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试论建筑结构的楼梯设计

2017-05-25王蕾

科学与财富 2017年11期
关键词:设计方式建议

王蕾

摘 要:本文从建筑施工中,钢筋混凝土楼梯结构的形式及种类出发,探讨梁、板式楼梯的设计方式,并结合地震作用,提出钢筋混凝土楼梯的设计建议,以提高钢筋混凝土楼梯设计的合理性,仅供相关人员参考。

关键词:钢筋混凝土楼梯;设计方式;建议

楼梯是多高层房屋建筑的竖向通道,是建筑中的重要组成部分,钢筋混凝土楼梯在实际应用中具有良好的耐火性和经济性,因此在所高层房屋建筑中得到广泛的应用,是建筑中比较常见的一种楼梯形式。为促进钢筋混凝土楼梯设计的合理性,应当对其形式、种类及设计方式等进行深入分析,以促进钢筋混凝土楼梯的实际应用价值的有效发挥。

1 钢筋混凝土楼梯结构的形式及种类

1.1 楼梯结构的形式及分类

钢筋混凝土楼梯的平面位置及尺寸等由建筑设计所决定,而结构形式由结构设计所决定,钢筋混凝土楼梯结构的分类,按照施工方式的不同,主要分为整体式和装配式,为平面结构体系;按照结构受力状态的不同,分为梁式、板式和螺旋式等形式,属于空间结构体系。当前多高层房屋建筑中,大多采用梁式楼梯和板式楼梯作为楼梯形式,在公共建筑中也可见采用螺旋楼梯、悬挑板式楼梯等楼梯形式。

1.2 梁式楼梯

如图1所示,梁式楼梯是由踏步板、梯段斜梁、平台板和平台梁组成,踏步板支承于两侧斜梁上,梯段斜梁支承于上、下平台梁上,梯段斜梁设置于踏步板的下面。平台板支承于平台梁和墙体上,平台梁一般支承于楼梯间两侧的承重墙上。当梯段水平方向跨度大于3.0-3.3m时,采用梁式楼梯较为经济,但支模较为复杂。

1.3 板式楼梯

如图2所示,板式楼梯是由梯段板、平台板和平台梁组成,梯段板是一块带踏步的斜板,斜板支承于上、下平台梁上,最下层的梯段板可支承在地梁或基础上。平台板、平台梁支撑和梁式楼梯相同。板式楼梯其优点是梯段板下表面平整,支模简单;缺点是梯段板跨度较大时,斜板厚度较大,结构材料用量较多。因此梯段板水平方向跨度小于3.0-3.3m时,宜采用板式楼梯。

1.4 螺旋式和剪刀式楼梯

螺旋式和剪刀式楼梯,建筑造型新颖美观,常设置于公共建筑大厅中,如图3、4所示。但它为空间结构体系,受力状态复杂,设计与施工均较困难,造价较高。

2 梁、板式楼梯的设计方法

2.1 梁式楼梯的设计

梁式楼梯设计主要包括踏步板、斜梁、平台板和平台梁的计算与构造。在踏步板的设计上,其主要由斜板和三角形踏步组成,为保证梁式楼梯设计的合理性,应当依据建筑设计明确踏步板的几何尺寸,并对合理选取斜板厚度。在设计过程中,从梯段板中选取一个踏步板为计算单元,对截面高度就似取其平均值,按简支板对跨中弯矩进行准确计算,并按单筋矩形对配筋数量进行计算。

在梯段斜梁上,依据梯段斜梁水平方向上的计算跨度对斜梁高度进行计算。在对梯段斜梁进行内力分析时,应当将斜梁内力化为水平发那个像简支梁进行计算,并按照斜梁斜向跨度的水平投影长度取值后,对跨度进行计算。梯段斜梁截面计算高度上,以垂直斜梁轴线上的最小告诉为标准,对斜梁进行计算。

平台板、梁的设计上,按照单向或双向板进行平台板的内力与配筋计算,确保其满足相关构造要求,平台梁承受梁自重、抹灰荷载、平台板传来的均布荷载和梯段斜梁的集中荷载,此种情况下,一般以简支梁对平台梁的内力及配筋进行计算。

2.2 板式楼梯的设计

梯段板由斜板和踏步板组成,梯段斜板与平台梁、板是一个整体结构,在实际计算过程中,通常会将梯段斜板与平台板进行分开计算,但在构造上需要考虑其相互间的整体作用,以保证设计的合理性。梯段斜板支承于平台梁上,以板带简化为斜向筒支板,以水平方向筒支板对斜板内力进行计算。板式楼梯的设计过程中,斜板跨高比较大,因此不需要对受剪承载力进行验算。梯段斜板配筋方案有弯起式和分离式两种,其中比较常用的是分离式配筋方案,如图5所示。板式楼梯平台板内力计算与配筋与梁式楼梯设计及计算方式相近。

3 考虑地震作用下的钢筋混凝土楼梯的设计建议

3.1 楼梯结构抵抗地震作用

为提高钢筋混凝土楼梯设计的合理性,在进行楼梯结构设计时,应当充分考虑地震作用,楼梯柱本身是短柱,为避免剪切破坏过早发生,应当沿全高加密箍筋,切实保证楼梯柱的抗剪强度和变形能力。由于地震作用下梯段板的轴力和剪力较大,为保证楼梯结构抵抗地震作用的实际效果,应当在梯段板设计过程中充分做好配筋工作,并拉通负筋,促进双层双向钢筋配置的形成。除此之外,应当对板式楼梯施工解放进行合理设计,在局部位置加强施工接缝底部受力钢筋,对施工质量进行合理控制,及时清除表面浮浆和泥沙,并对混凝土交界面进行凿毛处理。在梯段板转角部位,以構造措施对梯段板局部进行加强处理,以免梯段板转角部位出现损坏。

3.2 楼梯结构不抵抗地震作用

多高层建筑结构整体受力复杂,楼梯构件在保证社会群体生命安全方面发挥着重要的作用,因此在钢筋混凝土楼梯设计中,应当保证结构安全要求和构造措施高于主体结构,充分考虑地震作用,对钢筋混凝土楼梯构件承载力进行准确计算,积极转变传统的设计方式,采用滑动连接的方式,以楼梯段上端节点作为铰接,以下端节点为滑动支承,避免支撑的形成,在框架结构楼梯间首层外门两侧位置设计构造柱,以便对门框进行妥善的固定。

结束语

钢筋混凝土楼梯是多高层房屋建筑中的重要组成部分,为促进其应急疏散安全通道作用的有效发挥,应当准确把握钢筋混凝土楼梯的形式及种类,充分考虑地震作用,对钢筋混凝土楼梯进行科学化设计,确保钢筋混凝土楼梯的设计效果满足建筑综合需求,从整体上降低安全隐患。

参考文献

[1]陈鹏.浅析楼梯的规范性设计与实际使用的安全性之间矛盾[J].住宅科技,2012(02).

[2]贺志军,高峰.浅析钢筋混凝土楼梯的设计[J].科学之友,2011(21).

[3]金亚春,毛呈龙,魏常军.框架结构中现浇板式楼梯震害分析及设计建议[J].工程建设与设计,2010(08).

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