試論剪力墻結(jié)構(gòu)樓梯設(shè)計(jì)

田華

摘 要：在建筑工程中應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)是很普遍的一種情況，它能增加建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，讓建筑有更高的安全保證。在建筑中進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)樓梯設(shè)計(jì)的時(shí)候，要特別注意整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力，如果在這方面沒有沒有設(shè)計(jì)工作，將對(duì)整體建筑都有較大影響，也不會(huì)有安全性可言。本文結(jié)合實(shí)例分析了剪力墻結(jié)構(gòu)在樓梯設(shè)計(jì)上的相關(guān)的問題，并件數(shù)了剪力墻結(jié)構(gòu)會(huì)影響到整體建筑結(jié)構(gòu)的主要原因。

關(guān)鍵詞：剪力墻；結(jié)構(gòu)；樓梯設(shè)計(jì)

在建筑中的樓梯結(jié)構(gòu)中，是有相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的，對(duì)結(jié)構(gòu)不同的建筑和樓梯平面的整體布置，去判斷建筑結(jié)構(gòu)是否收到樓梯構(gòu)件的影響，還可以計(jì)算出樓梯構(gòu)件所具有的自身抗震能力，然后根據(jù)計(jì)算的結(jié)果再去對(duì)樓梯的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在建筑樓梯設(shè)計(jì)的時(shí)候還要充分考慮到剪力墻結(jié)構(gòu)的空間使用情況，要讓其有足夠的靈活空間，并能對(duì)各種建筑結(jié)構(gòu)的使用功能有所滿足，當(dāng)然在樓梯設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要注意的問題有很多，比如穩(wěn)定性等問題，都是在實(shí)際設(shè)計(jì)出要特備注意的。

一、抗震計(jì)算分析

1、剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型

某建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層數(shù)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(qiáng)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(shí)際荷載量分別為：樓梯間為3.5KN/m2，建筑陽臺(tái)為2.5KN/m2，而其他的結(jié)構(gòu)為2.0 KN/m2，實(shí)際的風(fēng)荷載為0.4 KN/m2；所具備的抗震設(shè)防烈度達(dá)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(chǎng)地類別屬于2類，在抗震設(shè)防類別中，該工程屬于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，其抗震等級(jí)達(dá)到了三級(jí)。在計(jì)算樓梯結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)時(shí)，所采用的整體計(jì)算分析軟件為2010版本的SETWE，需要分析的模型一共有兩個(gè)，其中一個(gè)樓圖模型要進(jìn)行整體計(jì)算，另一個(gè)樓梯模型不用進(jìn)行整體計(jì)算，所有參與計(jì)算的主要構(gòu)件有剪力墻的剛度、位移情況，還有樓梯所具有的構(gòu)件內(nèi)力等。

在實(shí)際的計(jì)算中我們能夠知道，在剪力墻結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算中有樓梯參與的情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)的會(huì)受到影響，主要表現(xiàn)在X向指標(biāo)和Y向的整體指標(biāo)上，而這個(gè)影響不是大，只達(dá)到了0.5%到3%之間。這個(gè)時(shí)候和樓梯結(jié)構(gòu)有所關(guān)聯(lián)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(gè)樓梯方向上，它和相關(guān)樓層梁會(huì)有產(chǎn)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(huì)因此有所改變，在樓層的框梁內(nèi)力上，會(huì)有離散性表現(xiàn)出來，相應(yīng)地多數(shù)的支座彎矩都會(huì)因此而減小，但是跨中的彎矩會(huì)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(nèi)力都會(huì)發(fā)生變化，較小是必然的。

2、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型

某建筑的框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的層數(shù)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(qiáng)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(shí)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(jié)構(gòu)為2.0 KN/m2，實(shí)際的風(fēng)荷載為0.4 KN/m2；所具備的抗震設(shè)防烈度達(dá)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(chǎng)地類別屬于2類，在抗震設(shè)防類別中，該工程屬于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，其抗震等級(jí)達(dá)到了三級(jí)，而剪力墻的抗震等級(jí)則是二級(jí)，在靠近剪力墻結(jié)構(gòu)附近對(duì)一個(gè)樓梯進(jìn)行了平面布置，而另一個(gè)樓梯在布置的時(shí)候周邊是沒有任何剪力墻的。計(jì)算樓梯結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)時(shí)，所采用的整體計(jì)算分析軟件為2010版本的SETWE，需要分析的模型一共有兩個(gè)，其中一個(gè)樓圖模型要進(jìn)行整體計(jì)算，另一個(gè)樓梯模型不用進(jìn)行整體計(jì)算，所有參與計(jì)算的主要構(gòu)件有剪力墻的剛度、位移情況，還有樓梯所具有的構(gòu)件內(nèi)力等。

從實(shí)際的計(jì)算數(shù)據(jù)中我們可以看出：樓梯參與框架一剪力墻結(jié)構(gòu)整體計(jì)算，對(duì)結(jié)構(gòu) x 向、Y 向整體指標(biāo)均有一定的影響，但影響極?。?.2%～3%），可忽略不計(jì)；樓梯方向與樓梯相關(guān)的樓層梁因樓梯的支撐作用，傳力路徑改變，樓層框梁內(nèi)力變化有一定的離散性，與剪力墻結(jié)構(gòu)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(nèi)力減小，垂直樓梯方向的的樓層梁內(nèi)力也減??；樓梯四周無剪力墻時(shí)，樓梯方向的樓層框架梁內(nèi)力增大 1.10～1.5，垂直樓梯方向的樓層框架梁內(nèi)力變化較?。?通過對(duì)比墻柱內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，樓梯靠近剪力墻布置的框架柱和剪力墻的內(nèi)力增大 1.1～1.3 倍；樓梯四周無剪力墻時(shí)，框架柱的彎矩和軸力增大 1.2～1.6 倍，半層設(shè)置休息平臺(tái)處的框架柱剪力增大 2 倍左右；框剪結(jié)構(gòu)樓梯參與整體計(jì)算對(duì)樓梯間附近的墻柱內(nèi)力影響較小（3%左右）；

綜合上述兩個(gè)實(shí)例分析，剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)的樓梯對(duì)結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)影響很小，但與樓梯相關(guān)的主體構(gòu)件影響有大有小，樓梯四周布置剪力墻越多影響越?。粯翘輰?duì)與之不相關(guān)構(gòu)件內(nèi)力的影響很??；如果樓梯四周剪力墻較少時(shí)，建議適當(dāng)考慮與樓梯相關(guān)框架梁、柱以及樓梯構(gòu)件設(shè)計(jì)的合理性。

二、設(shè)計(jì)方法建議

1、剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)的樓梯對(duì)結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)影響很小，建議依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 “樓梯間宜設(shè)置抗震墻，但不宜造成較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)”；不管是剪力墻結(jié)構(gòu)還是框一剪結(jié)構(gòu)；樓梯間沿梯板方向設(shè)置剛度足夠大的抗震墻，樓梯的上下端平臺(tái)梁盡量與剪力墻相連，減小樓梯對(duì)樓層框架梁影響；若樓梯四周剪力墻較少時(shí)，梯板配筋宜上下拉通設(shè)置，相關(guān)主體構(gòu)件適當(dāng)加強(qiáng)。

2、樓梯問四角設(shè)豎向抗側(cè)力構(gòu)件；樓梯問四角不設(shè)豎向構(gòu)件時(shí)，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(fù)雜性，應(yīng)盡可能避免。

3、樓梯構(gòu)件的影響目前較難準(zhǔn)確計(jì)算，盡可能采用規(guī)范允許不參與整體計(jì)算的樓梯形式，尤其是樓梯四周無剪力墻或一側(cè)無剪力墻時(shí)應(yīng)該消除樓梯對(duì)主體構(gòu)件的不利影響，梯板滑動(dòng)支承于梯梁（板）上，支座兩側(cè)預(yù)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(cè)均設(shè)置剪力墻；剪力墻和框架剪力墻結(jié)構(gòu)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(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)可利用樓梯間剪力墻開洞來調(diào)節(jié)。

三、結(jié)束語

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用是非常多的，它具有較好的建筑是影響，在建筑中應(yīng)用能使建筑結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，有較高的安全保證，而剪力墻結(jié)構(gòu)樓梯在建筑樓層的連接中起到了關(guān)鍵作用，也是很重要的建設(shè)項(xiàng)目，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要本著優(yōu)化的原則，為保證樓梯結(jié)構(gòu)有足夠的穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要對(duì)其抗震等級(jí)進(jìn)行計(jì)算，然后在去設(shè)計(jì)，這樣能讓樓梯結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)很好地結(jié)合，建筑質(zhì)量還有所保證。

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