建筑物中樓梯設計問題的探討

文/李淑一、張素香、郭靜、馮祥 湖北文理學院理工學院 湖北襄陽 441000

建筑物中樓梯設計問題的探討

文/李淑一、張素香、郭靜、馮祥 湖北文理學院理工學院 湖北襄陽 441000

樓梯結(jié)構(gòu)作為重要的豎向逃生通道，具有安全疏通的性質(zhì)。在建筑物的正常使用過程中，樓梯也表現(xiàn)出較好的工作性能。但是，在很多地震發(fā)生時卻先于主體框架結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，沒有發(fā)揮其應有的功能。甚至在很多已有的工程事例中，樓梯的損壞要比建筑物本身其他部位更嚴重。本文從對這些事例進行結(jié)構(gòu)分析、總結(jié)、找到具體的原因，從樓梯的選材，施工措施、欄桿的設置等方面做出了探討。另外當欄桿在擁擠荷載作用下應做如何處理提出了一些建議和意見。

樓梯結(jié)構(gòu)； 欄桿； 安全

1、前言

2、樓梯破壞形態(tài)及原因分析

2.1 樓梯破壞形態(tài)及因素分析

（1）施工縫的處理。在樓梯施工縫的設置中，規(guī)范并沒有特別的規(guī)定，一般都是留在踏步板的三分之一處，但在實際產(chǎn)生的破壞中可以看到，往往產(chǎn)生破壞的就是在三分之一處，而不是所說的梁柱節(jié)點處。另外，可能與施工縫設置中，夾渣沒有及時處理，而造成新舊混凝土結(jié)合面上強度極差，在豎向荷載作用下產(chǎn)生上下錯動。從而發(fā)生破壞。

（2）從所發(fā)地震的震害情況可以得出，當中混凝土的配置并不是非常合理，可能與施工現(xiàn)場材料的控制，質(zhì)量的控制有關系。

（3）同時從破壞的樓梯結(jié)構(gòu)中很明顯的可以看到，選用鋼筋多數(shù)為冷軋鋼筋，這種鋼筋受拉性能并不好，塑性能力不強。所以建議推廣使用延性較好的鋼筋，例如HRB335級鋼筋和HRB400級鋼筋。

（4）在樓梯結(jié)構(gòu)中，樓梯欄桿并不屬于結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件，只是從美觀要求上，由建筑師指定的。但在很多工程實例中，特別是在突發(fā)情況下，出現(xiàn)擁擠人群的時候，欄桿同樣是作為一個受力構(gòu)件出現(xiàn)。很多結(jié)構(gòu)破壞中，特別是在擁擠荷載作用下，樓梯欄桿先于樓梯本身產(chǎn)生破壞。

2.2 主要解決方法

（1）在結(jié)構(gòu)設計師進行主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度截面驗算時，應考慮樓梯間參與結(jié)構(gòu)整體受力進行設計；

（2）結(jié)構(gòu)設計時應充分考慮樓梯構(gòu)件的復雜受力狀態(tài)，同時相應加強延性構(gòu)造措施；

用來構(gòu)成特殊疑問句的代詞叫疑問代詞。常用的有：who， what，which，whose，whom，在句中常作主語、賓語、定語、表語。

（3）建議采用可滑動支座將踏步斜板與主體結(jié)構(gòu)脫開，以減少地震作用效應的影響。

（4）在特定的環(huán)境中，比如教學樓。在特定的荷載下，比如擁擠的人群荷載、地震作用下，將樓梯欄桿當做受力構(gòu)件來設計。

2.3 欄桿設計方面的問題探討

欄桿作為樓梯中裝飾性較強的構(gòu)件，同時也是梯段與平臺臨空一邊所設的安全設施，在設計中，只是把它當做建筑設計，而并不是結(jié)構(gòu)設計。因此，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的樓梯欄桿一般不需要結(jié)構(gòu)設計和計算。主要是按照規(guī)范中出發(fā)，僅僅從欄桿的高度、間距、材料強度等方面做了一些規(guī)定。

在規(guī)范的要求中，對于陽臺、外廊、室內(nèi)樓梯、內(nèi)天井部分以及上人屋面、室外樓梯等等臨空處設置的樓梯欄桿或護欄，都應該符合下列規(guī)定:

（1）在欄桿材料選擇中，應選擇堅固，耐久，的材料。同時要求，能承受荷載規(guī)范規(guī)定的水平荷載，例如：現(xiàn)有《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》里欄桿所承受的水平荷載(學校)為1kN/m。

（2）對欄桿高度的要求：低層和多層建筑中，欄桿高度不應該低于1.05m；中高層、高層建筑中，欄桿高度不應該低于1.10m；超高層建筑中，欄桿高度不應低于1.2m。其中所測定的高度是指：從樓地面及屋面至欄桿扶手頂面的垂直高度。

（3）為保證安全，欄桿離樓面0.10m高度的范圍內(nèi)，不應留有空隙。

（4）公共建筑中，特別是中小學及少年兒童活動的場所，欄桿必須有防止攀爬的構(gòu)造。另外垂直桿件間之間的凈距不該超過0.11m。

3、樓梯欄桿問題的探討

3.1 欄桿結(jié)構(gòu)模型的確定

在一些突發(fā)情況發(fā)生下，會產(chǎn)生很大的擁擠荷載，因此在教學樓設計中，除了滿足規(guī)范當中高度的限值外，還應考慮對欄桿進行結(jié)構(gòu)設計。從欄桿的結(jié)構(gòu)類型，考慮結(jié)構(gòu)模型的相似性，可將它按照懸臂梁進行設計，從強度、剛度及穩(wěn)定性上來考慮，進一步保證其安全。

3.2 欄桿荷載的估算

根據(jù)建筑規(guī)范，教學樓中將樓梯的寬度一般設計成約1.5m，但是擁擠荷載的在現(xiàn)行的建筑荷載規(guī)范中還沒有規(guī)定，所以只能根據(jù)實際建筑的用途，從使用人群的尺寸、重量以及踏步寬度來確定。

例：現(xiàn)有一小學，計算其擁擠荷載。樓梯寬度1.5m，突發(fā)狀況下，每一級上會有四至五人，每米梯段上按4級樓梯計算，平均每人按30kg計算。擁擠荷載大約在5KN左右。將擁擠荷載加載在模型中即可。

4、結(jié)語

本文根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的樓梯破壞情況進行總結(jié)，找出其破壞的原因。其次，特別對樓梯當中的構(gòu)件欄桿設計提出了一些意見，用適當?shù)哪Ｐ瓦M行模擬，使其破壞更接近于實際情況，避免在突發(fā)情況下，欄桿受到擁擠荷載作用下產(chǎn)生破壞，增加欄桿的強度和剛度。

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李淑一（1985年12月-）女，碩士。漢族。現(xiàn)任職于湖北文理學院理工學院建筑工程系，講師。研究方向：結(jié)構(gòu)工程。