试论剪力墙结构楼梯设计

陈修寰

摘 要：在建筑项目的施工过程中，剪力墙结构是被广泛使用的一种结构，其存在对于增强建筑稳定性，确保建筑安全性具有重要意义。在建筑施工的楼梯设计的时候，最需要注意的就是施工的安全性，在进行剪力墙的建筑楼梯设计时，不仅要注意施工安全，同时要对于整个结构的抗震性进行仔细的设计，以保证剪力墙的施工安全。

关键词：剪力墙；结构；楼梯设计

在建筑施工的过程中，剪力墙是较为常用的一种施工模式，但是在进行施工的时候，要注意对于剪力墙设计的规范性，在针对不同建筑进行剪力墙结构设计的时候，其设计方式并不相同。需要对于建筑施工中楼梯的整体布局进行合理的考察，尽可能的预先判断出建筑结构对于楼梯构件可能造成的影响，并且在进行设计的时候要尽可能的考虑到剪力墙的空间使用情况，保证楼梯之间具有足够的灵活空间，并且要保证可以满足建筑的需求，在进行建筑剪力墙结构楼梯设计的时候，需要进行注意的事项有很多，只有保证对于存在隐患的解决，才能更好的保证其使用效果。

1、楼梯抗震性能分析计算

1.1剪力墙结构的计算模型

在某建筑中，其整体的剪力墙结构设计楼层数量为地上18层，地下1层，并且每一层建筑的高度都在3米左右，在建筑施工的过程中，所使用的材料均为混凝土材料，混凝土的强度选择C30强度。在此建筑中，以建筑的整体荷载来看，每一层的荷载量分别为：楼梯间的荷载为3.5KN/m2，建筑的阳台荷载为2.5KN/m2，剩余其他结构的荷载约为2.0KN/m2，在建筑施工中的风荷载为0.4KN/m2，通过分析可以确定此建筑的抗震设防的烈度可以达到7度，在地震的加速度中，可以达到0.10g，可以确定其地震分组按照相关规定来看，属于第二组，所以建筑施工的场地类别属于第二类，在进行建筑抗震的施工过程中，就要尽可能的保证其施工的登记符合建筑需求。如果建筑属于标准的设防建筑，在进行施工的时候，要尽可能的将建筑等级设定达到三级。在进行剪力墙结构的计算时，可以应用SETWE来进行分析，在计算的过程中，要尽可能的对于两个模型进行仔细的分析，其中一个模型应用整体计算的模式进行分析，另一个模型则主要是对于参与计算的主要构件记性分析，主要是要对于剪力墙的刚度、位移以及楼梯具有的构件内力等进行计算。

在实际的剪力墙结构计算中，可以发现建筑中剪力墙的结构整体计算中，需要在楼梯进行参与的情况下，对于可能给剪力墙造成影响的情况进行计算，所以就不能按照完美模型进行分析，一旦有楼梯参与，会导致剪力墙的X、Y向指标发生变化，虽然影响不是只在3%以下，不是很大，但是在这种情况下，会导致剪力墙所有与楼梯接触的部分压力都有所增大。在对于楼梯分析的时候，和相互间楼层梁之间的作用下，会对于剪力墙的结构计算产生一定的影响，在楼梯作为主要支撑的情况下，会改变剪力墙的传力路径，造成楼层的框架中出现离散性，进而导致剪力墙结构中多是的支座弯矩减小，但是跨中的弯矩会出现增大现象，其增大范围可以达到8%-50%，这些问题的出現，都会对于剪力墙结构的楼梯计算设计造成影响，会导致整个楼梯中结构的梁、柱之间的内力出现变化，进而应剪力墙结构的计算模型分析效果。

1.2框架剪力墙结构的计算模型

在上述的工程中，其在抗震设防类别中，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）。

通过分析对比可以知道，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。

2、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，；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。

3、结论

在建筑结构的设计中，对于剪力墙结构的应用十分广泛，其在建筑中的应用效果良好，并且在建筑中使用可以更好的提高建筑承重能力，提高建筑安全等级，剪力墙结构中的楼梯设计作为建筑施工中的重要组成部分，其存在对于建筑具有重要的意义，不仅是在各个楼层之间起到了支撑的作用，而且还是人们进行上下楼的主要工具，所以在对于其进行设计优化的时候，要尽可能的对于楼梯结构的稳定性进行考虑，本着优化的原则，对于其抗震性能进行计算与分析，只有设计人员保证了设计方案的质量，才能在一定程度上保证剪力墙楼梯结构与建筑整体的协调性，确保建筑施工的质量。

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.