重庆印制二厂4#楼新增楼梯设计探讨

陈港，任毅，邹勇，杨若愚

(重庆市建筑科学研究院，重庆400042)

重庆印制二厂4#楼新增楼梯设计探讨

陈港，任毅，邹勇，杨若愚

(重庆市建筑科学研究院，重庆400042)

在对老旧建筑进行改造设计过程中，由于其本身结构体系、建筑格局及使用功能的局限性，特别是方案设计必须满足建筑效果及结构性能，因此改造存在很多限制。该文对原重庆印制二厂4#楼新增楼梯方案的设计进行了探讨，为类似工程实践提供一定借鉴。

楼梯；方案设计；结构型式

0 引言

伴随着城市经济、人文意识的不断发展，老旧城区的改造、扩建需求正在不断增强；但是由于老旧建筑本身结构体系、建筑格局及使用功能的局限性，对改造存在一定程度限制。本文通过对原重庆印制二厂4#楼新增楼梯选型及设计过程中遇到问题的探讨，最终提出满足建筑效果及结构性能的方案，以此为类似工程实践提供一定的借鉴。

1 工程概况

原重庆印制二厂4#楼为四层框架结构，现需对房屋进行改造后以作他用。因该房屋原来仅设置了一部电梯，为改造后满足消防需求，现需新增一部消防楼梯。考虑到房屋的使用现状、后续使用的功能规划及周边环境，该次改造拟在房屋右侧(远离原电梯位置一端)新增楼梯，其新增楼梯直接设置在原房屋外侧的相邻位置，房屋改造平面见图1所示（其中虚线框内为该次新增楼梯）。

图1 平面示意图

2 设计方案

由于该工程为创意园改造，项目本身在概念设计规划、建筑方案及结构施工进度方面均有一定的要求。考虑到楼梯的整体结构受力情况，设计上首先提出了采用型钢柱和钢梁组成的钢结构楼梯，并考虑到后续使用过程中新旧结构变形不一致，且钢结构相对于钢筋混凝土结构温度变形更为敏感，为防止以后新增楼梯与原房屋结构连接处因不协调变形而产生过大内力导致的开裂等问题，故设计时不再像一般情况下那样将二者在主体结构上进行可靠连接，而将新增楼梯设计为独立结构（其结构平面见图2，后称方案一）。但在现场工作推进过程中，为使得楼梯在上人时视野更加开阔、通讯更为方便，亦可达到预想的建筑效果，相关单位提出将四根外角钢柱内移，使得钢柱为核心筒、梯步全悬挑，经调整后形成了结构平面如图3所示的方案二。该次设计方案建筑立面图如图4所示。

图2 方案一结构平面示意图

图3 方案二结构平面示意图

图4 建筑立面示意图

3 计算分析

根据设计方案采用相关大型商业软件建立模型进行分析。混凝土强度等级取C30，钢材型号取Q235B，钢构件尺寸见表1所示。

表1 构件尺寸表

根据新增楼梯地处的场地及地理位置，分析时考虑了两种设计方案在竖向荷载和风荷载[1]作用下的柱轴力、自振频率和结构顶点位移[2-3]，计算分析结果发现，在采用方案二对四角钢柱进行内移时柱最小轴力呈减小、最大轴力呈增大趋势，楼梯自振频率呈减小趋势，顶点位移呈增大趋势。

由分析结果并且考虑到如此布置柱减小后楼梯整体刚度较柔、抗侧向作用能力较差，故设计时对方案二进行优化。通过改变结构型式将钢柱替换为钢管混凝土柱，钢管混凝土在结构上能够将钢结构及混凝土结构的优点结合在一起，不仅可使混凝土处于侧向受压状态时其抗压强度大幅提高，同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，大大提高了承载能力；不仅如此，方案优化后在遭受火灾时因管柱截面温度场的分布很不均匀，而钢管内填有的混凝土能吸收大量的热能，增加管柱的耐火时间，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。

根据计算分析结果可知，在方案二优化后采用钢管混凝土情况下，其自振频率相比方案一及方案二均偏大，顶点位移值相比方案一及方案二均偏小，其振动环境的舒适反应更好；特别是方案二优化采用钢管混凝土后，结构自身刚度有较大提升，并且其抗侧向作用能力亦有增强。

各方案分析结果见表2所示。

表2 分析结果表

4 结语

在老旧建筑改造过程中外界条件受到诸多限制，该设计中为满足建筑意图，通过改变结构型式，采用钢管混凝土而提出的方案二优化后，因其良好结构特征和建筑呈现，最终受到各方认可，值得类似工程借鉴参考。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50009－2012建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]中华人民共和国建设部.GB 50017－2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50010－2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

责任编辑：孙苏，李红

Discussion on Design of a Newly-added Staircase in Building 4#of TESTBED2 in Chongqing

In the renovation design of old buildings,there are lots of limitations,such as its own structural system,building layout and functions,particularly the scheme design must serve the building effects and structural performance,so the renovation may be quite thorny.This paper discusses the design of a newly-added staircase in Building 4#of TESTBED 2 in Chongqing,providing some references for similar projects.

staircase;scheme design;structural style

TU375

A

1671-9107（2017）06-0049-02

基金论文：该文为重庆市建设科技计划项目“老旧工业厂房改造再利用技术及工程管理综合研究”（项目编号：城科字2015第（1-36）号）系列研究论文之一。

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.06.049

2017-05-09

陈港（1987-），男，重庆人，研究生，工程师，主要从事结构检测鉴定、加固设计及加固施工等工作。