钢结构住宅降低用钢量方法

钢结构建筑结构设计要点和降低用钢量方法

结题报告

@BAOSTEEL

宝钢建筑系统集成有限公司

二。一三年三月

钢结构建筑结构设计要点和降低用钢量方法

结题报告

技术指导：高光虎、孙绪东

项目负责人：田海

项目研究人员：田海

宝钢建筑系统集成有限公司

二。一三年三月

声明:本作品权益属宝钢建筑系统集成有限公司所有。所含信息、专有技术应予

保密。未经本公司书面许可，不得修改、复制、提供或泄漏给任何第三方。

2

目录

第1章概述......................................................1

1.1控制钢结构用钢量的意义.................................1

1.2本报告研究的对象........................................1

第2章建筑、结构的概念和方案的优化设计........................4

2.1自然条件的精确掌握......................................4

2.1.1抗震设防分类标准..................................4

2.1.2荷载..............................................9

2.2平面布置原则..........................................23

2.3平面的长宽比..........................................24

2.4高宽比................................................25

2.5建筑层数和高度的影响..................................26

2.6立面形状..............................................26

第3章结构规范体系的选择......................................27

第4章结构选型.................................................33

4.1钢框架体系............................................33

4.2钢管混凝土柱框架体系..................................33

4.3钢框架（钢管混凝土柱框架）一支撑体系...................34

4.4钢框架一内藏钢板支撑剪力墙体系........................36

4.5钢框架一钢板剪力墙体系................................37

4.6交错桁架体系..........................................38

4.7钢框架一钢筋混凝土核心筒体系..........................39

3

4

第1章概述

1.1控制钢结构用钢量的意义

建筑钢结构的经济性能一直是大家最为关注的一个问题。如何控制工

程造价，充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势，工程设计是一个非

常重要和关键的阶段，据权威资料统计分析，在方案和初步设计阶段，影

响工程造价的可能性为75%〜95%；在技术设计实施阶段，影响工程造价的

可能为35%〜75%；在施工图设计阶段，影响工程造价的可能性5%〜35%。

因此控制设计各阶段的质量、进行相应的设计优化对工程造价将产生直接

的影响。

1.2本报告研究的对象

钢结构建筑的应用范围很广，主要包括厂房钢结构、低多层轻钢结构、

多高层钢结构、大跨度钢结构、高耸和塔桅钢结构、桥梁钢结构以及一些

移动钢结构。从建筑的使用功能上来讲，建筑类型可分为民用建筑、工业

建筑和农业建筑三大类型。民用建筑又分为居住建筑和公共建筑两大类。

居住建筑指供生活起居用的建筑，如住宅、宿舍、酒店式公寓等；公共建

筑指进行社会活动的非生产型建筑，如办公建筑、文教建筑、医疗建筑、

商场建筑、观演建筑、展览建筑、交通通讯建筑、园林建筑等。本手册主

要关注采用低多层轻钢结构和多高层钢结构为载体的民用建筑的结构优化

设计。民用建筑中采用的大跨度钢结构包括网架、网壳、空间桁架、张弦

等结构形式不在本报告的研究之范围。

在确定了本报告的研究范围之后，有必要对相关建筑类型从现行的建

筑和结构规范的角度加以梳理和分类，以方便后续结构优化设计的方法讨

论。

按《民用建筑设计通则》(GB50352-2005)第3.12条之规定：

民用建筑按地上层数或高度分类划分应符合下列规定：

(1)住宅建筑按层数分类：一层至三层为低层住宅，四层至六层为多

层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅；

(2)除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑,

大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑)；

(3)建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。

《建筑设计防火设计规范》GB50016-2006和《高层民用建筑设计防火

规范(2005版)》GB50045-95也有对于上述划分的相同规定。但是突出了

将首层设置商业服务网点的住宅也归于居住建筑的规定。其中《建筑设计

防火设计规范》GB50016-2006中第1.0.2条对建筑的高度和层数有如下具

体规定：

(1)建筑高度的计算：当为坡屋面时，应为建筑物室外设计地面到其

檐口的高度；当为平屋面(包括有女儿墙的平屋面)时，应为建筑物室外

设计地面到其屋面面层的高度；当同一座建筑物有多种屋面形式时，建筑

高度应按上述方法分别计算后取其中最大值。局部突出屋顶的瞭望塔、冷

却塔、水箱间、微波天线间或设施、电梯机房、排风和排烟机房以及楼梯

出口小间等，可不计入建筑高度内。

(2)建筑层数的计算：建筑的地下室、半地下室的顶板面高出室外设

计地面的高度小于等于1.5m者，建筑底部设置的高度不超过2.2m的自行

车库、储藏室、敞开空间，以及建筑屋顶上突出的局部设备用房、出屋面

2

的楼梯间等，可不计入建筑层数内。住宅顶部为两层一套的跃层，可按1

层计，其它部位的跃层以及顶部多于2层一套的跃层，应计入层数。

由上述建筑规范可见，住宅、宿舍等居住类建筑是按层数来划分是否

为高层，其他类建筑按照建筑实际高度来划分是否为高层。

结构规范中涉及到上述内容的有《高层建筑混凝土结构技术规程》

JGJ3-2010第1.0.2条,本规程适用于10层及10层以上或房屋高度大于28m

的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构。该规

程中第11章规定混合结构的结构设计，其中有一部分涉及到钢结构的相关

规定。另《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS230-2008中第102

条规定本规程适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m的高层建筑钢-

混凝土混合结构的设计。上述两本结构规程对高层建筑的界定并不完全统

O

综合上述建筑和结构规范，建议高层建筑的界定如下：

(1)对于住宅(包括首层设置商业服务网点的住宅)、宿舍、酒店式

公寓等居住建筑，当建筑物层数为10层及10层以上，或房屋高度大于28m

时，认定为高层建筑；

(2)对于带两层及两层以上商业的住宅、其他多层民用公共建筑，当

房屋高度大于24m时，认定为高层建筑。

房屋高度为自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的电

梯机房、水箱、构架等高度。

3

第2章建筑、结构的概念和方案的优化设计

在民用建筑设计中，往往建筑方案确定后，结构的成本也基本确定了

60%〜70%,剩下的30%〜40%的成本可通过结构方案的优化和精细化设

计来控制。控制结构用钢量是成本控制的首要问题，必须从方案阶段着手,

重视结构的概念设计。概念设计，是指设计人员在从结构选型、布置，分

析计算，截面设计到细部处理的整个设计过程中，对所遇到的问题依据建

筑结构在各种情况下工作的一般规律（主要是建筑、结构专业的基础理论）,

结合实践经验，综合考虑各方面因素，确定合理的分析、处理方法，力求

得到最为经济、合理的结构设计方案。宏观上把握方案，无论是建筑和结

构专业，可以从以下方面入手。

2.1自然条件的精确掌握

2.1.1抗震设防分类标准

对《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）进行深入理解后发

现，建筑工程抗震设防类别划分的基本原则是从抗震设防的角度进行分类,

即根据建筑遭遇地震破坏后，可能造成人员伤亡、直接和间接损失、社会

影响的程度及其在抗震救灾中的作用等因素，将各类建筑划分为不同的抗

震设防类别，采取不同的设计要求。而在一个较大的建筑中，区别对待有

不同使用功能的建筑区段，分别划分其设防类别，即为“按区段设置结构

抗震设防类别”的思想。分类对待、突出重点是在现有技术和经济条件下

减轻地震灾害的重要对策之一。

“区段”是一个最为重要的概念。“一个区段”指的是：具有同一建筑

功能的相关范围，考察的是人员的聚集程度（注意，人流是否密集是关键）,

4

与结构是否设置防震缝并无直接关系（防震缝作为区段的划分标志是有条

件的，只有当防震缝两侧结构单元因建筑功能不同而被建筑隔墙隔开时，

防震缝两侧的结构单元才可分为不同区段），而与建筑功能分区及不同区段

出口设置有关。

结合工程实际，不同区段主要有以下情况：（1）防震缝分开的不同结

构单元；（2）同一结构单元，上下楼层建筑功能显著不同，划分为不同区

段；（3）同一结构单元，平面内使用功能显著不同，划分为不同区段。

情况（1）：防震缝分开的结构单元，抗震设防类别的划分

（a）各结构单元可根据本单元的建筑功能单独划分其抗震设防类别。

防震缝分开的结构单元，若各单元功能单一且有单独的疏散出入口，各单

元独立承担地震作用，彼此之间没有相互作用，地震发生时人流疏散较容

易，因此可按本单元的建筑功能单独划分其抗震设防类别。

（b）对于需按功能面积、人流量、座位数等要素确定抗震设防类别时

（如商业建筑、影剧院等），可根据本单元的统计值划分其类别。对于面积

较大的多层商业建筑，若设置防震缝将其分成若干个结构单元，且各单元

满足相关消防规范要求，有单独的疏散出入口，则各单元可根据本单元的

人流量、商业面积来划分其抗震设防类别。由此可见，合理设置防震缝，

不仅能改善结构的平面规则性、竖向规则性，也可能影响抗震设防类别的

划分，直接影响建筑功能、结构安全及工程造价。

例如：某多层大型商业，总建筑面积4.78万平方米，远大于建筑面积

L7万平方米或营业面积700011?的要求。若设计为整体结构，本工程无疑

应划为重点设防类；现按结合其建筑平面设置防震缝，将其划分为四个结

构单元，并有独立的人流疏散系统，各单元面积及人数均未达到“大型商场”

的标准，设防类别均为标准设防类（图2.1）°

图2.1某大型多层商业防震设置示意图

（c）由防震缝分开的各结构单元并不能直接视为不同区段，分别划

分其抗震设防类别；应根据规范提高抗震设防标准的目的，判断各结构单

元是否能独立实现其设防目标，以此来判断各结构单元是否能作为区段分

别划分其抗震设防类别。如商场、剧场等人员密集建筑，提高其设防类别

是为了避免人员伤亡；因此各单元应有独立的人流疏散体系，保证人员安

全，才能将由防震缝分开的各结构单元单独划分其抗震设防类别。

基础设施建筑（如电力、通讯、交通、城市生活供给等建筑），规范提

高抗震设防的标准是保证此类建筑在地震时使用功能不能中断或能尽快恢

复，所以此类建筑设置防震缝时，主功能房结构单元除应满足建筑功能要

求外，应具备满足基础设施正常使用的配套设备系统；如配套系统位于另

一结构单元，则此结构单元的设防类别也应达到相应类别，并保证不因防

震缝的设置影响设防目标。

情况（2）：同一结构单元上下楼层建筑功能显著不同时，抗震设防类

别的划分

2

(a)同一结构单元内，上下楼层建筑功能显著不同时，可将其划分为

不同区段，分别划分其抗震设防类别。

例如A级高度的高层住宅带有大型的人流密集的多层商业裙房，若高

层住宅和多层裙房之间未设防震缝，是一个结构单元，多层裙房商场及高

层住宅下部几层按规范为重点设防类时，其上部住宅可按标准设防类设防。

某大型商住建筑群，设置三道抗震缝，将整个建筑分为A、B、C、D

四个结构单元。A单元由A、B塔楼及裙房构成，为大底盘双塔结构，B单

元由C塔楼及裙房构成，为大底盘单塔结构，C单元由D塔楼及裙房构成,

为大底盘单塔结构。裙房部分均为2层地下车库、6层商业，其上塔楼为住

宅或写字间。因裙房与塔楼建筑功能显著不同，按上下区段分别划分抗震

设防类别，裙房划分为重点设防类，塔楼划分为标准设防类。D单元是位

于B、C单元间的多层建筑，是两个单元间的连接体，为2层地下车库、6

层商业，建筑面积及使用人数未达到“大型商场”的标准，抗震设防类别为标

准设防类(图2.2)。

(b)位于下部的区段，其抗震设防类别不应低于上部的区段。在同一

结构单元中，按区段划分时，若上部区段建筑设防类别较高，下部区段建

筑设防类别较低，则其下部区段建筑设防类别也应按较高的建筑设防类别

划定。如多层商业建筑，二、三层设置大型电影院时，需设置为重点设防

3

类，则电影院下部楼层也应设置为重点设防类。

(C)下部区段为设防类别较高的大型商业建筑，其人流疏散通道需利

用上部区段部分楼层区域时，经过的楼层应按下部区段较高的建筑设防类

别划定。例如，带地下商业的商住楼项目或带吊层的商住楼，其平街层设

置地下商业的出入口，按上下区段分别划分其抗震设防类别时，平街层应

按下部区段考虑其设防类别。

(d)上下区段抗震设防类别不同时，与下区段较高设防类别相邻的部

分楼层应适当提高其抗震要求。王亚勇、戴国莹编《建筑抗震设计规范

GB50011答疑》第3.4条建议“与下区段相邻的上部高层建筑二层抗震设防

类别与下区段一致

情况3：同一结构单元平面内建筑功能显著不同时，抗震设防类别的划

分

(a)同一结构单元平面内建筑功能显著不同时，可按不同区段根据其

建筑功能分别划分其抗震设防类别。例如未设防震缝的大底盘多塔结构的

各塔楼建筑功能显著不同时，各塔楼可视为不同区段，分别划分其设防类

别。又如一个带大型商业裙房的高层酒店(未设防震缝)，裙房的塔楼投影

区域为酒店配套用房，裙房其余区域为大型商业，则可将裙房的塔楼投影

区域与裙房其余区域视为不同区段，分别按酒店和大型商业划分其设防类

别。

(b)平面内区段的划分范围，应结合平面内建筑功能的区域来划分；

同时应根据规范抗震设防目标，判断各区段是否能独立实现其设防目标，

以此来判断区段划分的范围。例如大型的多层裙房商业及办公，若商业和

4

办公区域之间未设防震缝，是一个结构单元，商业区段为重点设防类，办

公区段为标准设防类时，如果商业的人流疏散通道需要利用办公的部分区

域，则相应区域应划分为商业区段，设防类别为重点设防类。

(c)平面内区段抗震设防类别不同时，不同区段相邻构件的处理，规

范及相关参考资料并未提及，建议参照王亚勇、戴国莹编《建筑抗震设计

规范GB500U答疑》第3.4条“与下区段相邻的上部高层建筑二层抗震设

防类别与下区段一致”的处理方式，将不同区段相邻跨抗震设防类别与较

高设防要求区段一致，适当提高其抗震构造。

2.1.2荷载

(1)民用建筑设计时，对其承受的永久荷载和可变荷载应按《建筑结

构荷载规范》GB50009-2012的有关规定取值。施工过程中的临时荷载可按

照预期的最大合理值确定。应避免在建筑设计使用年限内由于设计不周发

生结构构件不应有的超载。

(2)对重要建筑物、中外合资工程或国外工程，可根据业主的要求确

定楼面活荷载标准值。设计时宜考虑使用期间设备更新或用途变更的可能,

2

适当增大楼面活荷载标准值。对于办公用房一般不宜小于2.5kN/m0

(3)民用建筑的荷载取值以现行的《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

为基准。其它有关设计规范中未予明确的楼面活荷载标准值，可根据楼面

2

上活动的人数和设备的不同状态将其取值(Lk=2.0kN/m)分为七个类别：

(a)活动的人数很少Lk=2.0kN/m2

(b)活动的人数较多且有设备Lk=2.5kN/m2

(c)活动的人数很多且有较重的设备Lk=3.0kN/m2

5

（d）活动的人数很集中，有时很挤或有较重的设备Lk=3.5kN/m2

2

（e）活动的性质比较剧烈Lk=4.0kN/m

2

（f）储存物品的仓库Lk=5.0kN/m

（g）有大型的机械设备Lk=6.0〜7.5kN/m2

设计人员可根据工程的实际情况对照上述类别选用。但当有特别重的

设备时（如医院的核磁共振设备室、银行的保管用箱等），应根据实际情况

另行考虑。

（4）楼面活荷载补充规定

1）医院建筑中布置有医疗设备的楼（地）面活荷载（表2.1）。

表2.1有医疗设备的楼（地）面均布活荷载

标准值准永久值组合值

项次类别

(kN/m2)系数匕系数匕

X光室：

1.30MA移动式X光机2.50.5

12.200MA诊断X光机4.00.50.7

3.200KV治疗机3.00.5

4.X光存片室5.00.5

口腔科：

1.201型治疗台及电动脚踏升降椅

23.00.50.7

2.205型、206型治疗台及3704型

4.00.5

椅

6

消毒室：

31.1602型消毒柜6.00.80.7

2.2616型治疗台及3704型椅5.00.8

手术室:

43000型、3008型万能手术床及30013.00.50.7

型骨科手术台

产房：

52.50.50.7

设3009型产床

血库：

65.00.80.7

设D-101型冰箱

注：当医疗设备型号与表中不符时，应按实际情况采用。

2）商业仓库库房楼（地）面均布活荷载（参见中华人民共和国商业部

标准《商业仓库设计规范》SBJ01-88）o

（a）库房楼（地）面的荷载应根据储存商品的容重及堆码高度等因素

确定；

（b）储存商品的商品包装容重可按以下分类：

①笨重商品（大于1000kg/m3）：如五金原材料、工具、圆钉、铁丝等;

②容重较大商品（500-1000kg/m3）：如小五金、纸张、包装食糖、肥

皂、食品罐头、

电线、电工器材等；

③容重较轻商品（200-500kg/m3）：如针棉织品、纺织品、文化用品、

搪瓷玻璃制品、

7

塑料制品等；

④轻泡商品（小于200kg/m3）：如胶鞋、铝制品、灯泡、电视机、洗衣

机、电冰箱等；

⑤综合仓库储存商品的包装容重一般可采用400~500kg/m3o

（c）一般情况下，商业仓库库房楼（地）面均布活荷载可按表2.2取

用。

表2.2商业仓库库房楼（地）面均布活荷载

准永久

标准值组合值

项次类别值备注

(kN/m2)系数匕

系数匕

储存容重较大商品的

1200.8考虑起重量

楼面

100kg以内的

储存容重较轻商品的

2150.8叉车作业

楼面

3储存轻泡商品的楼面8-100.8——

0.9

4综合商品仓库的楼面150.8考虑起重量

1000kg以内

5各类库房的底层地面20-300.8

的叉车作业

单层五金原材料库的考虑载货汽车

660-800.8

库房地面入库

单层包装糖库的库房

710-450.8

地面

100.5——

穿堂、走道、收发整理考虑起重量

80.7

间楼面150.51000kg以内

的叉车作业

9楼梯3.50.50.7——

3）物资仓库楼（地）面均布活荷载（摘自中华人民共和国行业标准《物

资仓库设计规范》SBJO9-95）。物资仓库楼（地）面均布活荷载标准值见

表2.3。

表2.3库房等效均布活荷载标准值

库房等效均布活准永久

楼面地组合值

荷载值备注

名称物资类别面系数匕

（kN/m2）系数匕

金属库——地面120.0————

一、二类机

地面35.0————

电产口口

机电产品

三类机电产堆码、货

库楼面9.0/5.00.850.9

品架

车库楼/地面4.00.80——

化工、轻一、二类化

地面35.0————

工物资库工轻工物资

2

三类化工轻

楼/地面18.0/30.00.85——

工物资

建筑材料

——楼/地面20.0/30.00.85——

库

楼梯————4.00.50.7——

注：1物资类别参见表2.4。

2设计仓库的楼面梁、柱、墙及基础时，楼面等效均布活荷载标准值

不折减。

表2.4常见生产资料分类表

物资类别示例

黑色金型材、异型材、板材、管材、线材、丝材、钢轨及配

金属物属件车轮、钢带、钢锭、钢坯、生铁、铸铁管、金属镒

资有色金

型材、板材、管材、丝材、带材、金属锭、汞

属

锅炉、破碎机、推土机、挖土机、汽车、拖拉机、起

重机、锻压设备、汽轮机、发电机、卷扬机、空气压

类

缩机、土工机床、金属切削机床

机电产

水泵、风机、乙快发生器、阀门、风动工具、电动葫

品

芦、台钻、砂轮机、电动机、电焊机、手提式电钻、

类材料试验机、钢瓶、变压器、电缆、高压电器、低压

电器

3

机床附件、磨具、磨料、量具、刃具、轴承、成分分

析仪器、医疗器械、电工仪表、工业自动化仪表、光

类

学仪器、实验室仪器

一级易燃液体、压缩气体及液化气体、腐蚀性液体、

自然物品

类一级易燃固体、遇水燃烧物、一般氧化剂、剧毒品、

化工、轻腐蚀性固体

工物资二级氧化剂、二级易燃固体、二级易燃液体、化肥、

类纯碱、油漆

橡胶原料及制品、人造橡胶、塑料原料及制品、纸浆

类及纸张、

水泥、油毡、玻璃、沥青、卫生陶瓷、生石灰、大理

建筑材料

石、砖、瓦、砂、碎石

木材原木、板、杨、枕木、胶合板

煤炭煤、泥炭、焦炭

4）电信建筑楼面等效均布活荷载值，系根据目前已有的有代表性的通

信设备的重量、排列方式及建筑结构的不同梁板布置，按内力（弯矩、剪

力）等值的原则计算确定。表2.5中的移动通信机房的数值，也适用于无线

寻呼机房。

表2.5电信建筑楼面等效均布活荷载

标准值准永组合

序号房间名称

板次梁主梁久值值

4

次梁间次梁间次梁间系数系数

板跨之板跨之板跨之

距距距

匕匕

1.9m2.5m3.0m

>1.9„1>2.5m>3.0m

有不间断电源

16.0015.013.0011.009.008.006.00

开间

无不间断电源

开闸（单机重

13.0011.09.008.007.007.006.00

电力量大于10kN

1

室时）

无不间断电源

开闸（单机重

9.007.006.005.004.004.004.00

量小于10kN

时）

一般电池（48V

电池组单层双

13.0012.011.0011.0010.009.007.00

列摆放

0.80.7

CFD-3OOO）

阀控式密闭电

蓄电池（48V电池

210.008.008.008.008.008.007.00

池室组四层单列摆

放GM-3045）

阀控式密闭电

池（48V电池

16.0014.013.0013.0013.0013.0010.00

组四层双列摆

放GM-3045）

3高压配电室7.007.006.005.005.005.004.00

4低压配电室8.007.006.006.006.006.004.00

5载波机室10.008.007.007.007.007.004.00

5

数字传单面排列10.009.008.008.007.007.006.00

6输

背靠背排列13.0012.010.009.009.009.007.00

设备室

7数字微波室10.008.007.007.007.007.006.00

8模拟微波机房4.004.004.004.004.004.004.00

9自动转报室4.003.003.003.003.003.003.00

10载波电报机室5.004.004.004.004.004.003.00

模拟半自动交换台

11室，人工有绳台室、3.003.003.003.003.003.003.00

电传报房

程控交机架

换机室高度

6.00

2.4m

程控机以下

12

房计算机室、话

务坐席室、半

4.50

自动业务监

控室

303总配线架

7.006.005.005.004.004.004.00

室

202总配线架

5.004.504.504.004.004.004.00

室

13测量室

6000回线总

9.008.007.006.005.004.004.00

配线架室

4000回线总

7.006.005.005.004.004.004.00

配线架室

地球站CCE室13.0013.013.0010.0010.0010.006.00

14机房HPA室（高功13.0012.010.006.006.006.006.00

教室）

6

移动通有阀控式密

10.008.008.008.008.008.006.00

信机房闭电池时

15

无阀控式密

5.004.004.004.004.004.004.00

闭电池时

16楼梯3.50.40.7

注：1表列荷载适用于按单向板配筋的现浇板及板跨方向与机架排列方向

（荷载作用面的长边）相垂直的预制板等楼面结构，按双向板配筋的现浇

板亦可参照使用。

2表列荷载不包括隔墙、吊顶荷载。

3由于不间断电源设备的重量较重，设计时也可按照电源设备的重量、底

面尺寸、排列方式等对设备作用处的楼面进行结构处理。

4搬运单件重量较重的机器时，应验算沿途的楼板结构强度。

5设计墙、柱、基础时，表列楼面活荷载可采用与设计主梁相同的荷载。

注：本节内容摘自中华人民共和国行业标准《电信专用房屋设计规范》YD

5003-94o

5）对于大型超市，业主没有给定具体荷载要求的情况下，其等效均布

荷载可参照表2.6执行。

表2.6某大型超市等效均布荷载

等效均布荷载标准值（kN/m2）

序号分区密肋楼井字梁楼板主次梁楼板代表货物

板板梁板梁

可乐、啤酒、果

1仓储区17.518.015.018.015.0

酱

7

食品可乐、啤酒、

27.516.57.516.57.5

杂货区米面、油

书、纸、洗涤剂、

7.516.57.016.57.0

3百货区碗碟

3.56.03.56.03.5其他

纺织6.011.55.011.55.5竹席、床单

4

品区3.56.03.56.03.5其他

5电器区3.56.03.56.03.5电视机、空调

除设备外所有

6生鲜区3.54.03.54.03.5

货物

说明：1对于生鲜区设备的荷载.设汁时按实际的设备形式和重量计算;

2对于密肋楼板以及边长小于1.2m的板.在仓储区和卖场廊分别以40kN

和18kN的集中力进行其截面验算.集中力的作用应取最不利位置。

6)若干类别的楼面活荷载

(a)某些用途房屋的楼面活荷载补充(表2.7)。

(b)防水层做法简单或自防水屋面应考虑翻修时可能增加的荷载。

(c)国内重大工程、中外合资工程或国外工程，应充分考虑到楼面使

用用途的改变，宜适当增加活荷载，并在施工图纸上注明。

(d)屋面天沟应考虑充满水时的荷载，当天沟深度超过500mm时，

宜在天沟侧板适当位置增设水孔，此时水重可计至溢水孔底面。此外水沟

设计时尚应考虑找坡层的重量。

(e)高低层相邻的屋面，在设计低层屋面构件时应适当考虑施工时临

8

时荷载，该荷载应不小于4kN/m2,并在施工图上注明。

表2.7楼面活荷载补充

均布活荷载标准永久值组合值

序号楼面用途

准值（城/M）系数匕系数匕

1阶梯教室30.60.7

2微机电子计算机房30.50.7

3大中型电子计算机房>5,或按实际0.70.7

4银行金库及票据仓库100.90.9

5制冷机房80.90.7

6水泵房100.90.7

7变配电房100.90.7

8发电机房100.90.7

设浴缸、坐厕的卫生

940.50.7

间

有分隔的蹲厕卫生公

10共间（包括填料、隔80.60.7

墙）

11管道转换层40.60.7

电梯井道下有人到达

12>50.50.7

房间的顶板

9

45号通风

6

通风机平机

130.850.7

8号通风

8

机

自动扶梯支承处的荷载应根据厂家的产品规格取用。当不能确定产品

规格时，可选用图2.3中的最大值。自动扶梯支承处的荷载R上下各两个,

同楼层两R间的距离当扶梯净宽W=600mm、800mm>1000mm时，分别

为800mm、1000mm、1200mm。在荷载R中已包括活荷载[其值等于扶梯

2

净宽（以m计）X自动扶梯水平投影长度的一半（以m计）X4kN/m]0

图2.3自动扶梯支承处荷载

8）室内地下室顶板须考虑施工时堆放材料或作临时工场的荷载，该荷

载宜控制在5kN/m2以内。计算地下室外墙时，其室外地面荷载取值不应低

于lOkN/n?,如室外地面为通行车道则应考虑行车荷载。

地下室顶板恒载包括：顶板自重（含建筑面层）+覆土厚度。局部考虑

景观造景堆土、小品、乔木另行考虑。地下室顶板计算用活荷载的考虑见

10

表2.8。

表2.8地下室顶板（非人防）的活荷载（kN/m2）

承载力设计正常使用设计（裂缝、

施工阶段使用阶段挠度）

消防车梁、柱室外8〜外按荷载规范5.1.1条查按荷载规范5.1.1条查

道区域室内4〜5消防车标准值；按附录消防车标准值;按附录

B进行考虑覆土厚度的B进行考虑覆土厚度

折减;按规范5.1.2条考的折减；按规范5.1.2

虑按面积进行折减。条考虑按面积进行折

减。

板室外8~外按荷载规范5.1.1条查按荷载规范5.L1条查

室内4〜5消防车标准值；按附录消防车标准值;按附录

B进行考虑覆土厚度的B进行考虑覆土厚度

折减。的折减。

基础不考虑不考虑不考虑

非消防梁、柱8~104~54〜5

车道区板8〜104~54〜5

域基础8~104~54~5

2.2平面布置原则

建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济

合理性的影响，宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则

对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强

11

度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。

平面较规则、凹凸少则用钢量就少，反之则较多，每层面积相同或相

近而外墙长度越大的建筑，其用钢量也就越多，平面形状是否规则不仅决

定了用钢量的多少，而且还可衡量结构抗震性能的优劣。避免侧向刚度不

规则。

平面宜简单、规则、对称，减少偏心；平面长度不宜过大，突出部分

长度不宜过大；不宜采用角部重叠的平面图形或细腰平面图形。避免扭转

不规则和狭长、凹凸不规则。

楼面凹进的尺寸，小于相应投影方向总尺寸的30%。楼板的尺寸和平

面刚度不宜急剧变化，有效楼板宽度不宜小于该层楼板典型宽度的50%,

或开洞面积不宜大于该层楼面面积的30%,或有较大的楼层错层。

对结构平面布置进行调整的方法主要是：（1）在可能条件下，将较长

的建筑物或不规则的建筑物通过设防震缝分为平面规则的几部分；（2）尽

量加强周边或周边某些部位的结构抗侧力构件（框架梁、柱、支撑、或剪

力墙）的刚度，同时适当弱化内部结构的抗侧力构件的刚度。

在钢结构住宅设计中，从建筑节能的角度出发，也希望通过减小住宅

面宽，加大进深或增加组合体等方式减小住宅外表的面积，以控制其体型

系数，降低节能造价的目的。从柱网的布置来看，希望柱网较大比较经济,

安装节点少，但是考虑到住宅外墙大面积开窗的实际情况，较大的柱网必

然要求较大的框架梁，进而影响窗的布置，综合考虑建筑、结构和工程经

济等诸多因素，建议在建筑方案设计初期，可以考虑沿进深方向布置三列

柱，沿开间方向按照两开间为一柱网的原则加以布置，这样控制柱网在6m

12

左右较为经济。

在公共建筑的次梁布置过程中，按照次梁沿框架区格的长向布置、次

梁间距依据结构楼板的类型进行控制的原则，这样次梁的用钢量比较经济。

2.3平面的长宽比

一般的，平面长宽比较大的建筑物，不论其是否超长，由于两主轴方

向的动力特性（也即整体刚度）相差甚远，在水平作用（风荷载或地震）

下，两向构件受力的不均匀性造成受力（尤其是扭转）不均，造成钢结构

的用钢量大量增加。对于矩形平面，在设防烈度6、7度地区，长宽比不宜

超过6；设防烈度8、9度地区，长宽比不宜超过5.0。

2.4高宽比

高层建筑的高宽比，是对结构刚度、整体稳定、整体倾覆、承载能力

和经济合理性的宏观控制，不是强条或必须遵守。超过相关规范的规定（如

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第8.1.2条）数值就必须付出比常规

更大的结构造价。

针对高层建筑而言，高宽比大的建筑其结构整体稳定性不如高宽比小

的建筑，为了保证结构的整体稳定并控制结构的侧向位移，势必要设置较

刚强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度，这类构件的增多自然使得用钢

量增多。

对于不规则建筑高宽比计算的研究有如下结论：

1）竖向收进建筑计算公式为：

一阶收进：二阶收进:

4“=01

小+-1）、+一刀

13

其中”=〃，刍=勺,生”幺=、外为、&为结构底部的宽度、一阶收

B>ByHH

进部分的宽度、二阶收进部分的宽度，”、也、也分别为总高度、一阶收

进的高度、二阶收进的高度。

2）竖向悬挑结构高宽比计算公式为:

对称悬挑：火悬

单边悬挑:I"

°r(2-r)zz(l-/7)+»2

其中导=〃,§=「，耳、为分别为结构底部的宽度、悬挑部分的宽度，H、H2

B,H

分别为结构的总高度，悬挑部分的高度。

2.5建筑层数和高度的影响

前述定义了高层建筑的范围，对于高层和低多层，在计算地震作用时

是否考虑偶然偏心、承载力计算时基本风压的取值提高等方面都有所不同;

超过50m的钢结构，相应的计算参数（如阻尼比等）和构造要求（构件的

宽厚比、高厚比、长细比等）也发生较大的变化；超过60m的高层建筑，

地震作用和风荷载需考虑同时组合。这些都会影响结构的用钢量，所以在

概念设计的初期，需要结构专业和建筑专业共同商定，在满足建筑功能的

前提下努力降低结构的整体造价。

2.6立面形状

竖向体型的规则性和均匀性，即外挑或内收程度以及竖向刚度有否突

变等。如侧向刚度从下到上逐渐均匀变化，则其用钢量就较少，否则将增

多，较典型的有竖向刚度突变的设置结构转换层的高层建筑。

高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。结构

的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的

14

结构。避免竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。

竖向布置的不规则将会导致计算和构造要求的提高，进而增加结构的

用钢量，经济性能降低，在方案阶段应尽量避免。

第3章结构规范体系的选择