樓梯設(shè)計(jì)中的若干問題與建議探究

李燕

【摘要】隨著我國由工業(yè)化時(shí)代逐漸向信息化時(shí)代的轉(zhuǎn)變，人們的生活水平在逐漸提高，我國的建筑業(yè)也在不斷發(fā)展。同時(shí)，伴隨著人們生活水平的提升，人們對(duì)生活環(huán)境的舒適度也提出了越來越高的要求，建筑作為人們活動(dòng)的主要場所其功能結(jié)構(gòu)也逐漸變得復(fù)雜化，樓梯作為建筑中重要的組成部分，不僅是建筑交通空間中的重要樞紐，更在人們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬e足輕重的作用。因此，樓梯的設(shè)計(jì)不僅僅包含其建筑方面的功能結(jié)構(gòu)以及整體構(gòu)造，更要滿足日常生活中人們對(duì)樓梯的安全度、舒適度以及外表的美觀度等各方面的要求。針對(duì)以往樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題以及樓梯的發(fā)展趨勢，本文做了詳細(xì)的敘述并提出了相應(yīng)的解決措施和建議。

【關(guān)鍵詞】樓梯；框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；抗震性能

引言

隨著新的建筑技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，樓梯的建筑材料、構(gòu)造手段、施工工藝也在不斷進(jìn)步，這對(duì)于樓梯的設(shè)計(jì)和發(fā)展有著十分重要的作用。樓梯是普通高層建筑中不同樓層之間垂直聯(lián)系的交通樞紐，其最基本的設(shè)計(jì)要求就是應(yīng)具有足夠的疏散能力，在安全、抗震、防火等方面起到重要作用，同時(shí)還要滿足人們對(duì)生活舒適度的要求，一般情況下，傳統(tǒng)的樓梯設(shè)計(jì)重點(diǎn)是以樓梯的功能體現(xiàn)為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)樓梯的交通作用，例如樓梯的尺寸設(shè)計(jì)，樓梯的尺寸設(shè)計(jì)與平面位置等是根據(jù)建筑功能由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定樓梯的結(jié)構(gòu)形式，常用的樓梯結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)可分為板式、梁式螺旋式和剪刀式等，都體現(xiàn)了樓梯不同的抗震性能，本文主要對(duì)樓梯設(shè)計(jì)中的樓梯類型、樓梯設(shè)計(jì)方法以及樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，著重根據(jù)現(xiàn)階段應(yīng)用范圍最廣的板式樓梯進(jìn)行了分析。

一、樓梯形式和類型

樓梯是高層建筑的重要組成部分，目前房屋建筑中最常見的一種樓梯形式是鋼筋混凝土樓梯，其特點(diǎn)是具有良好的耐火性能且經(jīng)濟(jì)耐久。樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定樓梯的結(jié)構(gòu)形式，按施工方法可劃分為整體式和裝配式；按受力可分為剪刀式、螺旋式、梁氏、板式等樓梯形式，前兩者屬于空間結(jié)構(gòu)體系，后兩者屬于平面結(jié)構(gòu)體系。

二、樓梯一般設(shè)計(jì)方法

板式樓梯是由梯段板、梯柱、平臺(tái)板以及平臺(tái)梁等構(gòu)件構(gòu)成，其一般的設(shè)計(jì)方法為：

（一）梯段板設(shè)計(jì)

一般情況下梯段板的設(shè)計(jì)不考慮踏步的剛度貢獻(xiàn)，認(rèn)為其只承受豎向荷載，對(duì)于梯段板在恒載和活載的作用下受力按水平方向簡支板進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。另外，由于梯段板是與平臺(tái)梁等澆筑在一起，所以梯段板跨中正截面的最大計(jì)算正彎矩可以稍微減小。另外，在對(duì)樓梯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可采用梯段板在平臺(tái)梁處采取滑動(dòng)支座的梯段板斷開結(jié)構(gòu)。

（二）平臺(tái)板、平臺(tái)梁的設(shè)計(jì)

板式樓梯平臺(tái)板可按照單向板或雙向板進(jìn)行內(nèi)力與配筋計(jì)算，并滿足相應(yīng)的構(gòu)造要求。平臺(tái)梁內(nèi)力按簡支梁進(jìn)行計(jì)算，配筋計(jì)算按倒L形截面積算，且截面翼僅考慮平臺(tái)板，不考慮梯段斜板參與。

（三）梯柱的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的梯柱設(shè)計(jì)只考慮豎向荷載，梯柱內(nèi)力較小，而在發(fā)生地震時(shí)，梯柱處于雙向彎剪受力狀態(tài)，其彎矩、剪力和軸力均增大，而且由于梯柱的截面尺寸和配筋較小，易造成梯柱與梯梁連接處的柱頭發(fā)生破壞。

由以上三種設(shè)計(jì)方法我們可以看出，在以往樓梯設(shè)計(jì)中未將樓梯考慮到整體結(jié)構(gòu)中，梯段板、梯梁和梯柱等內(nèi)力均較小，且受力簡單，對(duì)樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只是對(duì)與樓梯平臺(tái)相連的框架柱按照短柱的要求進(jìn)行構(gòu)造加強(qiáng)處理，這是樓梯在安全方面設(shè)計(jì)存在的較為普遍的問題。

三、關(guān)于樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）考慮樓梯構(gòu)件的受力性能

樓梯的基本設(shè)計(jì)與框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是分開的，其組成構(gòu)件主要包括梯段板、梯柱、梯梁、平臺(tái)板等，樓梯的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮這些構(gòu)件的受力性能，在不考慮抗震的前提下，一般樓梯單獨(dú)設(shè)計(jì)，僅按承受荷載的受彎構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，梯段板、梯梁和梯柱等不僅內(nèi)力小且受力狀態(tài)簡單，使構(gòu)件截面尺寸小、配筋量少，沒有將樓梯與整體結(jié)構(gòu)連接，例如按梯段受力分為梁式樓梯和板式樓梯。

考慮抗震性能時(shí)，一般情況下，通常樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩種方式：一是在樓層間的休息平臺(tái)處，梯梁和上跑的梯段板之間采用滑動(dòng)支座，使梁頂和梯段板端部形成擱置狀態(tài)，以減小梯段板的支撐作用，同時(shí)梯段板采用雙層配筋；另外一種方式是梯梁與梯段板整體連接，在采用雙層配筋的同時(shí)增設(shè)邊緣約束構(gòu)件和拉筋結(jié)。這兩種方式對(duì)于樓梯構(gòu)件的受力狀態(tài)全然不同，前者樓梯不參與整體結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算，構(gòu)件受力簡單從而減輕了構(gòu)件的破壞及其對(duì)整體結(jié)構(gòu)的不利影響，后者雖增大了構(gòu)件的配筋，卻無法保證構(gòu)件的不受破壞，所以在抗震方面，前者對(duì)整體結(jié)構(gòu)性能具有良好的保護(hù)。對(duì)于裝配式樓梯段應(yīng)與平板臺(tái)的梁緊密連接，不應(yīng)采用墻中懸挑式踏步或踏步豎肋插入墻體的樓梯，不宜采用無筋磚砌欄板。另外，針對(duì)不同的實(shí)際工程，設(shè)計(jì)人員在對(duì)樓梯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須采用合適的設(shè)計(jì)軟件，準(zhǔn)確的對(duì)樓梯在地震力作用下的受力情況進(jìn)行分析，綜合考慮樓梯對(duì)整體框架結(jié)構(gòu)的影響，具體可采取有效地方法弱化樓梯與主板的連接，減小樓梯間的剛度。

（二）考慮樓梯間及周圍框架柱等的受力性能

當(dāng)樓梯參與整體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，樓梯的結(jié)構(gòu)對(duì)于樓梯整體的性能有著重大影響，樓梯間的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，例如在框架結(jié)構(gòu)方面，樓梯間的布置應(yīng)符合結(jié)構(gòu)平面要求，樓梯構(gòu)件與主題結(jié)構(gòu)澆整時(shí)，應(yīng)計(jì)入樓梯構(gòu)件對(duì)地震作用及其效應(yīng)影響。當(dāng)樓梯與整體結(jié)構(gòu)共同工作時(shí)，由于樓梯增大了結(jié)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，減小了結(jié)構(gòu)的自振周期，使結(jié)構(gòu)的傳力機(jī)制和路徑發(fā)生了改變，樓梯中的梯段板、梯梁和梯柱等構(gòu)件的內(nèi)力明顯增大，進(jìn)而增大了樓梯間框架柱和框架梁的內(nèi)力，減小了其周圍的內(nèi)力，這雖然保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)但卻易損壞樓梯和樓梯間構(gòu)件，因而，為減輕樓梯構(gòu)件的破壞以及對(duì)整體結(jié)構(gòu)的不利影響，在進(jìn)行樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可在休息平臺(tái)處設(shè)置雙梯柱，將框架柱與休息平臺(tái)的平臺(tái)梁完全分離開進(jìn)而減小樓梯對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響。

規(guī)范的內(nèi)容對(duì)樓梯設(shè)計(jì)的主要指導(dǎo)在于結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性，若采用簡單有效的措施不僅能降低樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度，也使樓梯的受力狀態(tài)較為簡單，提高框架結(jié)構(gòu)的抗震性能等。

結(jié)語

本文主要對(duì)樓梯設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題進(jìn)行了探討和分析，并根據(jù)樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求提出了相應(yīng)的解決措施和建議，這就要求樓梯設(shè)計(jì)人員多借鑒以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，采用合適的設(shè)計(jì)軟件對(duì)樓梯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合考慮和分析，建立有效的模型并對(duì)其結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行分析，不僅要考慮樓梯建筑方面的設(shè)計(jì)，更要考慮樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在抗震方面的主要使用性能，，不斷完善樓梯的結(jié)構(gòu)保證樓梯的使用性能和人們的安全，為人們的日常生活帶來更多便利。

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