試論建筑結(jié)構(gòu)的樓梯設(shè)計(jì)

王蕾

摘 要：本文從建筑施工中，鋼筋混凝土樓梯結(jié)構(gòu)的形式及種類出發(fā)，探討梁、板式樓梯的設(shè)計(jì)方式，并結(jié)合地震作用，提出鋼筋混凝土樓梯的設(shè)計(jì)建議，以提高鋼筋混凝土樓梯設(shè)計(jì)的合理性，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土樓梯；設(shè)計(jì)方式；建議

樓梯是多高層房屋建筑的豎向通道，是建筑中的重要組成部分，鋼筋混凝土樓梯在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的耐火性和經(jīng)濟(jì)性，因此在所高層房屋建筑中得到廣泛的應(yīng)用，是建筑中比較常見(jiàn)的一種樓梯形式。為促進(jìn)鋼筋混凝土樓梯設(shè)計(jì)的合理性，應(yīng)當(dāng)對(duì)其形式、種類及設(shè)計(jì)方式等進(jìn)行深入分析，以促進(jìn)鋼筋混凝土樓梯的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的有效發(fā)揮。

1 鋼筋混凝土樓梯結(jié)構(gòu)的形式及種類

1.1 樓梯結(jié)構(gòu)的形式及分類

鋼筋混凝土樓梯的平面位置及尺寸等由建筑設(shè)計(jì)所決定，而結(jié)構(gòu)形式由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所決定，鋼筋混凝土樓梯結(jié)構(gòu)的分類，按照施工方式的不同，主要分為整體式和裝配式，為平面結(jié)構(gòu)體系；按照結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的不同，分為梁式、板式和螺旋式等形式，屬于空間結(jié)構(gòu)體系。當(dāng)前多高層房屋建筑中，大多采用梁式樓梯和板式樓梯作為樓梯形式，在公共建筑中也可見(jiàn)采用螺旋樓梯、懸挑板式樓梯等樓梯形式。

1.2 梁式樓梯

如圖1所示，梁式樓梯是由踏步板、梯段斜梁、平臺(tái)板和平臺(tái)梁組成，踏步板支承于兩側(cè)斜梁上，梯段斜梁支承于上、下平臺(tái)梁上，梯段斜梁設(shè)置于踏步板的下面。平臺(tái)板支承于平臺(tái)梁和墻體上，平臺(tái)梁一般支承于樓梯間兩側(cè)的承重墻上。當(dāng)梯段水平方向跨度大于3.0-3.3m時(shí)，采用梁式樓梯較為經(jīng)濟(jì)，但支模較為復(fù)雜。

1.3 板式樓梯

如圖2所示，板式樓梯是由梯段板、平臺(tái)板和平臺(tái)梁組成，梯段板是一塊帶踏步的斜板，斜板支承于上、下平臺(tái)梁上，最下層的梯段板可支承在地梁或基礎(chǔ)上。平臺(tái)板、平臺(tái)梁支撐和梁式樓梯相同。板式樓梯其優(yōu)點(diǎn)是梯段板下表面平整，支模簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是梯段板跨度較大時(shí)，斜板厚度較大，結(jié)構(gòu)材料用量較多。因此梯段板水平方向跨度小于3.0-3.3m時(shí)，宜采用板式樓梯。

1.4 螺旋式和剪刀式樓梯

螺旋式和剪刀式樓梯，建筑造型新穎美觀，常設(shè)置于公共建筑大廳中，如圖3、4所示。但它為空間結(jié)構(gòu)體系，受力狀態(tài)復(fù)雜，設(shè)計(jì)與施工均較困難，造價(jià)較高。

2 梁、板式樓梯的設(shè)計(jì)方法

2.1 梁式樓梯的設(shè)計(jì)

梁式樓梯設(shè)計(jì)主要包括踏步板、斜梁、平臺(tái)板和平臺(tái)梁的計(jì)算與構(gòu)造。在踏步板的設(shè)計(jì)上，其主要由斜板和三角形踏步組成，為保證梁式樓梯設(shè)計(jì)的合理性，應(yīng)當(dāng)依據(jù)建筑設(shè)計(jì)明確踏步板的幾何尺寸，并對(duì)合理選取斜板厚度。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，從梯段板中選取一個(gè)踏步板為計(jì)算單元，對(duì)截面高度就似取其平均值，按簡(jiǎn)支板對(duì)跨中彎矩進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并按單筋矩形對(duì)配筋數(shù)量進(jìn)行計(jì)算。

在梯段斜梁上，依據(jù)梯段斜梁水平方向上的計(jì)算跨度對(duì)斜梁高度進(jìn)行計(jì)算。在對(duì)梯段斜梁進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)，應(yīng)當(dāng)將斜梁內(nèi)力化為水平發(fā)那個(gè)像簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算，并按照斜梁斜向跨度的水平投影長(zhǎng)度取值后，對(duì)跨度進(jìn)行計(jì)算。梯段斜梁截面計(jì)算高度上，以垂直斜梁軸線上的最小告訴為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)斜梁進(jìn)行計(jì)算。

平臺(tái)板、梁的設(shè)計(jì)上，按照單向或雙向板進(jìn)行平臺(tái)板的內(nèi)力與配筋計(jì)算，確保其滿足相關(guān)構(gòu)造要求，平臺(tái)梁承受梁自重、抹灰荷載、平臺(tái)板傳來(lái)的均布荷載和梯段斜梁的集中荷載，此種情況下，一般以簡(jiǎn)支梁對(duì)平臺(tái)梁的內(nèi)力及配筋進(jìn)行計(jì)算。

2.2 板式樓梯的設(shè)計(jì)

梯段板由斜板和踏步板組成，梯段斜板與平臺(tái)梁、板是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，通常會(huì)將梯段斜板與平臺(tái)板進(jìn)行分開計(jì)算，但在構(gòu)造上需要考慮其相互間的整體作用，以保證設(shè)計(jì)的合理性。梯段斜板支承于平臺(tái)梁上，以板帶簡(jiǎn)化為斜向筒支板，以水平方向筒支板對(duì)斜板內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。板式樓梯的設(shè)計(jì)過(guò)程中，斜板跨高比較大，因此不需要對(duì)受剪承載力進(jìn)行驗(yàn)算。梯段斜板配筋方案有彎起式和分離式兩種，其中比較常用的是分離式配筋方案，如圖5所示。板式樓梯平臺(tái)板內(nèi)力計(jì)算與配筋與梁式樓梯設(shè)計(jì)及計(jì)算方式相近。

3 考慮地震作用下的鋼筋混凝土樓梯的設(shè)計(jì)建議

3.1 樓梯結(jié)構(gòu)抵抗地震作用

為提高鋼筋混凝土樓梯設(shè)計(jì)的合理性，在進(jìn)行樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮地震作用，樓梯柱本身是短柱，為避免剪切破壞過(guò)早發(fā)生，應(yīng)當(dāng)沿全高加密箍筋，切實(shí)保證樓梯柱的抗剪強(qiáng)度和變形能力。由于地震作用下梯段板的軸力和剪力較大，為保證樓梯結(jié)構(gòu)抵抗地震作用的實(shí)際效果，應(yīng)當(dāng)在梯段板設(shè)計(jì)過(guò)程中充分做好配筋工作，并拉通負(fù)筋，促進(jìn)雙層雙向鋼筋配置的形成。除此之外，應(yīng)當(dāng)對(duì)板式樓梯施工解放進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在局部位置加強(qiáng)施工接縫底部受力鋼筋，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行合理控制，及時(shí)清除表面浮漿和泥沙，并對(duì)混凝土交界面進(jìn)行鑿毛處理。在梯段板轉(zhuǎn)角部位，以構(gòu)造措施對(duì)梯段板局部進(jìn)行加強(qiáng)處理，以免梯段板轉(zhuǎn)角部位出現(xiàn)損壞。

3.2 樓梯結(jié)構(gòu)不抵抗地震作用

多高層建筑結(jié)構(gòu)整體受力復(fù)雜，樓梯構(gòu)件在保證社會(huì)群體生命安全方面發(fā)揮著重要的作用，因此在鋼筋混凝土樓梯設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)保證結(jié)構(gòu)安全要求和構(gòu)造措施高于主體結(jié)構(gòu)，充分考慮地震作用，對(duì)鋼筋混凝土樓梯構(gòu)件承載力進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，采用滑動(dòng)連接的方式，以樓梯段上端節(jié)點(diǎn)作為鉸接，以下端節(jié)點(diǎn)為滑動(dòng)支承，避免支撐的形成，在框架結(jié)構(gòu)樓梯間首層外門兩側(cè)位置設(shè)計(jì)構(gòu)造柱，以便對(duì)門框進(jìn)行妥善的固定。

結(jié)束語(yǔ)

鋼筋混凝土樓梯是多高層房屋建筑中的重要組成部分，為促進(jìn)其應(yīng)急疏散安全通道作用的有效發(fā)揮，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確把握鋼筋混凝土樓梯的形式及種類，充分考慮地震作用，對(duì)鋼筋混凝土樓梯進(jìn)行科學(xué)化設(shè)計(jì)，確保鋼筋混凝土樓梯的設(shè)計(jì)效果滿足建筑綜合需求，從整體上降低安全隱患。

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