王鹏飞 栗艺元 梁沛琳
(保定市建筑设计院有限公司,河北 保定 071000)
楼梯设计中的几个常见问题及处理方法
王鹏飞 栗艺元 梁沛琳
(保定市建筑设计院有限公司,河北 保定 071000)
结合工作经验,对楼梯设计中常见的净高不足、梯梁少支座、荷载取值不准确、梯段板厚度与平台板厚度差值大等问题进行了研究,并提出了一些解决方法,以供结构工程师在实际工程设计中参考。
楼梯,支座,净高,钢筋
伴随着城市化进程的加快及对立体空间的充分利用,高层建筑近几年如雨后春笋般拔地而起,这些动辄上百米、甚至几百米的庞然大物在实现古人“手可摘星辰”美好愿景的同时,也带给现代人一些幸福的烦恼:一般情况下人们只需动动手指头便可乘坐电梯平稳而快捷的到达目的楼层,然而当遇到如火灾、地震、停电等特殊情况时,电梯就不再便捷与可靠了。此时,作为最原始竖向交通设施的楼梯便体现出了它不可或缺的重要性。因此,楼梯设计应在满足建筑使用功能的前提下,致力于安全、经济和耐久。本文总结归纳了楼梯设计中需要注意的一些常见问题,并提出相应的解决办法,供大家在实际工程中参考。
《民用建筑设计通则》第6.7.5条规定:楼梯平台上部及下部过道处的净高不应小于2 m,梯段净高不宜小于2.2 m。其中,对梯段净高的概念解释为:自踏步前缘(包括最低和最高一级踏步前缘以外0.3 m范围内)量至上方凸起物下缘间的垂直高度。此条规范主要是为了保证人在楼梯中行进时不碰头和不产生压抑感,但实际工程中常会遇到净高不足的问题,如图1所示。
图1中,TL1所处位置为入户门,因此将TL1上返来解决门洞净高不足的问题。TL2处净高只有1.95 m,不满足休息平台下方净高2 m的要求,此时有两种解决方法:一是改变TL2的截面形式,减小梁的高度来满足要求;二是把TL2直接去掉,做折跑楼梯,此时AT1变为CT1,梯板厚度及配筋均重新计算,此种处理方法需要注意的是原PTB1现成为CT1的一部分,厚度加大以后核实TL1下方是否满足入户门的净高要求。CT1第一级踏步向外延伸0.3 m范围内上方是TL3,此处净高为2.1 m,不满足梯段净高2.2 m的要求,此时把TL3向右移动大于0.05 m的距离即可有效解决问题,同时原AT2变为CT2,梯板厚度及配筋均重新计算。
一些采用框架或框剪结构的大型公建,由于使用功能要求,通常会出现层高较高的楼层,这种情况下建筑师一般会设计成三、四跑,甚至更多跑楼梯。位于楼层标高的楼梯梁可以支承在楼层的框架梁上,但是位于楼层之间的楼梯梁、平台梁就会出现无处支承的不合理现象,如图2所示。
图2中楼层高5.4 m,设置四跑楼梯,TL1处在楼层位置,两端搭置于楼层框架梁上,而位于层间的TL2,TL3及平台封边梁处则无支承,此时就需要设置梯柱来解决少支座的问题。根据不同的情况,梯柱可生根于基础或是下层框架梁,止于所需支承的楼梯平台板。梯柱宽度在满足结构安全、计算的前提下,一般设计成与楼梯间轻质墙同宽,这样能把梯柱巧妙的“藏”起来,兼顾美观与实用;对形成“短柱”的梯柱,还应有箍筋全长加密的要求。现假设TL3下方位置有门或窗无法设置梯柱,此时我们只能将TL3去掉,此时DT1的右端支座由TL3变为TL4,梯段跨度加大,梯板厚度及配筋均重新计算。
梯段板板厚的取值,是基于以往设计经验的总结,一般取跨度的1/25~1/28,对于一些跨度较大的楼梯,梯段板的厚度相应较大,此时可能出现梯段钢筋影响梯梁钢筋的不利情况,如图3a)所示。
图3a)中梯段板底与右端梯梁底只有很小的高差,可能会造成梯段板下皮钢筋与梁钢筋“打架”的情况,增加了施工的难度。
实际设计中遇到这种情况时,有两种处理方法:一是在满足建筑净高要求的前提下加大梁高,使板底与梁底有50 mm以上的高差比较合适;二是向右移动梯梁,原来的AT变为右端有平直段的CT,如图3b)所示,从而有效的解决问题。
高层住宅的层高一般介于2.8 m~3 m,经常设置两跑楼梯或是剪刀梯,从投影角度观察,梯段跟休息平台加起来刚好占满整个楼梯间,因此在计算中把梯段和平台板的荷载投影到楼层即可。如果是层高较高的楼层,设置三、四跑楼梯的情况,投影到本楼层的梯段会产生叠加,在进行整体模型荷载输入时,很容易忽略此问题的存在,就会导致楼梯间面荷载取值偏小,使计算结果偏于不安全,为了避免造成安全隐患,要特别重视此种特殊情况。
一般板式楼梯的梯段按两对边简支或固定,另两边自由的单向板计算,板厚取跨度的1/25~1/28;平台板按四端固定的双向板计算,板厚取跨度的1/35~1/45。梯段板跨度较大,平台板跨度相对较小,如果二者按照各自独立的构件选取板厚,就会出现板厚差值较大的问题。从弯矩平衡的角度考虑,在大、小跨度相邻支座处产生的负弯矩需要两侧板共同平衡,这不但需要合理的钢筋配置,而且相邻楼板的板厚差值也不应太大,则梯段板内纵向钢筋配置差值也会较小,这样比较合理。如果梯梁两侧板厚差值较大,就会出现梯梁两侧的支座配筋面积由板厚较小的平台板一侧控制的不合理情况,在实际设计中应尽量避免。
通过分析楼梯设计中常见的几个问题,并提供一些处理方法,希望对正在进行楼梯设计的结构工程师有所帮助。楼梯面积虽小,“五脏”一应俱全,或许图上体现的只是小小的楼梯间,但我们在设计中要统筹兼顾多方面因素,既得确保建筑功能的正常使用,又要保证结构受力的安全和耐久,同时还得考虑消防疏散、电气管道等问题。
[1] GB 50352—2005,民用建筑设计通则[S].
[2] 全国民用建筑工程设计技术措施[M].北京:中国计划出版社,2009.
On some common problems in stair design and treatment methods
Wang Pengfei Li Yiyuan Liang Peilin
(BaodingArchitecturalDesignInstituteCo.,Ltd,Baoding071000,China)
Combining with work experience, the paper researches some problems in the stair design, including insufficient net heights, lack in supports of stair beams, inaccuracy in loading valuing, and big differences between the thickness of stair plates and the one of flat pallets, and points out some solutions, so as to provide some reference for structural engineers to design in factual projects.
stair, support, net height, reinforcement
2014-11-24
王鹏飞(1987- ),男,助理工程师; 栗艺元(1987- ),女,助理工程师; 梁沛琳(1977- ),女,高级工程师
1009-6825(2015)04-0047-02
TU229
A