淺談住宅建筑層數(shù)與結(jié)構(gòu)選擇的關(guān)系

彭海琴

【摘 要】本文介紹了現(xiàn)代住宅建筑的層數(shù)和各種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，特別是各種建筑固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，指明了相關(guān)住宅建筑的層數(shù)選擇與建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】建筑物層數(shù)；建筑物結(jié)構(gòu)選擇

通常情況下，1-3層為底層，多層是指4至6層的建筑物，多層是最具有代表性的城市集合住宅，性能價(jià)格比高，公共空間和氛圍較好，公攤面積少，是廣泛建造的房屋類型；多層住宅的空間視野、空氣質(zhì)量、噪音等都比高層較差一些，外觀相對(duì)單調(diào)，需要爬樓梯因而舒適性較差，但目前我國現(xiàn)行的多層物業(yè)管理費(fèi)較低，入住率略高。

小高層是指樓層在7至11層并配備電梯的建筑。小高層有以下特點(diǎn)：一是小高層通過電梯的配置，使原有意義的多層住宅具有了高層的舒適性。二是很多小高層通過多陽臺(tái)，多露臺(tái)，多造型的設(shè)計(jì)，使住宅的有效使用面積大大增加。小高層兼顧了多層和高層的特點(diǎn)，噪音小、空氣質(zhì)量稍好，且視野寬闊、景觀美好，更是多層住宅難以企及的。

高層建筑是城市化、工業(yè)化的產(chǎn)物，鋼材和混凝土的使用。電梯的使用，使建筑建設(shè)向空間縱向發(fā)展成為可能，高層建筑最大的優(yōu)點(diǎn)，就是可以節(jié)約土地。同樣的地基建造六層住宅與建十一層住宅，土地利用率將近提高一倍。同時(shí)，高層住宅還有雙路供水，供電系統(tǒng)，可提供更有保障的供應(yīng)、集中安全的住宅環(huán)境、規(guī)?；墓芾矸?wù)，以及良好的采光通風(fēng)條件等優(yōu)勢。它是解決城市用地緊張的一種高密度手段，在反映城市建設(shè)經(jīng)濟(jì)原則的同時(shí)，也滿足了居民在城市中心區(qū)“居住相近”的居住便利性和城市生活豐富性的需求。

同一套戶型，所在的樓層不一樣，居住感覺也會(huì)大不相同。同樣是板樓，從戶型格局上看，南北通透，廚房、衛(wèi)生間都朝北，起居室、臥室都在南側(cè)或東側(cè)，室內(nèi)面積浪費(fèi)很小，的確是不錯(cuò)的房子，可是底層的房子原本應(yīng)該陽光明媚的室內(nèi)卻總有些陰暗，使得居住品質(zhì)大打折扣。而高層的房子視野開闊，將小區(qū)景觀盡收眼底。

多層、小高層與高層房屋有許多優(yōu)點(diǎn)，如占地面積小、節(jié)約用地、城市建筑密度相對(duì)提高。但是，房屋層數(shù)增多以后，整個(gè)建筑物受水平風(fēng)力和地震力影響很大，引致附屬設(shè)備增加，施工技術(shù)要求高、房屋的造價(jià)增高等，這又是其不足之處。

對(duì)于多層房屋與高層房屋的界限，各國均不一致，我國一般稱八層以上為高層，或高度超過30米的民用建筑均稱為高層建筑。至于計(jì)算方法本身就更無多層、高層之分，截面強(qiáng)度、構(gòu)件設(shè)計(jì)是基本相同的。

多層和高層房屋結(jié)構(gòu)，主要由屋蓋的水平承重結(jié)構(gòu)、墻柱的豎向承重結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)以及其它部分所組成，當(dāng)前大量高層建筑已經(jīng)明顯的改變了各大城市的面貌，為滿足建筑形成及功能的需要，結(jié)構(gòu)體系出現(xiàn)了多種類型，由過去的結(jié)構(gòu)發(fā)展到各種形式的框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)等。

高層房屋結(jié)構(gòu)體系選擇要兼顧眾多方面的因素。

高層建筑的受力特點(diǎn)是承受垂直荷載和水平荷載的作用。在低層結(jié)構(gòu)中，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力很少，結(jié)構(gòu)以抵抗垂直荷載產(chǎn)生的軸力為主；彎矩和剪力的影響較小、側(cè)向位移很小，通?？梢院雎?。隨著建筑高度的增加，水平荷載（風(fēng)或地震力）產(chǎn)生的內(nèi)力和位移隨之增加。

由于上述特點(diǎn)，選擇經(jīng)濟(jì)而有效的結(jié)構(gòu)體系是多、高層結(jié)構(gòu)的重要內(nèi)容，在鋼筋混凝土多、高層建筑中隨著層數(shù)的不同，主要可選用以下幾種結(jié)構(gòu)類型：

1、框架結(jié)構(gòu)

框架是由橫梁和柱通過結(jié)點(diǎn)而組成，框架的橫梁和柱，即承受垂直荷載、也承受水平荷載。在多層和高層房屋中，根據(jù)房屋的平面布置及垂直高度空間的要求，有的是單跨多層框架，而更多的是多層多跨框架；框架可以是等跨的或不等跨的。層高可以是相同的，也可以是不相同的；個(gè)別還有錯(cuò)層的。

隨著房屋層數(shù)的增多和總高度的增加，水平力對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸和配筋量的控制作用就愈大，在框架結(jié)構(gòu)中更加突出，因而在非地震區(qū)，框架結(jié)構(gòu)最多可用到15層左右，一般控制在10層。

框架結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是：建筑平面布置靈活，可形成較大的空間，且在立面處理上，也易于表現(xiàn)建筑藝術(shù)的要求。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)房屋是將房屋的內(nèi)、外墻都做成實(shí)體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它即承擔(dān)垂直荷載、也抵抗水平力，因剪力墻是一整片高大的墻體，側(cè)面又有剛性樓蓋的支撐，故在其身平面內(nèi)有很大的側(cè)向剛度，屬于剛性結(jié)構(gòu)，能承受較大的水平荷載（剪力），“剪力墻”即由此而得名。

實(shí)際上，在水平荷載作用下，剪力墻是一個(gè)底部固定、頂部自由的豎向懸臂梁，主要是因墻肢的拉、壓而產(chǎn)生“彎曲型”變形。

剪力墻結(jié)構(gòu)房屋因被實(shí)體的剪力墻分割成各個(gè)單獨(dú)的空間，建筑布置和使用都受到一定的限制，故多用于僅需小開間的住宅、公寓、旅館等居住性建筑，在工業(yè)建筑中很少采用。

剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大，在水平荷載作用下的側(cè)移量少，故能適用于較高的（15至35層）的高層房屋。

剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)和局限性也是很明顯的，主要是剪力墻間距不能太大，平面布置不靈活，不能滿足公共建筑的使用要求，結(jié)構(gòu)自重較大。

3、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)（簡稱框剪結(jié)構(gòu)）

所謂框架-剪力墻體系，是指由框架和剪力墻共同承受豎向荷載的高層建筑結(jié)構(gòu)承重體系。

在高層建筑中，若由框架來承受水平力，顯然不夠經(jīng)濟(jì)合理。而采用剪力墻體系又難以滿足使用上大開間的要求，采用框架-剪力墻體系，則二者可兼顧，它可以使建筑平面布置比較靈活，也可以滿足結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度上和抗側(cè)移剛度方面的要求，所以，框架-剪力墻體系在高層建筑中廣為應(yīng)用。

在框架-剪力墻體系中，豎向荷載主要由框架承受，而風(fēng)荷載等水平荷載則主要由剪力墻承受，在一般情況下，剪力墻要承受70-90%的水平荷載。

剪力墻的布置應(yīng)滿足使用上的要求，盡量與隔墻位置相吻合，除此之外，剪力墻宜放在恒載較大處，并宜盡量均勻?qū)ΨQ，否則，在風(fēng)荷載作用下，房屋將會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)。為增強(qiáng)房屋的抗扭能力，剪力墻宜布置在房屋各區(qū)段的兩端，在平面形狀或剛度有變化處，以加強(qiáng)該薄弱環(huán)節(jié)。

4、簡體結(jié)構(gòu)

所謂簡體結(jié)構(gòu)，是指由一個(gè)或者幾個(gè)簡體作豎向承重結(jié)構(gòu)的高層結(jié)構(gòu)體系。簡體體系適用于層數(shù)較多的高層建筑。采用這種體系的建筑其平面最好是正方形或者接近正方形。簡體結(jié)構(gòu)有框架-核心筒和筒中筒，在抗震區(qū)，均能用到百米以上。

綜上所述，目前規(guī)劃設(shè)計(jì)中究竟采用哪種結(jié)構(gòu)，需經(jīng)過方案比較確定，這主要要看擬建建筑物的高度、功能要求、使用要求、施工條件和經(jīng)濟(jì)比較而定。