淺談樓梯結(jié)構(gòu)受力計算分析

楊露江 陳功

摘 要：樓梯是承接建筑物上部空間與下部空間的結(jié)構(gòu)，通過樓梯可上樓或下樓，以達到人員疏散和行至目的地的作用。樓梯根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為板式樓梯、梁式樓梯、懸挑樓梯、螺旋樓梯等。首先提出樓梯概念、分類及組成，然后分析不同結(jié)構(gòu)形式樓梯的結(jié)構(gòu)受力，提出單向板和雙向板的概念與區(qū)別，最后得出相關(guān)結(jié)論。

關(guān)鍵詞：板式樓梯；梁式樓梯；懸挑樓梯；螺旋樓梯；結(jié)構(gòu)受力；計算分析

一、樓梯概念、分類及組成

樓梯是承接建筑物上部空間與下部空間的結(jié)構(gòu)，通過樓梯可上樓或下樓，以達到人員疏散和行至目的地的作用。樓梯根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為板式樓梯、梁式樓梯、懸挑樓梯、螺旋樓梯等；根據(jù)行走布置形式可分為直跑樓梯、雙跑樓梯、單跑樓梯等；根據(jù)施工工藝可分為現(xiàn)澆整體式樓梯、預(yù)制裝配式樓梯等；根據(jù)組成材料可分為木制樓梯、鋼筋混凝土樓梯、鋼樓梯等。樓梯由踏步、梯段、梯梁、梯柱或承重柱、欄桿、扶手、休息平臺等組成。

二、樓梯結(jié)構(gòu)受力計算分析

（一）板式樓梯結(jié)構(gòu)受力計算分析

板式樓梯結(jié)構(gòu)主要由踏步、梯板、上梯梁、下梯梁、梯柱或框架柱等組成。板式樓梯的傳力途徑為：樓梯結(jié)構(gòu)自重、可變荷載→踏步→梯板→上、下梯梁→梯柱或框架柱，故板式樓梯主要由梯板傳力，其受力情況簡單、結(jié)構(gòu)輕盈、傳力途徑明確，通常用于人流量不大的建筑結(jié)構(gòu)中，如辦公樓、宿舍、寫字間等。

根據(jù)板式樓梯傳力途徑可知，梯板為主要傳力和承力構(gòu)件，梯板應(yīng)為單向板受力，即板式樓梯主要沿梯板斜向傳力，沿梯板橫向不傳力，故沿梯板斜向布置受力鋼筋，沿梯板橫向布置分布鋼筋。僅沿一個方向傳力的板為單向板，如一塊板只在兩個相對方向有支撐，其余兩個相對方向無支撐，此板即沿垂直于支撐方向受力；又如一塊板四邊均有支撐，但當(dāng)其長邊與短邊方向的長度比值大于3時，應(yīng)按照沿短邊方向受力的單向板進行結(jié)構(gòu)受力計算分析。同時沿兩個方向傳力，且四邊均有支撐，當(dāng)長邊與短邊方向的長度比值小于3時，宜（或應(yīng)）按照雙向板來進行結(jié)構(gòu)受力計算分析，但荷載傳力大小應(yīng)按照三角形荷載或梯形荷載考慮。

在板式樓梯的鋼筋布置中，沿梯板斜向布置的受力鋼筋應(yīng)布置在梯板下部外側(cè)，起到承受梯板彎矩作用；沿梯板橫向布置的分布鋼筋應(yīng)布置在梯板下部內(nèi)側(cè)，起到將荷載作用分布至受力鋼筋，且抵抗沿梯板橫向溫度應(yīng)力的作用；在板式樓梯與梯梁交接處的鋼筋布置較為復(fù)雜，應(yīng)同時在梯板頂部和底部外側(cè)布置受力鋼筋、內(nèi)側(cè)布置分布鋼筋，且梯板跨中受力鋼筋應(yīng)伸入梯梁內(nèi)，起到錨固作用。

（二）梁式樓梯結(jié)構(gòu)受力計算分析

梁式樓梯結(jié)構(gòu)主要由踏步、梯板、斜梁、上梯梁、下梯梁、梯柱或框架柱等組成。梁式樓梯的傳力途徑為：樓梯結(jié)構(gòu)自重、可變荷載→踏步→梯板→斜梁→上、下梯梁→梯柱或框架柱，故梁式樓梯主要由梯板和斜梁傳力或承力，其受力情況復(fù)雜、結(jié)構(gòu)相對板式樓梯而言較為笨重、傳力途徑繁瑣，通常用于人流量較大的建筑結(jié)構(gòu)中，如超市、商場、學(xué)校教學(xué)樓等。根據(jù)梁式樓梯傳力途徑可知，梯板為主要傳力構(gòu)件，梯板應(yīng)為單向板受力，梯板將荷載作用傳遞至斜梁，斜梁為支承于上、下梯梁的斜向受彎構(gòu)件，故同時應(yīng)對斜梁進行結(jié)構(gòu)受力計算分析，斜梁為主要承力構(gòu)件，應(yīng)對斜梁的正截面受彎和斜截面受剪進行結(jié)構(gòu)受力計算分析。

（三）懸挑樓梯結(jié)構(gòu)受力計算分析

懸挑樓梯結(jié)構(gòu)主要由踏步、梯段、懸挑部件、上梯梁、下梯梁、承力部分等組成。懸挑樓梯的傳力途徑為：樓梯結(jié)構(gòu)自重、可變荷載→踏步→梯板→懸挑部件→上、下梯梁或承力部分。懸挑樓梯主要由懸挑部件和承力部件受力，其受力情況復(fù)雜、傳力途徑繁瑣，但懸挑樓梯占用空間較小，通常用于教學(xué)樓、廠房或倉庫外樓梯等。懸挑樓梯主要根據(jù)結(jié)構(gòu)形式對懸挑部分和承力部件進行受力計算分析，應(yīng)注意懸挑構(gòu)件主要承受負(fù)彎矩作用，其受力鋼筋應(yīng)布置在懸挑構(gòu)件頂部外側(cè)，且受力鋼筋應(yīng)伸入承力部分錨固。

（四）螺旋樓梯結(jié)構(gòu)受力計算分析

螺旋樓梯結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜，其梯段呈螺旋上升式，主要起到美觀、占用空間較小等作用。螺旋樓梯通常用于室內(nèi)或室外空間面積較小處。螺旋樓梯與曲線梁類似，故在對其進行結(jié)構(gòu)受力計算分析時應(yīng)主要考慮其受彎、受剪和受扭作用。

三、結(jié)語

樓梯配筋應(yīng)重視受力鋼筋的錨固長度和錨固形式，錨固的作用在于防止由于受力鋼筋承受過大拉力而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生滑移，喪失鋼筋的抗拉作用。鋼筋按照結(jié)構(gòu)受力條件可分為受力鋼筋與分布鋼筋，受力鋼筋布置在外側(cè)，分布鋼筋布置在內(nèi)側(cè)。在樓梯結(jié)構(gòu)受力計算分析時，應(yīng)首先確定結(jié)構(gòu)形式，其次明確受力與傳力途徑，再次簡化受力模型，然后將不同類型的荷載施加于樓梯結(jié)構(gòu)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識對其進行結(jié)構(gòu)受力計算分析，最后根據(jù)內(nèi)力分析結(jié)果對其進行鋼筋混凝土配筋計算。

作者簡介：

楊露江（1962-），男，漢族，四川廣安人，成都紡織高等?？茖W(xué)校建筑工程學(xué)院院長，教授，本科，研究方向：結(jié)構(gòu)工程、工程管理。