高层住宅结构设计经济性探讨

【摘要】当前地产公司均严格控制建筑造价，要求住宅结构限额设计。本文结合以往住宅工程项目材料用量统计数据，对影响住宅建筑结构造价的主要因素进行分析和探讨。

【关键词】住宅结构；材料用量；优化设计；经济性

1、引言

近年来，随着经济水平的发展和提高，以及土地价格的增长，高层住宅越来越多。高层住宅工程的造价成本中，结构造价所占的比例约为20～30%。因此要确保建筑结构设计科学合理性，为建筑工程的经济效益和社会效益提供保障。

2、常见住宅工程经济性指标统计结果

长沙地区几个剪力墙结构住宅工程，其部分经济性指标统计见表1及表2：

从表中统计结果并结合以往工程数据，可以得出：

1楼板用钢量一般在6～12kg/㎡，大户型、板面拉通筋较多或采用一级钢的为高值，采用高强钢、小直径钢筋的为低值，也有采用大板的项目达到15kg/m2。

2梁用钢量一般在8～21kg/㎡，墙不对齐、次梁搭主梁较多时为高值，墙布置较多或采用大板时为低值。

3墙柱用钢量：高度60～100m时一般在18～26kg/㎡；占总用钢量的40～55%。与层高关系敏感，同样是100米，2.9米可做到34层，但3.1米只有32层。层高增加0.1米，含钢量约增加1kg/㎡。

4节点用钢量在0.5～3.5kg/㎡不等，经济性要求较高时，应要求建筑尽量简化节点，采用简洁的立面等。

5转换结构的标准层比一般标准层约多2kg/㎡，高位转换增加更多。

3、结构设计对建筑造价成本的影响因素

3.1结构选型

在建筑方案确定的前提下，结构形式对建筑造价成本产生的影响是根本性的。

对于住宅工程结构选型，多层住宅宜采用异形柱框架结构，高层、超高层住宅宜采用剪力墙结构，小高层住宅的建议采用剪力墙结构。

异形柱框架结构的高度限值是24米，超过24米要采用异形柱框剪结构，6度区框剪结构的框架抗震等级四级，剪力墙抗震等级为三级，底部两层要做约束边缘构件；且异型柱易形成短柱，箍筋要全高加密（ρv≧1.2%），钢筋用量增加较多。如采用剪力墙结构，抗震等级是四级，也不需做约束边缘构件，暗柱配筋也远小于框架柱配筋，框架梁跨度减小后配筋也有减少。故采用异形柱框剪结构往往还不如剪力墙结构节省。

3.2平面布置

住宅工程要达到较好的经济性，建筑平面尽量规则对称，剪力墙沿主轴方向或其他方向双向布置并尽量对齐，尽量规则、均匀、对称，结构布置应使建筑物具有合理的双向刚度，并尽可能使刚度中心与质量中心重合，以减少扭转。

长宽比过大，或者两个主轴方向的结构动力特性相差较大，导致结构扭转效应更明显，从而使得构件配筋增大。平面超长导致采用大量拉通钢筋或者抵抗温度应力而加设的抗裂钢筋增加用钢量明显，结构不对称、有拐角窗、有立面通窗和凸窗都会导致用钢量增加。

合理进行结构平面布置，减少传力途径，可以减少用钢量。尽量避免采用短肢剪力墙，层高较高加长墙肢有困难时，可采用≥320厚的剪力墙。阳台悬挑长度不宜过大，且宜采用梁式悬挑，并采用合理的梁高。板跨不宜太小，3米及以下小跨度板隔墙下尽量不设梁，直接砌在板上，设加强筋。大板板厚不宜超过130mm，板跨太大，含钢量会有大幅度的增加。

3.3竖向布置

剪力墙结构的高宽比不宜超过6，建筑高度尽量接近上限（如剪力墙结构接近80m或100m），高度刚刚超过抗震等级分界线是不经济的，层高宜取2.9～3.0m。竖向连续，尽量不设转换层；无法避免时可采用局部转换。

《高规》第3.4.3条要求剪力墙结构高宽比不宜超过6，高宽比某种程度上是结构经济性的一种量度。高宽比大的建筑其结构整体稳定性不如高宽比小的建筑，为了控制结构的侧向位移，并保证结构的整体稳定，需要设置更多更刚的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度。同样由于高宽比过大的原因可能导致底部剪力墙端部出现拉应力，需要配置较多受力钢筋，拉应力较大处甚至需要配置型钢，将会大大增加了钢筋用量。

住宅工程中，底部经常有底商或者架空等，商业价值较大的楼盘往往需要转换或者局部转换。因此带来包括内力调整、抗震等级提高、转换构件相应范围楼板等构造加强将导致钢筋用量增加。

结语：

在高層住宅工程设计中，结构设计师应树立成本控制意识，重视概念设计，提前介入，从工程宏观上控制建筑结构成本。当建筑方案经确定后，结构工程师应与建筑师紧密合作，在满足建筑功能和美观的前提下，通过合理的结构选型、优化结构竖向和平面布置往往能取得良好的效果，从而节约结构造价。

参考文献：

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作者简介：

雷湘闽（1984-），男，本科，工程师，主要从事结构设计工作。