试论剪力墙结构楼梯设计

田华

摘 要：在建筑工程中应用剪力墙结构已经是很普遍的一种情况，它能增加建筑结构的稳定性，让建筑有更高的安全保证。在建筑中进行剪力墙结构楼梯设计的时候，要特别注意整个结构的抗震能力，如果在这方面没有没有设计工作，将对整体建筑都有较大影响，也不会有安全性可言。本文结合实例分析了剪力墙结构在楼梯设计上的相关的问题，并件数了剪力墙结构会影响到整体建筑结构的主要原因。

关键词：剪力墙；结构；楼梯设计

在建筑中的楼梯结构中，是有相关设计规范的，对结构不同的建筑和楼梯平面的整体布置，去判断建筑结构是否收到楼梯构件的影响，还可以计算出楼梯构件所具有的自身抗震能力，然后根据计算的结果再去对楼梯的剪力墙结构进行合理的设计。在建筑楼梯设计的时候还要充分考虑到剪力墙结构的空间使用情况，要让其有足够的灵活空间，并能对各种建筑结构的使用功能有所满足，当然在楼梯设计的时候，还要注意的问题有很多，比如稳定性等问题，都是在实际设计出要特备注意的。

一、抗震计算分析

1、剪力墙结构的计算模型

某建筑的剪力墙结构设计层数一共有18层，外加一层地下室，每层建筑的高度都在3m左右，所使用的混凝土材料都是C30强度的，在建筑的整体荷载情况和所有的外部条件上来看，每层楼的实际荷载量分别为：楼梯间为3.5KN/m2，建筑阳台为2.5KN/m2，而其他的结构为2.0 KN/m2，实际的风荷载为0.4 KN/m2；所具备的抗震设防烈度达到了7度左右，具有0.10g的地震加速度值，在地震分组中属于第二组，施工的场地类别属于2类，在抗震设防类别中，该工程属于标准设防，其抗震等级达到了三级。在计算楼梯结构的抗震等级时，所采用的整体计算分析软件为2010版本的SETWE，需要分析的模型一共有两个，其中一个楼图模型要进行整体计算，另一个楼梯模型不用进行整体计算，所有参与计算的主要构件有剪力墙的刚度、位移情况，还有楼梯所具有的构件内力等。

在实际的计算中我们能够知道，在剪力墙结构的整体计算中有楼梯参与的情况下，剪力墙结构的会受到影响，主要表现在X向指标和Y向的整体指标上，而这个影响不是大，只达到了0.5%到3%之间。这个时候和楼梯结构有所关联的剪力墙轴压力有有所增大，增大范围在2%到5%之间，在整个楼梯方向上，它和相关楼层梁会有产生一定作用，这是在楼梯作为支撑的情况下，而剪力墻的传力路径会因此有所改变，在楼层的框梁内力上，会有离散性表现出来，相应地多数的支座弯矩都会因此而减小，但是跨中的弯矩会因此而增大，增大范围在8%到50%左右，那么垂直楼梯这一整体部位上的梁，所具有的内力都会发生变化，较小是必然的。

2、框架剪力墙结构的计算模型

某建筑的框架剪力墙结构设计的层数一共有15层，外加一层地下是，每层建筑的高度都在3.6m左右，所使用的混凝土材料是C30到C40之间的强度，在建筑的整体荷载情况和所有的外部条件上来看，每层楼的实际荷载量分别为：楼梯间为3.5 KN/m2，门厅也是3.5KN/m2，走廊为2.5 KN/m2，而其他的结构为2.0 KN/m2，实际的风荷载为0.4 KN/m2；所具备的抗震设防烈度达到了7度左右，具有0.10g的地震加速度值，，在地震分组中属于第二组，施工的场地类别属于2类，在抗震设防类别中，该工程属于标准设防，其抗震等级达到了三级，而剪力墙的抗震等级则是二级，在靠近剪力墙结构附近对一个楼梯进行了平面布置，而另一个楼梯在布置的时候周边是没有任何剪力墙的。计算楼梯结构的抗震等级时，所采用的整体计算分析软件为2010版本的SETWE，需要分析的模型一共有两个，其中一个楼图模型要进行整体计算，另一个楼梯模型不用进行整体计算，所有参与计算的主要构件有剪力墙的刚度、位移情况，还有楼梯所具有的构件内力等。

从实际的计算数据中我们可以看出：楼梯参与框架一剪力墙结构整体计算，对结构 x 向、Y 向整体指标均有一定的影响，但影响极小（0.2%～3%），可忽略不计；楼梯方向与楼梯相关的楼层梁因楼梯的支撑作用，传力路径改变，楼层框梁内力变化有一定的离散性，与剪力墙结构相似；楼梯靠近剪力墙布置，楼梯与剪力墙共同作用，剪力墙问的连粱内力减小，垂直楼梯方向的的楼层梁内力也减小；楼梯四周无剪力墙时，楼梯方向的楼层框架梁内力增大 1.10～1.5，垂直楼梯方向的楼层框架梁内力变化较小； 通过对比墙柱内力计算结果，楼梯靠近剪力墙布置的框架柱和剪力墙的内力增大 1.1～1.3 倍；楼梯四周无剪力墙时，框架柱的弯矩和轴力增大 1.2～1.6 倍，半层设置休息平台处的框架柱剪力增大 2 倍左右；框剪结构楼梯参与整体计算对楼梯间附近的墙柱内力影响较小（3%左右）；

综合上述两个实例分析，剪力墙结构和框架剪力墙结构的楼梯对结构整体指标影响很小，但与楼梯相关的主体构件影响有大有小，楼梯四周布置剪力墙越多影响越小；楼梯对与之不相关构件内力的影响很小；如果楼梯四周剪力墙较少时，建议适当考虑与楼梯相关框架梁、柱以及楼梯构件设计的合理性。

二、设计方法建议

1、剪力墙结构和框架剪力墙结构的楼梯对结构整体指标影响很小，建议依据《建筑抗震设计规范》 “楼梯间宜设置抗震墙，但不宜造成较大的扭转效应”；不管是剪力墙结构还是框一剪结构；楼梯间沿梯板方向设置刚度足够大的抗震墙，楼梯的上下端平台梁尽量与剪力墙相连，减小楼梯对楼层框架梁影响；若楼梯四周剪力墙较少时，梯板配筋宜上下拉通设置，相关主体构件适当加强。

2、楼梯问四角设竖向抗侧力构件；楼梯问四角不设竖向构件时，竖向荷载、水平地震作用传递不直接，更易加剧楼梯影响的复杂性，应尽可能避免。

3、楼梯构件的影响目前较难准确计算，尽可能采用规范允许不参与整体计算的楼梯形式，尤其是楼梯四周无剪力墙或一侧无剪力墙时应该消除楼梯对主体构件的不利影响，梯板滑动支承于梯梁（板）上，支座两侧预留变形量大于弹塑性位移的限制；

4、梯板两端梯梁支承在同一片剪力墙上，楼梯两侧均设置剪力墙；剪力墙和框架剪力墙结构中梯板两端梯梁支承在同一片剪力墙上，墙体集中布置可能会产生扭转，设计时可利用楼梯间剪力墙开洞来调节。

三、结束语

在建筑结构的设计中对剪力墙结构进行应用是非常多的，它具有较好的建筑是影响，在建筑中应用能使建筑结构更加稳定，有较高的安全保证，而剪力墙结构楼梯在建筑楼层的连接中起到了关键作用，也是很重要的建设项目，在对其进行设计的时候要本着优化的原则，为保证楼梯结构有足够的稳定性，在设计的时候要对其抗震等级进行计算，然后在去设计，这样能让楼梯结构和建筑结构很好地结合，建筑质量还有所保证。

参考文献：

[1]彭国勇. 试论剪力墙结构楼梯设计.新材料新装饰，2014

[2]张雷.试论剪力墙结构设计的优化措施.城市建设理论研究，2015

[3]刘前尧.试论剪力墙结构在建筑设计中的应用.建筑知识，2013