截面不宜小于120mm×120mm，宜用C15的细石混凝土浇灌；钢筋混凝土芯柱每孔内插竖筋应伸入室内地面下500mm或与基础圈梁顶部与屋盖圈梁锚固；芯柱应沿房屋全高贯通，并与各层圈梁整体现浇；外墙转角、内外墙交接处、楼电梯间四角等部位，应允许采用钢筋混凝土构造柱替代部分芯柱。（b）多层砌块房屋混凝土芯柱设置要求见表8-13。图8-18为一多层砌块房屋住宅结构布置实例。该结构为一栋混凝土小型空心砌块大开间节能试验住宅，材料强度为：砂浆M5，混凝土：构造柱C20，芯柱C15；钢筋：HPB235级钢。截面尺寸：墙体均为厚190mm；现浇混凝土楼层面板厚120mm；构造柱190mm×l90mm；芯柱120mm×380120mm。
居住建筑结构体系的选用与布局 小砌块房屋钢筋混凝土芯柱设置要求 表8-13房屋层数设置部位设置数量6度 7度 8度外墙转角，楼梯间四角；大房间内外墙四、五三、四二、三交接处；隔15m或单元横墙与外纵墙交接处外墙转角，灌实3个孔；内外墙交接处，外墙转角，楼梯间四角，大房间内外墙灌实4个孔六五四交接处，山墙与内纵墙交接处，隔开间横墙（轴线）与外纵墙交接处外墙转角，楼梯间四角；各内墙（轴外墙转角，灌实5个孔；内外墙交接处，七六五线）与外纵墙交接处；8、9度时，内灌实4个孔；内墙交接处，灌实4～5纵墙与横墙（轴线）交接处和洞口两侧个孔；洞口两侧各灌实1个孔外墙转角，灌实7个孔；内外墙交接处，七六同上；横墙内芯柱间距不宜大于2m灌实5个孔；内墙交接处，灌实4～5个孔；洞口两侧各灌实1个孔5700570057005700图8-18 一多层砌块房屋住宅结构布置实例 框架结构体系（1）结构体系构成与特点框架结构的承重体系为梁柱构件构成的骨架，承担结构的垂直和水平受力，而墙体只作为建筑的围护而不作为承力构件设计。由于抗震的需要与住户的使用要求，框架住宅基本上为全现浇钢筋混凝土结构体系，部分会采用装配整体式。框架结构的梁柱构件对混凝土有强度要求，通常框架住宅采用的混凝土强度通常不低于C25，为减少柱截面尺寸，下层柱强度要高些。有抗震要求时，对框架、梁、柱节点当按一级抗震等级设计时，其混凝土强度等级不宜低于C30，当按二、三级抗震等级设计时，其强度等级不宜低于C25。梁的混凝土强度等级不应低于柱的混凝土强度等级5MPa以上。框架结构的墙体一般为填充墙，如作为隔墙，宜采用轻质墙；框架住宅常用的填充墙材料有：①黏土砖、黏土空心砖（多孔砖）；②混凝土（粉煤灰混凝土、陶粒混凝土）小型空心砌块；③焦碴砖；④加气混凝土砌块等。框架结构的围护墙宜采用柔性连接的外墙板，当采用砌体（空心砖或轻质砌块）填充墙时，应考虑在平面内不对称布置引起的扭转以及柱、梁受填充墙约束形成短柱或短梁。当采用钢筋混凝土墙时，宜采取措施（断缝或弱连接）避免外柱形成短柱。381510030003600
8 居住建筑结构设计（2）适用范围随着生活水平的提高，用户对住宅功能及使用要求日益多样化，框架填充墙住宅体系因此得以发展并广泛应用。框架体系最大特点是平面布置灵活，户内隔墙较薄且可按照用户的要求设置或拆除。框架结构适用于多层住宅（4～6层）与中高层住宅（7～9层），也适用于高层住宅（10层及以上）。1）框架结构房屋适用最大高度（m）限值见表8-14。 框架结构房屋适用最大高度（m）限值 表8-14抗震设防烈度非抗震设计6度7度8度9度60605545252）住宅总进深通常在10～15m，为控制顶点位移，必须对框架结构房屋最大高宽比进行限制。框架结构房屋最大高宽比限值见表8-15。 框架结构房屋最大高宽比限值 表8-15抗震设防烈度非抗震设计6度7度8度9度55542（3）结构布置1）框架结构体系的基本设计原则（A）在满足建筑功能要求的同时，结构布置应力求在平面和竖向形状简单，柱网宜对称，使传力简捷，明确；（B）框架梁柱中心线宜重合，当由于建筑要求，梁、柱中心线不能重合时，在计算中应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，同时也应考虑梁荷载对柱子的偏心影响；（C）在同一结构单元宜避免有错层，楼梯和电梯宜沿平面对称布置，局部突出屋顶的结构不宜布置在房屋尽头；（D）非抗震设计的多层框架结构，可采用横向承重框架、纵向铰接排架的结构体系；抗震设计的多层框架应在纵横两个方向均布置为双向刚接框架；（E）装配整体式框架宜优先采用现浇柱、预制梁板上现浇迭合层方案，以保证楼盖的整体性；9度抗震设防框架结构应采用现浇。2）框架结构体系主要布置要求（A）框架应设计成双向梁柱抗侧力体系，以承受纵横两个方向的地震作用及风荷载；结构是由纵横双向梁柱组成的空间结构体系，既承受竖向荷载，又承受风荷载和地震作用。结构体系应力求规则，尽可能对称，纵横双向尽可能拉通。对于8层以上的框架住宅，平面及竖向布置的结构刚度宜均匀、连续，质量中心和刚度中心尽量设法重合，框架柱截面沿房屋高度宜逐步变化，避免刚度突变。特别是底层作为商店的框架住宅，由于上、下层层高变化较大，应在柱截面及混凝土强度等级上作些调整，尽量做到上、下层间刚度比大于。382
居住建筑结构体系的选用与布局（B）框架住宅的结构布置宜尽量使柱中心线与梁中心线相重合。由于建筑的要求而无法做到时，其偏心宜不大于与梁相垂直的柱截面边长的1/4。因此，当建筑上要求梁靠柱边支承隔墙时，梁的宽度宜为柱截面边长的1/2。（C）框架梁柱布置尽可能做到横向与纵向都能对齐拉通。实际上由于住宅平面复杂难以做到时宜使横向框架梁不超过15m，有一道拉通。纵向宜有2～3道纵梁拉通。框架梁的布置应使结构简单、传力明确，施工方便。框架梁尽可能直接支承于框架柱上，避免梁搭梁，但也要避免多根梁交汇同一柱子上，造成梁柱节点浇捣混凝土时施工困难。当框架梁一端支承于柱上，另一端支承于另一框架梁上时，此点应作为该框架梁的铰接支座（图8-19（a））；南北朝向的条形住宅，由于南向开间（卧室）基本一致，而北向房屋（卧室、厨房、楼梯间）开间较复杂，常使横向框架梁难以拉通，对于相差很小的可以设水平方向较长的柱子使南北框架拉通（图8-19（b））；对抗震要求较高的纵向框架当有局部凹进时，宜每隔2～3层使梁拉通（图8-19（c））。（D）框架结构中的楼梯间、电梯间不得采用砖墙承重。砖砌体只能作为填充墙。框架结构中的电梯井宜采用钢筋混凝土，并宜布置在房屋平面的对称位置。楼板与井壁墙连接成整体或井壁墙与框架梁重合。有抗震设防时，钢筋混凝土井壁墙应计入其侧向刚度，局部突出屋面的电梯机房、楼梯间、水箱间等应采用框架承重，不得采用砖墙承重。（E）对底层有商店的住宅，宜使上下柱网一致，尽量不要使不落地的框架柱支承在转换梁上。（F）框架梁布置要求。框架梁的截面高度可按框架梁的计算跨度的1/15～1/8确定，且不宜大于1/4净跨。框架梁截面的宽度不宜小于200mm，且不宜小于梁截面高度的1/4，对高层建筑的框架梁，其截面宽度不应小于250mm。在非9度区的8层、9层住宅建筑中采用现浇楼板的框架梁，对其截面的要求可适当放宽，但不应小于200mm。（G）框架柱布置要求。住宅框架柱通常为矩形截面，按抗震要求柱宽不低于300mm，对8层以上框架不低于350mm，柱截面高度以不低于400mm为宜。在柱截面高宽比宜不大于，有抗震要求的框架柱则尽可能设计成方形，柱净高度与柱截面高度之比宜大于4。当层高较高时，柱计算高度与柱截面高度之比应不超过25，同时柱计算高度与柱截面宽之比应不超过30。图8-20为一框架房屋住宅结构布置实例。住宅为7层框架结构，构件尺寸为框架每隔2～3层拉通设长柱使框架拉通KL-1KL-1梁的铰接点（a）（b）（c）图3838-19 框架梁特殊布置说明
8 居住建筑结构设计1356791011梁200mm×380mm，底层框10051002400260024004800360023001300100010001000架柱300mm×500mm，顶层楼梯楼梯另详300mm×400mm。E另详D（H）异形柱布置要求。异板厚120板厚130C板厚120形柱是异形（“T”形、“L”形B及“十”形）截面柱的简称，能代替传统的矩形截面框架柱A以改善建筑功能（图8-21）。12002400以异形柱构成所谓的“隐形框10033003200360036003600360036001246891012架”（框架柱隐于墙内）避免了图8-20 框架房屋住宅结构布置实例屋角柱子棱角突出而对室内观瞻及占用空间的影响，有利于提高住宅内建筑设计布置的灵活性。但由于异形截面的柱子力学特性较复杂，其承载力、刚度和抗震延性等与矩形柱有较大差异，将给框架结构的抗震性能带来薄弱环节，因此在使用异形柱时须严格执行相应结构和构造方面的设计规定，包括要求异形柱截面各肢肢高与肢厚之比不应大于4，以及异形柱截面肢厚不应小于150mm，对高层建筑则不应小于200mm等等, 以提高结构抗震设计的安全性。图8-22为一异形柱框架房屋住宅结构布置实例。该住宅为9层房屋，主体高度，地震设防烈度为7度，混凝土强度等级C25～C35，标准层混凝土梁端面尺寸为200mm×500mm，选用的异形柱截面形式有“L”形和“T”形两种，“L”形截面肢长700mm, 肢厚200mm，“T”形截面肢长750mm, 肢厚200mm。 剪力墙结构体系（1）体系构成特点采用现浇大开间剪力墙结构，可以做到房间内不露梁柱，简洁明快，有效使用空间大，承重墙与分隔墙结合，隔声效果好。当采用钢制模板或多层板模板时，墙面及楼板底表面平整不需要湿作业抹灰。此类结构具有整体性强，侧向刚度大，抗侧力性能好，用钢量少，施工周期短，造价低等优点。“十”形柱“T”形柱450600400026002400260033002500“L”形柱384图8-21 异形柱框架结构体系示意图图8-22 异形柱框架房屋住宅结构布置实例10000160042002200160020001600200×50090060030001200120012001500420013800
居住建筑结构体系的选用与布局高层居住建筑大开间剪力墙结构，在设防烈度为8度，当层数20层以内时，混凝土强度等级C25～C35，墙体配筋一般均按构造。对常用的平面尺寸，其开间不大于7m，标准层层高为，16层以上剪力墙结构的墙厚180～240mm，16层以下的高层住宅一般墙厚为160～180mm。剪力墙的刚度较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，墙不宜布置太密，使结构具有适宜的侧向刚度。用大开间剪力墙（间距～）比小开间剪力墙（间距3～）合理，可以增大建筑使用面积和降低材料用量。剪力墙结构应具有一定延性，从而可避免脆性的剪切破坏，细高的剪力墙（高宽比大于2）容易设计成弯曲破坏的墙。当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比符合提供延性要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙或整体墙，洞口采用约束弯矩较小的弱连梁（其跨高比宜大于6），使其可近似认为分成了独立墙段（图8-23）。楼板弱连梁同时，墙段长度较小时，受弯产生的墙肢A1A2B1B2B3C1C2裂缝宽度较小，墙体的配筋能够较充图8-23 剪力墙、墙段和墙肢分地发挥作用。（2）适用范围剪力墙结构的房屋适用层数一般为20～30层，其最大适用高度、高宽比和层间位移限值应符合相关规范有关规定（表8-16、表8-17）。（3）结构布置1）剪力墙结构体系基本设计原则（A）剪力墙应双向或多向布置，宜拉通对直。（B）剪力墙宜均匀、对称布置，墙肢刚度不宜相差悬殊。（C）较长的剪力墙可用跨高比不小于5的连梁分为若干独立墙段。每个独立墙段可以是实体墙、整体小开口墙、联肢墙或壁式框架。每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于2。（D）剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁，不宜采用错洞墙。洞口设置应避免墙肢刚度相差悬殊。 剪力墙结构房屋适用的最大高度（m）限值 表8-16抗震设防烈度非抗震6度7度 8度 9度14014012010060 最大高宽比的限值 表8-17抗震设防烈度非抗震6度7度 8度 9度66654385
8 居住建筑结构设计（E）剪力墙沿竖向宜延续，上到顶，下到底，中间楼层不中断，以避免刚度突变。（F）剪力墙厚度沿竖向改变时，为避免刚度突变，每次厚度减少宜为50～100mm，且厚度的变化和混凝土强度等级的变化宜错开至少一个楼层。2）剪力墙结构体系的主要布置要求（A）剪力墙应沿结构平面主要轴线方向布置，尽量避免错开或转折。一般情况下，当建筑物平面为矩形、“L”形、“T”形、“十”字形时，剪力墙沿两个正交的主轴方向布置；当为三角形、“Y”形平面时，可沿三个方向布置；当为正多边形、圆形和弧形平面时，则可沿径向和环向布置。纵横墙交汇处应设置暗柱。剪力墙的≥600≥300截面厚度不应小于层高或剪力墙无支外纵墙长度的1/25，且不应小于160mm；剪力墙底部加强部位截面厚度不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20；内横墙≥150剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井外横墙内纵墙的墙肢截面厚度可适当减小，但也不宜小于160mm。剪力墙墙段的宽度不≥2000避免四周开洞应低于3倍墙厚，且不小于500mm；形成“十”字地震区剪力墙上开洞，洞口距墙端需形柱满足图8-24所示距离。图8-24 洞口距墙端要求（地震区）（B）剪力墙墙段的宽度也不宜过大，单片墙肢长度不应大于8m；在剪力墙结构的一个结构单元中，当有少量长度大于8m的大墙肢时，楼层剪力主要由这些大墙肢承受，其他小的墙肢承受的剪力很小，一旦地震尤其超烈度地震时，大墙肢容易首先遭受破坏，而小的墙肢又无足够配筋，使整个结构可能形成各个击破，这是极不利的。（C）图8-25为高层塔式住宅剪力墙结构布置实例。建筑总层数包括地下2层共有20层，建筑高度，抗震设防烈度8度，混凝土等级C25～C30，标准层外墙及内纵横墙剪力墙截面厚度均为200mm，电梯井筒壁厚200m。（D）短肢剪力墙布置要求。短肢剪力墙指墙肢宽度与截面厚度之比为5～8的剪力墙，而通常剪力墙墙肢宽度与截面厚度比值会大于8，因此短肢剪力墙使建筑平面布置更具有灵活性，同时由于减少了剪力墙而代之轻质砌体，可减轻房屋总重量。短肢剪力墙墙肢较短，为满足强度及构造需要，墙体厚度须比一般剪力墙大，不应小于200mm，以采用200、250、300mm为宜。短肢剪力墙结构的抗震性能比一般剪力墙结构要差，尤其设防烈度为8度房屋层数较多时，采用短肢剪力墙结构需要慎重。其最大适用高度应比一般剪力墙结构的规定值适当降低，且7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m，短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用。图8-26为高层塔式短肢剪力墙住宅结构布置实例。建筑地下2层，地上部分28层。地上部分总高。一至四层为商场，五层以上为住宅。地震设防烈度为7度。混凝土强度等级C25～C35，短肢剪力墙墙厚为300、250、200mm，楼盖采用肋形楼盖。386≥600≥150≥300
居住建筑结构体系的选用与布局R2920030037004000190019001900190040001600500010001000MLBB200200200200200180200J180HBEB150150CA700070002500700070001300199020003810310024002400310038002000200013003050029200123456图8-25 剪力墙房屋住宅结构布置实例图8-26 短肢剪力墙房屋住宅结构布置实例 框架剪力墙结构体系（1）体系构成与特点框架—剪力墙结构，亦称框架—抗震墙结构，简称框剪结构。它是框架结构和剪力墙结构组成的结构体系，既能为建筑使用提供较灵活的平面空间，又具有较大的抗侧力刚度。其组成形式一般有：（a）框架与剪力墙（单片墙、联肢墙或较小井筒）分开布置；（b）在框架结构的若干跨度内嵌入剪力墙（有边框剪力墙）；（c）在单片抗侧力结构内连续布置框架和剪力墙；（d）上述两种或几种形式的混合。框剪结构由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成，这两种结构的受力特点和变形性质是不同的。在水平力作用下，剪力墙是竖向悬臂弯曲结构，其变形曲线呈弯曲型，楼层越高水平位移增长速度越快；框架在水平力作用下，其变形曲线为剪切型，楼层越高水平位移增长越慢；而框剪结构既有框架，又有剪力墙，在水平力作用下它们之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起使水平位移协调一致，不能各自自由变形，在不考虑扭转影响的情况下，在同一楼层的水平位移必须相同，因此框剪结构在水平力作用下的变形曲线呈反“S”形的弯剪型位移曲线（图8-27）。（2）适用范围在结构特点上，框剪结构既有延性较好的框架，也有抗侧力刚度较大并带边框的剪力墙和有良好耗（a）（b）能性能的连梁，具有多道抗震防线，图8-27 框剪结构变形特征3873008532852900210014002100180012007200160012053700160020020020020020020020020020020018×27006800720027006600250066002700720035500
8 居住建筑结构设计成为一种抗震性能良好的结构体系，可应用于多种使用功能的高层房屋，如办公楼、饭店、公寓、住宅、教学楼、试验楼、病房楼等等。框架—剪力墙结构的房屋适用的层数一般为20～30层，其最大适用高度、高宽比和层间位移限值应符合相关规范有关规定（表8-18、表8-19）。 框架—剪力墙结构房屋适用的最大高度（m）限值 表8-18抗震设防烈度 非抗震6 度7度 8度 9度13013012010050 框架—剪力墙结构高层住宅的高宽比限值 表8-19抗震设防烈度 非抗震6 度7度 8度 9度55543（3）结构布置 1）框架—剪力墙结构设计基本原则（A）框架—剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系，主体结构构件之间不宜采用铰接。抗震设计时，楼栋两主轴方向均应布置剪力墙。（B）梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合，框架梁柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4。（C）剪力墙宜均匀对称地布置在建筑物的周边附近、楼电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位；在伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧不宜同时设置剪力墙。（D）剪力墙布置不宜过分集中，每道剪力墙承受的水平力不宜超过总水平力的40％。（E）剪力墙间距不宜过大，应满足楼盖平面刚度的需要，否则应考虑楼盖平面变形的影响。（F）剪力墙宜贯通建筑物全高，上层厚度宜逐渐减薄，避免刚度突然变化。2）框架—剪力墙结构主要布置要求（A）剪力墙平面布置应尽量满足“均匀、分散、对称、周边”原则。均匀、分散是为了避免地震作用集中在少数剪力墙上导致破坏；对称、周边是为了满足高层建筑抗扭要求。平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。（B）框剪结构中的剪力墙宜设计成周边有梁柱（或暗梁柱）的带边框剪力墙。纵横向相邻剪力墙宜连接在一起形成“L”形、“T”形及“口”形等（图8-27），以增大剪力墙图8-28 相邻剪力墙的布置的刚度和抗扭能力。388
居住建筑结构体系的选用与布局（C）框剪结构中应确定剪力墙的合理数量。底层剪力墙截面面积与底层楼面面积之比为2％～3％（7度设防）或3%～4％（8度设防）。（D）剪力墙布置时，如因建筑使用需要，纵向或横向一个方向无法设置剪力墙时，该方向可采用壁式框架或支撑等抗侧力构件，但是，两方向在水平力作用下的位移值应接近。（E）纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内以减少混凝土硬化过程中的收缩应力影响，同时应加强屋面保温以减少温度变化产生的影响。横向剪力墙作为楼板在水平面的支座，间距不应过大，以防止楼板在自身平面内产生过大变形，应满足剪力墙最大间距（m）的限值要求（表8-20）。 剪力墙的最大间距（m） 表8-20抗震设防烈度楼面形式非抗震6、7度8度9度现浇≤5B并且≤60m≤4B并且≤50m≤3B并且≤40m≤2B并且≤30m装配整体≤并且≤50m≤3B并且≤40m≤并且≤30m—注：B为楼面的宽度；当剪力墙之间楼面有较大的开洞时，剪力墙的间距应予减小。（F）剪力墙上的洞口宜布置在截面的中部，避免开在端部或紧靠柱边，洞口至柱边的距离不宜小于墙厚的2倍，开洞面积不宜大于墙面积的1/6，洞口宜上下对齐，上下洞口间的高度（包括梁）不宜小于层高的1/5（图8-28）。（G）楼电梯间、竖井等造成连续楼层开洞时，宜在洞边设置剪力墙，且尽量与靠近的抗侧力结构结合，不宜设置在结构单元的端部、角区和凹角处，不宜孤立地布置在单片抗侧力结构或柱网以外的中间部分（图8-29（a））, 而至少有一边应与柱网重合（图8-29（b））。图8-30为一框架—剪力墙高层塔式住宅结构布置实例。大楼呈“十”字形核480038007200720038004800洞口t≥2t图8-28 剪力墙的洞口布置（a）（b）图8-29 竖井的布置图8-30 框架—剪力墙房屋住宅结构布置实例389（a）不宜关系；（b）适宜关系t≥2t8000830072004200720083008000
8 居住建筑结构设计心平面，核心部分为电梯、楼梯及辅助用房。东西两道剪力墙厚300mm，南北墙厚400mm，电梯间、楼梯间等墙厚200mm。外框架钢筋混凝土柱，外柱及边柱截面为600mm×1100mm，角柱为600mm×1000mm，分两次收小为600mm×700mm及600mm×600mm，中柱截面为900mm×1100mm，分两次收小为700mm×700mm。混凝土均用C30。 底部大空间剪力墙结构（1）体系构成与特点底部大空间剪力墙结构，也称为部分框支剪力墙结构，在高层或多层剪力墙结构的底部，因建筑使用功能的要求需设置大空间，上部楼层的部分剪力墙不能直接连续贯通落地，需设置结构转换层，在结构转换层布置梁，桁架、箱形结构、厚板等转换构件。转换层以下的楼层称为框支层，从上到地下室贯通的墙称为落地剪力墙，因此建筑底部其抗侧力结构由落地剪力墙和框架两种构件组成。框支剪力墙结构上部用小开间的轴线布置，下部公用部分柱网较大，具有较多的自由灵活空间，可满足建筑物上下不同功能的组合。但由于框支剪力墙结构上下刚度突变，构件不连续，传力复杂，抗震性能较弱，易造成震害；转换层应力复杂，材料耗用量大，施工比较麻烦，相应造价也较高。（2）适用范围框支剪力墙结构适合于很多底部需要设置商业娱乐活动大空间的商住综合性建筑，适用的层数一般为20～30层，其最大适用高度、高宽比和层间位移限值应符合相关规范有关规定（表8-21、表8-22）。按相关规范规定，底部框支部分层数（地面以上部分）在抗震设防烈度8度时不宜超过3层，7度时不宜超过5层，6度时其层数可适当增加。（3）结构布置（A）底层大空间剪力墙结构设计基本原则。（a）减少转换。布置转换层上下主体竖向结构时，要注意尽可能多地布置成上下主体竖向结构连续贯通，尤其是在框架—核心筒结构中，核心筒宜尽量予以上下贯通。（b）传力直接。布置转换层上下主体竖向结构时，注意尽可能使水平转换结构传力直接，尽量避免多级复杂转换。（c）强化下部、弱化上部。通过上部剪力墙开洞、开口、短肢、薄墙等方法弱化 框支剪力墙房屋适用的最大高度（m） 限值 表8-21抗震设防烈度非抗震6度7度 8度 9度12012010080－ 框支剪力墙房屋最大高宽比的限值 表8-22抗震设防烈度非抗震6度7度 8度 9度55543390
居住建筑结构体系的选用与布局转换层上部主体结构刚度，通过加大筒体尺寸、加厚筒壁厚度、提高混凝土强度等级等方法强化下部主体结构刚度，使转换层上下部主体结构变形特征尽量接近。（d）优化转换结构。抗震设计时，当建筑功能需要不得已高位转换时，转换结构宜优先选择不致引起框支柱（边柱）柱顶弯矩过大、柱剪力过大的结构形式，如斜腹杆桁架（包括支撑）、空腹桁架和宽扁梁等，同时要注意需使其满足承载力、刚度要求，避免脆性破坏。（e）计算全面准确。必须将转换结构作为整体结构中的一个重要组成部分，采用符合实际受力变形状态的正确计算模型进行三维空间整体结构计算分析。（B）底层大空间剪力墙结构布置主要要求。底层大空间剪力墙结构一般有板式和塔式两种布置方式，板式布置时底部由框架和落地抗震墙组成大空间，上部楼层为一般抗震墙、鱼骨式抗震墙、少内纵墙抗震墙等结构形式（图8-31），塔式布置时底部由框架和落地筒形成大空间，上部为抗震墙或框柱等结构（图8-32）。无论采用何种方式布置，底部大空间抗震墙结构体系中均须设置一定数量的落地抗震墙或落地筒体，一般不应采用全部为框架支承的结构体系。在平面为长矩形的板式建筑中，落地横向抗震墙的数目与全部横向抗震墙数目之比，非抗震设计时不宜少于30％；需要抗震设防时，不宜少于50％。长矩形平面建筑中落地剪力墙的间距宜符合表8-23。一般剪力墙LL底部三筒式LL鱼骨式剪力墙底部双筒+隔墙式L纵向少内纵墙底部双筒式（a）（b）图8-31 底部大空间剪力墙板式建筑（a） 标准层；（b）底部（a）（b）图8-32 底部大空间剪力墙塔式建筑（a）底部；（b）标准层391BBBBBB
8 居住建筑结构设计 落地剪力墙的间距（m） 表8-23底部框支层层数非抗震设计抗震设计1～2层≤2B并且≤24 m≤3B并且≤36m3层和3层以上≤并且 ≤20 m注：B为楼面的宽度。电梯600140140200100140150200210商店80020004800200042002000420020004800200015001500800880150012001500（a）每隔两层有此洞住宅140100200200200200200100140113060060060060060011306240680068006200620062402345671（b）图8-33 框架—剪力墙房屋住宅结构布置实例（a）底层平面图；（b）标准层平面图（C）结构转换层处的楼板应采用现浇板，厚度不小于180mm。落地剪力墙周围的楼板不宜开洞，如必须在大空间部分设置楼、电梯间时，应用钢筋混凝土剪力墙围成筒体。转换厚板上、下一层的楼板应适当加强，其楼板厚度不宜小于150mm。图8-33为一框架—剪力墙房屋住宅结构布置实例。某商住楼地上18层，地下 2层，建筑总高度。底部2层为大空间层，框支柱截面尺寸为600mm×800mm，框支梁截面尺寸为600mm×900mm，落地剪力墙厚280mm和350mm，上部剪力墙厚200mm和240mm。上部横向剪力墙带有600mm的翼缘，形成“工”字形截面，以增大平面外的刚度。内墙及山墙现浇，外墙采用预制钢筋陶粒混凝土墙板，不承受水平荷载。 预应力混凝土楼板大开间住宅结构体系（1）体系构成与特点预应力混凝土板由于预应力的反向等效荷载和预压应力的作用，抵消了外荷载产生的部分拉应力，楼板的抗裂性能大大提高，刚度也得到提高，预应力板在外荷载作用下挠度很小，截面高度降低，自重减轻，住宅的实际使用面积和净空增加；中高层住宅在总高限制的情况下借此降低层高，增加层数，可多盖1～3层；同时板内无梁，施工方便，模板安装可采用大模板施工，施工速度快。（2）适用范围392（A）预应力混凝土楼板大开间体系中楼板跨度可达7～9m，大跨度楼板能为用49005500280120120280100200800300600
居住建筑结构体系的选用与布局2户提供80～130m的室内无柱、无梁的自由分割空间，便于二次装修，可最大限度地满足居住者对住宅建筑的适应性、灵活性、多样性和可变性的要求。预应力混凝土大板户内观感质量优于普通钢筋混凝土梁板，和预制混凝土多孔楼板相比，具有结构整体性强、抗震性能好，适合当前我国较多地区施工条件的优点。（B）预应力混凝土楼板的大开间住宅结构，依抗侧力的结构不同，可分为三大类型：（a）剪力墙—大板结构体系，该体系侧向力由剪力墙承担，适用于高层；如剪力墙短肢为短肢，则由于小墙肢承担侧向力，则层数限制不超过18层；（b）框筒—大板结构体系，该体系侧向力由外侧的框架及内筒共同承担，内筒承担大部分侧向力，适用高层；（c）多层框架—大板结构体系，该结构体系侧向力主要由梁—柱框架承担，适用于不超过9层的多层建筑。（3）结构布置本结构体系应根据选定的抗侧力结构类型，分别遵守传统的剪力墙、框架以及框架—剪力墙结构设计的基本要求和结构布置原则，但是由于该体系采用了预应力混凝土大板实现大开间住宅，在结构上必须强调对楼板的下述要求：1）楼板跨度必须达到9m左右，以保持较大的进深和开间，保证每一单元住户有足够的面积；2）设计荷载（包括结构自重）取值应足够安全，足以支持单元内的隔墙重量和其他的使用荷载；3）楼板必须是无梁的平板形式，以保持室内足够的净空，并维持任意分割平面的可能性；4）楼板的裂缝控制性能必须保证，在正常使用情况下没有肉眼可见的裂缝，并避免渗漏等影响使用功能的缺陷；5）大开间住宅后张预应力混凝土楼板应为四边支撑板，周圈支承构件为较密的柱网和边梁；6）在考虑地震设防的地区，大开间楼盖及与周边支承体系之间还应有较好的连接，以保证其足够的整体性和抗震性能。目前我国住宅建筑中预应力混凝土大楼板技术主要选用后张预应力混凝土楼板，它可分为无粘结预应力混凝土楼板和有粘结预应力混凝土楼板，有粘结预应力混凝土结构可节约10％以上预应37003500220013001300220035003700力钢材，在灾害性荷载作用Z1Z3KJ4Z3Z4Z4Z3Z3Z1C下，不会因锚固失效发生整体破坏，但有粘结预应力混凝土Z5Z5KJ5楼板施工工艺比无粘结预应力BZ5Z5工艺复杂。）002（图8-34为一预应力混Z2Z1KJ4Z5Z2Z2Z2Z1A凝土大楼板住宅结构布置实370035003500350035003700例。工程为7层钢筋混凝土结10700107001234567构住宅，一梯两户，每个单图8-34 预应力混凝土大楼板住宅结构布置实例元四周为边梁和较密的柱网，3934800520028002800KJ1KJ2KJ3KJ2
8 居住建筑结构设计最大柱截面500mm×500mm，最大梁截面250mm×600mm，最小柱截面350mm×400mm，最大梁截面190mm×300mm，单元内部无梁、无柱，采用无粘结预应力楼板厚200mm，采用有粘结预应力楼板则板厚为180mm。 工业化居住建筑体系 工业化住宅的概念与意义建筑工业化是指利用现代科学技术成果和工厂化的管理模式实现集约化生产，用最少的工时、最短的时间、最合理的价格建造适合于某种要求的房屋。工业化建筑一般指预制装配建筑，即由工厂加工生产的各类预制构件。在工业化建筑中，房屋由传统的现场“建造”模式改为工厂“制造”，利用工厂加工产品构件的流水线以此取代传统建筑业中分散的、低水平、低效率的手工业生产方式。制作材料通常选用混凝土预制构件或钢结构构件，其中钢结构体系更容易发挥工业化特点，充分发挥钢材的力学性能，符合构件的标准化和模数化的要求，也更容易实现建筑技术的集成化、产业化和可持续发展要求。在住宅业，建筑工业化表现为工业化组装式住宅，同样也常被称为预制装配式住宅，即在工厂里完成住宅的各部分后，在建筑现场组装，从而大量减少现场湿作业，缩短施工周期和提高工效，而且可以使住宅建筑工程的整体质量水平得以大幅度的提高。在工业化住宅的所有新技术中最需要强调的是住宅部件的标准化、系列化的研制、开发和生产，以形成工业化的生产体系，建筑部件系列化开发、集约化生产和商品化供应，使之成为定型的工业产品或生产方式，这是发展工业化住宅建筑形式的惟一途径。 工业化住宅建筑设计特点和方法发展建筑工业化，不仅仅是一个技术问题，而是一个涉及多学科、多部门、跨行业的综合性的系统工程。需要建筑师、工程师和生产厂商密切合作，建立从规划设计，到工程施工、配套部品质量以及物业管理等一整套系统综合质量管理制度。（1）工业化住宅建筑体系的设计特点（a）要求建筑的尺寸协调，构件设计的模数化、标准化和定型化。作为定型构件本身要达到多用性的目的，应具有可叠加性、互换性和可变性。（b）用定型构件组成的建筑体系，其构件间的连接形式、安装方法及对留缝的尺寸等需制定相关的构件节点组合规范或规则，以满足通用体系构件间的灵活多用和互换通用。（c）应解决标准化和多样化之间的矛盾，以提供大范围推广应用的可行性，并避免工业化住宅易产生的千篇一律的缺点。（2）工业化住宅设计方法1）单元定型法以一种或几种住宅单元作为定型单位编制的工业化住宅体系。这种设计方法构件规格少，生产稳定，适用于建设规模较小的建设，多属专用体系。由于单元种类有限，套型固定，建筑物的组合长度级差为一个完整的单元。因此，无论对于居民的实际人394
工业化居住建筑体系口构成和生活要求，还是对不同建设地段的实际情况，适应性都较差。2）套型定型法根据不同的居住标准、家庭人口构成和功能要求以及建筑构配件组合的可能性，确定定型化的套型系列，套型之间用交通部分进行联系，组成居住单元和整幢的建筑物。这种方法往往以某些构配件构成的套型为基本定型单元，递增一定的构件，构成面积不等的套型系列。3）基本间定型法基本间是由四面墙体和上下楼板构成的空间单位，是在统一模数和构件的基础上，使基本间功能内容和大小固定下来，然后根据不同的居住对象和要求，选择不同的基本间去组合套型和居住单位。由于套型、单元都是可变的，因而建筑物组合的自由度更大些。4）部件定型法根据构成某种住宅建筑体系的需要，编制成套的构件和配件系列化产品目录，组织专业化生产实行商品化的供应，以满足多种选择要求，达到灵活、多样的效果。定型化的范围除传统的构件，如柱、墙、基础、楼板、屋面板、楼梯、阳台外，还包括隔断、顶棚、门窗、屋面、地面、栏杆和内外墙面的装修产品，以及厨房、卫生间设备和固定家具以及遮阳、五金零件、水管、爬梯、晒衣架等零部件。 工业化住宅结构体系（1）骨架轻板式体系1）基本形式骨架装配式住宅是由定型的钢筋混凝土或钢结构预制构件组成的承重骨架分别与轻质隔墙板和外墙（挂）板装配而成，也称框架轻板建筑。图8-35为由预制钢筋混凝土柱和梁组成的框架结构，预制柱子的形式有实心和空心两种；柱的长度可以一层一柱，也可以多层统长柱。为便于连系梁的搁置，一般需在柱身上设置牛腿、柱帽，这种框架结构体系由柱和梁构件组成，而楼板则通过梁支撑。骨架轻板式住宅的楼板也可直接由柱支撑，形成无梁楼板，通常称为板柱结构体系（图8-36），板柱结构体系构件类型较少，楼板底面平整，平面布置具有更大的灵活性，施工也较方便，板柱结构可采用升板法施工，更适合工业化要求。承台0方形楼板042短柱图8-35 预制钢筋混凝土梁柱结构图8-36 预制钢筋混凝土板柱结构395
8 居住建筑结构设计采用装配式框架时，柱梁经常加工预制成一体化的构件如“土”字形、“F”形和“T”形等组成框架形式（图8-37），可以适应不同住宅平面空间分隔灵活性的需要，施工简便，提高工效。设计时应注意柱网的合理布置和内外墙板的细部构造处理。2）轻钢框架—剪力墙结构除了采用混凝土结构，还可由轻型钢结构材料作承重骨架，配合楼板、屋面板和墙板等围护结构，共同组成整栋的建筑物。轻钢结构体系的工业化的程度高，所有构配件均在工厂制作，尺寸精确，现场以预制装配为主，施工速度快。目前，国内正在开发的轻钢结构小高层住宅体系，这类小高层（10～12层）的骨架结构可以采用“H”形型钢（图8-38）或钢管混凝土等形式，为加强骨架结构一个或两个方向的抗剪能力，一般需采取一定的抗剪措施，即利用纵横剪力墙或利用建筑中实体墙围起来的楼梯间、电梯等部分形成核心筒体结构，形成框架—剪力墙结构，如图8-39所示。从适于工业化生产的角度来看，这类混合结构体系在施工上仍比较麻烦，因为现场浇捣混凝土的工作量仍然较大，其施工误差也较明显且与钢结构的相互公差不一致，混凝土中预埋件（图8-40）的位置较难满足准确性的要求，给混凝土抗剪构件与钢框架的配合带来一定困难。00420042图8-37 柱梁构件预制一体化的钢筋混凝土结构图8-38 具有工业化特征的钢框架结构的“H”形钢梁柱图8-39 框架—剪力墙结构平面布置及相关受力体系示意图预埋钢筋钢筋混凝土剪力墙预埋件定位螺栓牛腿现场焊图8-40 钢框架核心筒多层住宅及相关396节点示意图
工业化居住建筑体系3）错列桁架结构国外在钢结构高层住宅中有一种比较好的体系称为错列桁架体系（图8-41），该体系是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合住宅、旅馆建筑各单元的灵活布置要求。这种体系的受力特点为水平力主要通楼板传至相邻桁架的斜腹杆，如此水平荷载最终通过落地桁架的斜腹杆或底层支撑传至基础，楼层间的柱子主要承受轴力，其所受的剪力和弯矩很小。由于桁架有整层高，所以整个体系刚度较大，一般不需要增加柱子刚度以控制位移，由错列桁架结构体系中柱子主要承受轴力，其柱截面强轴可布置在纵向，故其纵向侧移刚度亦较大，这种体系的用钢量可较框架结构减少30%～40%，因此该体系是一种经济、实用、高效的新型结构体系。间隔桁架体系的优点：①因为桁架高度等于层高，在同一楼层的相邻框架和上下楼层都是间隔布置，房间有两倍柱距的宽度，这样既可以满足建筑上大开间的要求，又可采用小柱距和短跨楼板，使楼板厚度减小，以减轻结构自重；②同理可减小层高，在住宅中可以做到；③腹杆可采用斜杆体系和空腹桁架体系相结合，便于设置走廊，房间在纵向必要时也可连通；④底部二层可以采用托挂结合，使一层做成无柱大厅；⑤桁架隔层布置，减小了桁架弦杆引起的局部弯矩，使柱在框架平面内的弯矩很小，主要受轴力，有利于缩小框架柱断面。错列桁架体系在国外已经发展比较成熟，成功用于很多公寓及旅馆建筑中，最高可以做到100m以上高层住宅，但国内目前还没有相关工程实践，需要有一个研究和消化吸收的过程。4）轻钢龙骨结构轻钢龙骨结构体系主要用于中低层住宅或别墅（图8-42）。轻钢建筑的结构支承构件，一般采用～5mm的薄壁钢，经冷弯或冷轧后制成各种不同截面形式的薄壁型钢及制品。薄壁型钢作为轻钢建筑的支承构件，能充分利用钢材的强度；用作受弯或受压构件时，可提高构件的承载能力和刚度。此外，各种小断面角钢、扁钢、轻型“工”字钢、槽钢和钢管等组成的构件，或与薄壁型钢组合的构件，同样也可用作轻钢建筑的支承构件。图8-42中梁柱式结构即属于轻钢龙骨结构体系，它的钢柱、钢梁或钢桁架由薄壁型钢构成，结构由柱、梁、桁架等支撑构件组成。框架结构的支撑体，具有平面布置灵活的特点；骨架间节点的连接构造则主要通楼板错列桁架图8-41 错列桁架钢结构体系图8-42 梁柱式轻钢龙骨结构体系397
8 居住建筑结构设计过节点板、角钢连接件和高强度的螺栓加以固定或以焊接的方式连接组合，所以施工快捷简便。（2）预制板材式体系1）基本形式根据预制板材的尺度可分为中型板材和大型板材两种（图8-43），分别作为房屋的主体承重结构和围护结构的构件。中型板材装配式住宅虽可降低对材料预制安装技术条件的要求，但因拼缝多，板材之间不易平整，现已较少采用。而大型板材住宅由大尺度的内、外墙板和楼板等构件组成，板材之间拼缝减少，整体性和平整度较好，常简称为大板建筑。板材装配式建筑，由于板材可以直接作为承重构件，一般采用钢筋混凝土材料。装配式大板建筑适用于抗震设防烈度为8度或8度以下的承重墙间距不大于的住宅建筑。板材装配式建筑是一种典型的实现由构件到建筑物的设计方法，其设计的要点在尽量减少预制板型，提高构件的通用性和重复利用率。大型板材建筑能够按使用功能的要求设计出各种不同的平面，但是大型板材建筑因为由墙板承重，一旦建成后就很难再改变其平面布置，缺少使用的灵活性。2）大型板材结构按承重结构体系划分，大型板材建筑分为横墙承重、纵墙承重或纵横墙混合承重等体系。（A）横向墙板承重。横向楼板承重即将楼板搁在横向墙板上，横墙之间的距离大约为。这种小开间横墙承重结构体系应用较广，楼板和墙板可以一个房间一块，也可以分成几块。它的优点是承重的横墙和围护的纵向外墙各自功能分工明确，制作用材选择较易优化，在小开间住宅中楼板的跨度也较经济；一般承重墙也是分隔墙，对隔绝空气声有利。其缺点是承重横墙较密，对建筑平面设计限制较大，若改用大开间横墙承重，上述缺点虽可得改进，但会加大楼板的跨度，其室内分隔也必须采用轻质隔墙。（B）纵向墙板承重。纵向墙板承重是将楼板直接搁置在内外纵墙上，条件许可的话，也可采用整间一块大楼板，纵向承重结构体系对建筑平面设计有利，它允许横楼板外墙板内墙板楼板内墙板过梁（a）（b）图8-43 预制板材装配式建筑 398（a）中型板材；（b）大型板材
工业化居住建筑体系墙的布置有较大的自由度。为了加强房屋的横向刚度，这种结构体系一般可通过设置剪力墙和楼梯间墙以及山墙承受水平力的方法来增加建筑物的刚度。（C）双向墙板承重。当楼板接近方形时，建筑的纵横两个方向的墙板均可承重，同时可采用双向承重的楼板。（3）轻钢墙架式体系轻钢墙架式结构的承重内墙板、外围护墙板和楼板层是按设计模数和功能一一划分为各自相对独立的轻钢骨架，也称隔扇，通过加工组合而成为轻钢房屋的支承骨架（图8-44）。墙架主要以轻钢材料作框，框内设置墙筋或搁栅以提高其刚度和稳定性，墙架间则通过高强度螺栓将其装配成整体骨架。墙架单元的内外构造层可以是在工厂内与骨架同时加工组合完成的板材；也可以在现场安装好骨架后再进行其他各构造层的安装。轻钢墙架本身其实也属于一种小型龙骨体系，一般由冷弯薄壁“C”形钢组成的小柱、小梁、天龙骨、地龙骨及中腰支撑通过配套扣件和加劲件用自攻螺钉连接而成（图8-45），梁柱构件壁厚在1～3mm之间，柱子间距约为400～600mm。其主要受力机理为：柱子与上下龙骨及支撑或隔板组成受力墙壁，竖向力由楼面梁传至墙壁的龙骨，再通过柱子传至基础；水平力由作为隔板的楼板传至受力墙壁再传至基础。由于在传力过程中，墙面板承受了一定的剪力，并提供了必要的刚度，故墙面板应满足一定传力的要求。楼板可采用楼面轻钢龙骨体系，上覆刨花板及楼面面层，下部设置石膏板吊顶，既可便于管线的穿行，又满足了隔声要求。该体系的优点为组成体系的构件尺寸较小，可将结构构件隐藏在墙体内部，有利于建筑布置和室内美观，且保温性能良好，梁柱均为铰接，省去现场焊接及高强螺栓的费用，而且受力墙体也可在工厂整体拼装，加快了施工进度。在实际工程中，为满足平面布置灵活性的特点，常在房屋内部采用梁柱式结构，而围护结构则采用墙架式单元，这种结构形式称为混合式或部分骨架结构体系，一般适合建造多层住宅，在美国，可以建造到7层的高度，而完全采用镀锌轻钢墙架建造的住宅（内部不采用梁柱式结构）一般只设计1～4层的住宅。薄壁型钢墙架体系（图8-45）的优点为用钢省, 施工快，但由于锈蚀因素, 最加劲件屋顶骨架斜支撑梁柱隔扇单元天龙骨楼层骨架地龙骨隔扇骨架墙基图8-44 墙架单元式轻钢骨架示意图399图8-45 薄壁型钢墙架体系
8 居住建筑结构设计大设计使用年限一般不超过30年，国内该体系工程经验不多，相应冷弯型钢品种较少，且尚无相应技术规范作为设计依据。（4）盒子组装式体系盒子组装式建筑由预制构件组成，盒子结构一般属于薄壁空间结构体系，通过螺栓将薄板（楼板、墙板）装配成盒子式房间。一般在图8-46 盒子（房间）建筑工厂完成盒子单元的结构构件组装和外围护（保温和外墙饰面）构造制作，内部的设备和装修也都在工厂做好，运到工地只要完成盒子安装和管线铺设，即可交付使用（图8-46）。盒子建筑的工业化程度很高，现场只需建造基础及施工吊装，减少劳动强度和湿作业，提高工效并缩短现场工期。在早期的工业化建筑中，这类重型的盒子建筑发展较快，现在已较少使用。盒子房间根据不同的使用功能要求可分别做出不同的内部分隔和布置。如住宅中的盒子结构有重型和轻型两种形式，分别采用钢材、钢筋混凝土、木材和塑料等材料制作。由于盒子结构尺寸大、重量重，需配备载重量大的运输和吊装设备。按组装形式的不同，盒子单元又可分为整体式、板材组装式和骨架板材组装式三种。1）整体式整体式一般采用钢筋混凝土一次性浇筑的盒子（图8-47），为便于脱模，往往做成敞开式开口盒子，由于开口位置的不同，盒子建筑的组装方式也各不相同。有时为了便于在工厂里完成全装修，也可将盒子加工成封闭式盒子形式。2）板材组装式板材组装式实际为本节中所介绍的板材装配式建筑的更高程度的集成，即采用预制板材拼装成盒子单元（图8-48），板材之间可通过螺栓、电焊或留出钢筋，用细石混凝土灌缝。3）骨架板材组装式这种组装式实际为本节中所介绍的墙架式建筑更高程度的集成，即用轻钢型材做骨架，再将预制板材安装到骨架上便形成一个盒子单元（图8-49）。图8-47 整体浇筑盒子图8-48 预制板材组装式图8-49 骨架和预制板材组装400（房间）单元
工业化居住建筑体系从结构体系看，盒子建筑还可分为有框架体系和无骨架体系两类。无骨架体系是重型的有承重能力的盒子单元叠置组成的建筑。它一般适合低层、多层建筑，叠合的方式多种多样（图8-50）。但这类盒子本身应具有一定的强度和刚度，不仅可重叠，还要可悬挑和跨越。而框架体系则是采用钢或钢筋混凝土做成空体或有平台的承重框架，将预先组装好的轻型盒子单元放入框架之中（图8-51）。在某些特殊情况下，也可以采用钢筋混凝土做成支撑的筒体结构，把一个个的盒子房间悬挂或悬吊在筒体支承体上，而筒体还可作为垂直交通和竖向管井，这时可称为筒体结构的盒子建筑（图8-52a）。关于筒体结构盒子建筑还有两种变体，即利用筒体与剪力墙结合来支撑盒子（图8-52b）以及与桁架结合悬挂盒子的建筑（图8-52c），这两种形式在实际工程中应用更少。图8-50 单元盒子的各种叠合形式（a）（b）（c）图8-51 承重框架—轻盒结构形式图8-52 筒体结构的盒子建筑（a）筒体悬臂盒子；（b）筒体桁架悬挂盒子；（c）筒体—剪力墙支撑盒子 401
