試論剪力墻結構樓梯設計

田華

摘 要：在建筑工程中應用剪力墻結構已經是很普遍的一種情況，它能增加建筑結構的穩定性，讓建筑有更高的安全保證。在建筑中進行剪力墻結構樓梯設計的時候，要特別注意整個結構的抗震能力，如果在這方面沒有沒有設計工作，將對整體建筑都有較大影響，也不會有安全性可言。本文結合實例分析了剪力墻結構在樓梯設計上的相關的問題，并件數了剪力墻結構會影響到整體建筑結構的主要原因。

關鍵詞：剪力墻；結構；樓梯設計

在建筑中的樓梯結構中，是有相關設計規范的，對結構不同的建筑和樓梯平面的整體布置，去判斷建筑結構是否收到樓梯構件的影響，還可以計算出樓梯構件所具有的自身抗震能力，然后根據計算的結果再去對樓梯的剪力墻結構進行合理的設計。在建筑樓梯設計的時候還要充分考慮到剪力墻結構的空間使用情況，要讓其有足夠的靈活空間，并能對各種建筑結構的使用功能有所滿足，當然在樓梯設計的時候，還要注意的問題有很多，比如穩定性等問題，都是在實際設計出要特備注意的。

一、抗震計算分析

1、剪力墻結構的計算模型

某建筑的剪力墻結構設計層數一共有18層，外加一層地下室，每層建筑的高度都在3m左右，所使用的混凝土材料都是C30強度的，在建筑的整體荷載情況和所有的外部條件上來看，每層樓的實際荷載量分別為：樓梯間為3.5KN/m2，建筑陽臺為2.5KN/m2，而其他的結構為2.0 KN/m2，實際的風荷載為0.4 KN/m2；所具備的抗震設防烈度達到了7度左右，具有0.10g的地震加速度值，在地震分組中屬于第二組，施工的場地類別屬于2類，在抗震設防類別中，該工程屬于標準設防，其抗震等級達到了三級。在計算樓梯結構的抗震等級時，所采用的整體計算分析軟件為2010版本的SETWE，需要分析的模型一共有兩個，其中一個樓圖模型要進行整體計算，另一個樓梯模型不用進行整體計算，所有參與計算的主要構件有剪力墻的剛度、位移情況，還有樓梯所具有的構件內力等。

在實際的計算中我們能夠知道，在剪力墻結構的整體計算中有樓梯參與的情況下，剪力墻結構的會受到影響，主要表現在X向指標和Y向的整體指標上，而這個影響不是大，只達到了0.5%到3%之間。這個時候和樓梯結構有所關聯的剪力墻軸壓力有有所增大，增大范圍在2%到5%之間，在整個樓梯方向上，它和相關樓層梁會有產生一定作用，這是在樓梯作為支撐的情況下，而剪力墻的傳力路徑會因此有所改變，在樓層的框梁內力上，會有離散性表現出來，相應地多數的支座彎矩都會因此而減小，但是跨中的彎矩會因此而增大，增大范圍在8%到50%左右，那么垂直樓梯這一整體部位上的梁，所具有的內力都會發生變化，較小是必然的。

2、框架剪力墻結構的計算模型

某建筑的框架剪力墻結構設計的層數一共有15層，外加一層地下是，每層建筑的高度都在3.6m左右，所使用的混凝土材料是C30到C40之間的強度，在建筑的整體荷載情況和所有的外部條件上來看，每層樓的實際荷載量分別為：樓梯間為3.5 KN/m2，門廳也是3.5KN/m2，走廊為2.5 KN/m2，而其他的結構為2.0 KN/m2，實際的風荷載為0.4 KN/m2；所具備的抗震設防烈度達到了7度左右，具有0.10g的地震加速度值，，在地震分組中屬于第二組，施工的場地類別屬于2類，在抗震設防類別中，該工程屬于標準設防，其抗震等級達到了三級，而剪力墻的抗震等級則是二級，在靠近剪力墻結構附近對一個樓梯進行了平面布置，而另一個樓梯在布置的時候周邊是沒有任何剪力墻的。計算樓梯結構的抗震等級時，所采用的整體計算分析軟件為2010版本的SETWE，需要分析的模型一共有兩個，其中一個樓圖模型要進行整體計算，另一個樓梯模型不用進行整體計算，所有參與計算的主要構件有剪力墻的剛度、位移情況，還有樓梯所具有的構件內力等。

從實際的計算數據中我們可以看出：樓梯參與框架一剪力墻結構整體計算，對結構 x 向、Y 向整體指標均有一定的影響，但影響極小（0.2%～3%），可忽略不計；樓梯方向與樓梯相關的樓層梁因樓梯的支撐作用，傳力路徑改變，樓層框梁內力變化有一定的離散性，與剪力墻結構相似；樓梯靠近剪力墻布置，樓梯與剪力墻共同作用，剪力墻問的連粱內力減小，垂直樓梯方向的的樓層梁內力也減小；樓梯四周無剪力墻時，樓梯方向的樓層框架梁內力增大 1.10～1.5，垂直樓梯方向的樓層框架梁內力變化較小； 通過對比墻柱內力計算結果，樓梯靠近剪力墻布置的框架柱和剪力墻的內力增大 1.1～1.3 倍；樓梯四周無剪力墻時，框架柱的彎矩和軸力增大 1.2～1.6 倍，半層設置休息平臺處的框架柱剪力增大 2 倍左右；框剪結構樓梯參與整體計算對樓梯間附近的墻柱內力影響較小（3%左右）；

綜合上述兩個實例分析，剪力墻結構和框架剪力墻結構的樓梯對結構整體指標影響很小，但與樓梯相關的主體構件影響有大有小，樓梯四周布置剪力墻越多影響越小；樓梯對與之不相關構件內力的影響很小；如果樓梯四周剪力墻較少時，建議適當考慮與樓梯相關框架梁、柱以及樓梯構件設計的合理性。

二、設計方法建議

1、剪力墻結構和框架剪力墻結構的樓梯對結構整體指標影響很小，建議依據《建筑抗震設計規范》 “樓梯間宜設置抗震墻，但不宜造成較大的扭轉效應”；不管是剪力墻結構還是框一剪結構；樓梯間沿梯板方向設置剛度足夠大的抗震墻，樓梯的上下端平臺梁盡量與剪力墻相連，減小樓梯對樓層框架梁影響；若樓梯四周剪力墻較少時，梯板配筋宜上下拉通設置，相關主體構件適當加強。

2、樓梯問四角設豎向抗側力構件；樓梯問四角不設豎向構件時，豎向荷載、水平地震作用傳遞不直接，更易加劇樓梯影響的復雜性，應盡可能避免。

3、樓梯構件的影響目前較難準確計算，盡可能采用規范允許不參與整體計算的樓梯形式，尤其是樓梯四周無剪力墻或一側無剪力墻時應該消除樓梯對主體構件的不利影響，梯板滑動支承于梯梁（板）上，支座兩側預留變形量大于彈塑性位移的限制；

4、梯板兩端梯梁支承在同一片剪力墻上，樓梯兩側均設置剪力墻；剪力墻和框架剪力墻結構中梯板兩端梯梁支承在同一片剪力墻上，墻體集中布置可能會產生扭轉，設計時可利用樓梯間剪力墻開洞來調節。

三、結束語

在建筑結構的設計中對剪力墻結構進行應用是非常多的，它具有較好的建筑是影響，在建筑中應用能使建筑結構更加穩定，有較高的安全保證，而剪力墻結構樓梯在建筑樓層的連接中起到了關鍵作用，也是很重要的建設項目，在對其進行設計的時候要本著優化的原則，為保證樓梯結構有足夠的穩定性，在設計的時候要對其抗震等級進行計算，然后在去設計，這樣能讓樓梯結構和建筑結構很好地結合，建筑質量還有所保證。

參考文獻：

[1]彭國勇. 試論剪力墻結構樓梯設計.新材料新裝飾，2014

[2]張雷.試論剪力墻結構設計的優化措施.城市建設理論研究，2015

[3]劉前堯.試論剪力墻結構在建筑設計中的應用.建筑知識，2013