多層建築

多層建築是指建築高度大於10米，小於24米（10米<多層建築高度<24米），且建築層數大於3層，小於7層（3層<層數<7層）的建築。但人們通常將2層以上的建築都籠統地概括為多層建築。

中國《民用建築設計通則》（GB 50352—2005）將住宅建築依層數劃分為：一層至三層為低層住宅，四層至六層為多層住宅，七層至九層為中高層住宅，十層及十層以上為高層住宅。 除住宅建築之外的民用建築高度不大於24m者為單層和多層建築，大於24m者為高層建築（不包括建築高度大於24m的單層公共建築）；建築高度大於100m的民用建築為超高層建築。

基本介紹

• 中文名：多層建築
• 外文名：multistoried building
• 優點 ：：低層住宅在占地上要節省
• 缺點：：底層和頂層的居住條件不理想
• 結構要求：上部結構的整體剛度和抗震性
• 地基選型：地質構造的物理力學性能

基本概念

指城市中挖掘土地潛力而提高建築容積率。在我國實行土地有償使用條件下，合理提高城市建築層數，既能充分利用城市空間和合理利用城市的有限土地，發揮土地潛力，又能促進產業的置換。根據國外資料的統計，9至10層住宅比5層可節約用地23～28%，10至17層的住宅，則比5層的節約用地32～49%；若從5層提高到9層，則建築容積率可提高35%。小區市政設施費可降低32%。但不能無限制增加建築層數，要保護城市有良好環境，要將部分不適宜在城市的工廠企業遠離外遷。住宅建築與工商業等其他建築不同，一般住宅必須保證有一定的日照和間距。全年中日照最短的冬至日，要求達到兩小時標準。這雖與住宅坐落位置的緯度和方位有關而要求有不同的間距，但住宅區容積率比商業區公共建築的容積率低得多。一般市中心區的商業地段，不許建造住宅。因這些地段的土地級差高，土地使用費標準也高，菜場、托幼、中國小、文娛體育配套不全，不適於居住。這些地段多是銀行、商店、飲食服務等業所在，全靠人工通風照明，只要能滿足消防停車等有關規定即可。

充分利用空間，使建築物儘可能向多層發展，提高容積率，符合我國城市人多地少需要節約用地的要求。在城市規劃中，根據地區特點確定容積率是現代化城市建設的一項重要內容。

優缺點

優點

①它比低層住宅在占地上要節省，同時又比高層住宅建設時期短，一般開工一年即可竣工；

②無須像高層住宅那樣增加電梯、高壓水泵、公共走道等方面的投資；

③結構設計成熟，通常採用磚混結構，建材可就地生產，可大量工業化標準化生產，工程造價較低，易被

購房者接受。

缺點

①底層和頂層的居住條件不理想；

②由於設計和建築工藝定型，使得多層在結構、建材、布局上難以創新，造成多層住宅建築立面、建築風

格的呆板和缺乏變化。

結構要求

多層建築的上部結構的整體剛度和抗震性能至關重要，而與之相適應的基礎選型成為影響結構安全和建築經濟的重要因素。通過大量工程實踐，發現有些建築在基礎選型上與上部結構不相適應，與所處地基條件也不很協調，在發揮地基、基礎及上部結構空間協調作用上不能較緊密地配合，協同工作，以發揮更大的、更充分的作用。有的建築物基礎選型時不顧上部結構，建築場地的地基條件也考慮不周，孤立地設計基礎，建成使用後出現一些問題。所以，認真總結經驗，正確選擇基礎形式，用以指導工程設計是十分必要的。本文針對這個問題，對多層建築基礎類型選擇具體套用進行了分析。

基礎工程造價占整個建築物造價的比重相當大，遇到地基條件較差，處理地基須投入較多資金時，則基礎造價更高。合理的基礎選型，既能在技術先進，也能在經濟上合理。

地基選型

由設計單位提出來要求，勘察部門提供的擬建工程場地範圍的工程地質、水文地質報告，必須詳細提供地質構造和持力層範圍內土層的物理力學性能及勘察結論意見，據以作為基礎選型的基本依據。不得以鄰近建築物的勘察資料代替擬建工程的勘察報告。對於小區的地質勘察普查資料，僅能作為參考，不得作為設計依據。

對於雜填土地基或軟弱地基，因其承載力較低，且地基變形較大，一般應進行地基處理。不能只靠加大基礎斷面、增強基礎剛度來承擔上部結構荷載，因為基礎再大，相對於上部結構還是較柔的。所以地基處理要與基礎選型結合起來進行設計。

根據建築結構平面布置、結構類型、上部結構荷載大小及其分布，以及建築物所處的抗震設防區，結合建築場地地基實際情況，將地基、基礎與上部結構視為一整體，綜合考慮基礎的選型。基礎形式與構造要與上部結構相適應、相協調，要與所處地基相吻合，三者既是獨立部分，又有機聯繫、相輔相成，使其發揮空間作用，共同工作。

建築物所在場地周圍緊鄰建築物情況，鄰近建築物基礎與新構建工程基礎干擾，即新建工程基礎放不下去，被迫改變基礎形式。建築物使用功能要求，可能提供的建築材料，以及工期要求，都有可能影響基礎形式的選擇，必須結合實際情況和技術經濟分析，妥善對基礎進行選型，以求選擇的基礎形式既經濟合理、技術先進，又符合客觀實際。

當地的施工習慣作法，承建工程的施工隊伍的施工經驗，施工隊伍的裝備和技術水平，這些條件也是基礎選型應考慮的因素。考慮了這些條件，使基礎設計符合實際，可加快施工進度。

基形分析

牆下條形基礎

常用的磚、毛石、混凝土剛性基礎，主要是承受抗壓強度，也承受抗拉、抗剪強度，但抗拉、抗剪強度不高。基礎內產生的拉應力、剪應力通過剛性角控制，使其不超過材料的允許值。它一般適用於建造5層以下民用建築及輕型生產用房，如果地基承載力較高，且地基比較均勻，層數還可以適當增加。這種基礎的特點是，造價低、施工快，通過地圈樑的加強，增強基礎的整體剛度，能承受上部結構較大的荷載及適應一定的地基變形。常用的鋼筋混凝土柔性基礎也是牆下條形基礎的較好形式。當上部結構荷載較大，地基承載力又較低，且地基又不很均勻，採用剛性基礎往往會使基礎斷面過大，如果要保持淺基礎，則基礎露出地面，如果加深基礎又要增加土方量基礎造價。即使採用剛性基礎，也難避免在基礎產生較大的抗拉、抗剪應力時，出現基礎裂縫、不均勻下沉，以致引起上部結構牆體裂縫。這時一般採用鋼筋混凝土條形基礎，它可以承受較大的彎矩和剪力，用基礎斷面大小和配筋量來滿足受力要求。如果地基不均勻，還可加肋梁，以增強抗彎能力，調整不均勻沉降。一般6層以上民用建築或輕型廠房可以採用這種基礎。

獨立基礎

剛性或柔性獨立基礎一般多用於柱下基礎，根據柱荷載偏心距大小，基礎斷面可為方形或矩形。當柱距較大時，常為獨立基礎，這樣較為經濟。為增強基礎整體性，也可採用拉梁適當拉結，以增強適應地基變形和抗震能力。多層建築上部結構為框架體系時，如地基承載力較高，地基變形較小，荷載及柱網分布較均勻，宜選用獨立基礎，但在縱橫兩個方向宜拉梁適當拉接。拉梁斷面選擇要適當，不宜過大，可通過計算確定。一般民用建築中的內柱，多數可考慮採用獨立基礎，而不用條形基礎，在滿足承載力及變形要求下，其經濟效果是較好的。

柱下條形基礎及十字交叉基礎

當柱荷載較大或地基較差時，採用獨立基礎不能滿足承載力要求，擴大基礎面積又受到場地限制時，可考慮採用條形基礎。條形基礎具有較大的剛度，對於調整不均勻沉降有良好的作用，但當柱距較大時，條基的剛度也差，調整不均勻沉降的能力也降低，所以選用柱下條形基礎應控制在柱距不宜過大（6～7m）的條件下，能較好發揮作用。當地基承載力較低而柱荷載又較大時，或地基變形和柱荷載的分布在兩個方向都不均勻時，一方面要求擴大基礎底面積，以滿足承載和地基變形的要求，同時又要求基礎具有較大剛度，來調整不均勻沉降，這時可考慮設定十字交叉基礎。十字交叉基礎具有較大的空間剛度，是一種較好的基礎形式，但它有自己的適用範圍，不可任意濫用，只有當條形基礎不能滿足要求時，才採用十字交叉基礎。

鋼筋混凝土筏片基礎

當地基承載力較低，且地基土質不均勻，而上部結構荷載卻很大，採用十字交叉基礎，有的基礎之間的空隙所剩無幾，有的基礎底面積重疊，已不能提供足夠的基礎底面積時，這時可採用筏片基礎。對於有地下室的結構，它本身不要求防水或防潮，筏片基礎恰好就是地下室的底板結構。當荷載不太大時，常採用平板式筏片；當荷載較大時，可採用梁板式筏片。由於筏片基礎的整體剛度較大，故能將各柱或牆體的不均勻沉降調整得較為均勻。對於某些不均勻地基，且土質又較軟，應先進行地基處理。提高地基承載力，減少地基的壓縮性，再在處理過的地基上做筏片基礎。這種地基與基礎同時結合考慮，技術和經濟效果均較理想。那種認為不管地基如何軟弱和不均勻，只要做筏片基礎就萬無一失的想法是不全面的，實際工程中的教訓還是有的，應引以為戒。

樁基礎

樁基礎具有承載力高、沉降量小的特點。一般建築物應儘量採用淺基礎，若地基變形和強度方面都無法滿足要求時，則可採用此種形式的深基礎。下列情況可考慮採用樁基礎：

1. 建築物上部結構荷載較大，而地基上部軟弱，下部有可作為樁端持力層的堅實土層時；
2. 天然地基上的淺基礎沉降量過大，即使進行地基處理也不能滿足建築物要求時；
3. 對較為重要的建築物，雖然地基承載力尚好，但由於對控制沉降有較高要求，不允許有過大沉降，也可考慮採用；
4. 對土層不很厚，土質又較差，如做條形基礎，土方量較大，可考慮採用鑽孔，灌注短樁。

基礎選型一般宜先考慮天然淺基，這是因為淺基具有造價較低、施工方便的優點，當天然地基不能滿足變形和強度要求時，才考慮樁基。樁基的優點較多，但須結合建築場地和地基情況選用，選用不當會提高造價，造成浪費，甚至得到相反的效果。如果地基上部土層較好，下部軟弱，樁通過較強土層支承於較弱土層上，反而會使建築物沉降。

樁分為預製樁和灌注樁，而灌注樁又分為等徑灌注樁和大直徑擴底墩。擴底墩的優點是承載力高，沉降小，造價低，一樁一墩，省去承台，能承受較大的豎向荷載及水平荷載。此處爆擴短樁也有不少套用。

縱觀國內建築物出現的一些上部結構裂縫事故，不少與地基基礎有關。基礎設計至關重要，基礎選型更為關鍵，地基、基礎及上部結構是一個整體，不能孤立地選型，應整體考慮。

多層建築框架結構的問題分析與處理

基礎系梁的設定問題

在這一問題上，最基礎也是最重要的即梁埋設的深度問題，所以要保證埋設的深度合適，不能過深也不宜太淺。實踐中，如果埋設的過深了，則要具體情況具體分析，可以按照一層框架梁的標準進行設計，埋設的部分按照短柱來處理。為了保證建築的抗震能力，一般情況下可以沿建築主體的兩個軸方向設定基礎梁，其截面的高度是柱中心距的五分之一。考慮到基礎梁要承擔樓梯柱、填充牆等的荷載，在實際設計中會適當增加梁的截面。對於基礎梁與錐形斜坡之間的空隙部分，則可以使用混凝土來填充，而後再進行基礎梁的澆築。

框架結構薄弱層的設計

框架結構薄弱層主要涉及到如何判斷、處理薄弱層的問題。實踐中，可以通過加大薄弱層的抗側移剛度、在特定條件下改變薄弱層層高或減少基礎埋設深度的方法，來避免薄弱層的出現，因為薄弱層的出現會對建築的抗地震性能產生不利的影響。所以，在框架結構設計的過程中應當儘量避免薄弱層的出現。

一般通過三種方法來判斷薄弱層：一是個人員指定。設計人員可以直接根據相關規範或個人經驗，在設計軟體中直接指定；二是計算判斷。軟體根據現有規定設定相應的判斷標準，比如：機構的抗側移剛度不規則或樓層承載了突變符合薄弱層的規定，則自動指定該層為薄弱層。第三，強制認定。在豎向抗側力構件不連續或樓層承載力沒有達到相關規範的要求下，則強制認定為薄弱層。

當不可避免的遇到薄弱層時，應當及時根據相關的規定採取相應的補救措施，比如：對該層的屈服強度係數進行必要的驗算，根據驗算的結果決定是否需要進行彈塑性變形驗算二彈塑性變形驗算不符合規定的則必須重新對機構布置進行相應的調整。

縱向框架設計問題

從抗震設計要求的角度出發，在多層建築框架結構設計中，縱向框架設計應當獲得與橫向框架設計同等重要的地位。事實上，設計人員僅對縱向普通的連續梁進行設計，使得建築的框架結構無法滿足抗震的要求，容易出現梁的支座負筋或跨中縱筋配筋配置不足的情況。為克服這一問題，設計員在設計的過程中，應當充分重視縱向框架設計，保證縱向和橫向框架設計合力發揮作用，提高建築抗震的能力。