試論剪力墻結(jié)構(gòu)樓梯設(shè)計(jì)

陳修寰

摘 要：在建筑項(xiàng)目的施工過程中，剪力墻結(jié)構(gòu)是被廣泛使用的一種結(jié)構(gòu)，其存在對(duì)于增強(qiáng)建筑穩(wěn)定性，確保建筑安全性具有重要意義。在建筑施工的樓梯設(shè)計(jì)的時(shí)候，最需要注意的就是施工的安全性，在進(jìn)行剪力墻的建筑樓梯設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要注意施工安全，同時(shí)要對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)，以保證剪力墻的施工安全。

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

在建筑施工的過程中，剪力墻是較為常用的一種施工模式，但是在進(jìn)行施工的時(shí)候，要注意對(duì)于剪力墻設(shè)計(jì)的規(guī)范性，在針對(duì)不同建筑進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，其設(shè)計(jì)方式并不相同。需要對(duì)于建筑施工中樓梯的整體布局進(jìn)行合理的考察，盡可能的預(yù)先判斷出建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于樓梯構(gòu)件可能造成的影響，并且在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡可能的考慮到剪力墻的空間使用情況，保證樓梯之間具有足夠的靈活空間，并且要保證可以滿足建筑的需求，在進(jìn)行建筑剪力墻結(jié)構(gòu)樓梯設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要進(jìn)行注意的事項(xiàng)有很多，只有保證對(duì)于存在隱患的解決，才能更好的保證其使用效果。

1、樓梯抗震性能分析計(jì)算

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型

在某建筑中，其整體的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樓層數(shù)量為地上18層，地下1層，并且每一層建筑的高度都在3米左右，在建筑施工的過程中，所使用的材料均為混凝土材料，混凝土的強(qiáng)度選擇C30強(qiáng)度。在此建筑中，以建筑的整體荷載來看，每一層的荷載量分別為：樓梯間的荷載為3.5KN/m2，建筑的陽(yáng)臺(tái)荷載為2.5KN/m2，剩余其他結(jié)構(gòu)的荷載約為2.0KN/m2，在建筑施工中的風(fēng)荷載為0.4KN/m2，通過分析可以確定此建筑的抗震設(shè)防的烈度可以達(dá)到7度，在地震的加速度中，可以達(dá)到0.10g，可以確定其地震分組按照相關(guān)規(guī)定來看，屬于第二組，所以建筑施工的場(chǎng)地類別屬于第二類，在進(jìn)行建筑抗震的施工過程中，就要盡可能的保證其施工的登記符合建筑需求。如果建筑屬于標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)防建筑，在進(jìn)行施工的時(shí)候，要盡可能的將建筑等級(jí)設(shè)定達(dá)到三級(jí)。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算時(shí)，可以應(yīng)用SETWE來進(jìn)行分析，在計(jì)算的過程中，要盡可能的對(duì)于兩個(gè)模型進(jìn)行仔細(xì)的分析，其中一個(gè)模型應(yīng)用整體計(jì)算的模式進(jìn)行分析，另一個(gè)模型則主要是對(duì)于參與計(jì)算的主要構(gòu)件記性分析，主要是要對(duì)于剪力墻的剛度、位移以及樓梯具有的構(gòu)件內(nèi)力等進(jìn)行計(jì)算。

在實(shí)際的剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算中，可以發(fā)現(xiàn)建筑中剪力墻的結(jié)構(gòu)整體計(jì)算中，需要在樓梯進(jìn)行參與的情況下，對(duì)于可能給剪力墻造成影響的情況進(jìn)行計(jì)算，所以就不能按照完美模型進(jìn)行分析，一旦有樓梯參與，會(huì)導(dǎo)致剪力墻的X、Y向指標(biāo)發(fā)生變化，雖然影響不是只在3%以下，不是很大，但是在這種情況下，會(huì)導(dǎo)致剪力墻所有與樓梯接觸的部分壓力都有所增大。在對(duì)于樓梯分析的時(shí)候，和相互間樓層梁之間的作用下，會(huì)對(duì)于剪力墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算產(chǎn)生一定的影響，在樓梯作為主要支撐的情況下，會(huì)改變剪力墻的傳力路徑，造成樓層的框架中出現(xiàn)離散性，進(jìn)而導(dǎo)致剪力墻結(jié)構(gòu)中多是的支座彎矩減小，但是跨中的彎矩會(huì)出現(xiàn)增大現(xiàn)象，其增大范圍可以達(dá)到8%-50%，這些問題的出現(xiàn)，都會(huì)對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的樓梯計(jì)算設(shè)計(jì)造成影響，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)樓梯中結(jié)構(gòu)的梁、柱之間的內(nèi)力出現(xiàn)變化，進(jìn)而應(yīng)剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型分析效果。

1.2框架剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型

在上述的工程中，其在抗震設(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)力也減小；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?。?%左右）。

通過分析對(duì)比可以知道，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?。蝗绻麡翘菟闹芗袅^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。

2、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，；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)。

3、結(jié)論

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用十分廣泛，其在建筑中的應(yīng)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，提高建筑安全等級(jí)，剪力墻結(jié)構(gòu)中的樓梯設(shè)計(jì)作為建筑施工中的重要組成部分，其存在對(duì)于建筑具有重要的意義，不僅是在各個(gè)樓層之間起到了支撐的作用，而且還是人們進(jìn)行上下樓的主要工具，所以在對(duì)于其進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，要盡可能的對(duì)于樓梯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行考慮，本著優(yōu)化的原則，對(duì)于其抗震性能進(jìn)行計(jì)算與分析，只有設(shè)計(jì)人員保證了設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，才能在一定程度上保證剪力墻樓梯結(jié)構(gòu)與建筑整體的協(xié)調(diào)性，確保建筑施工的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭國(guó)勇.試論剪力墻結(jié)構(gòu)樓梯設(shè)計(jì).新材料新裝飾，2014.

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