預制混凝土樓梯在公共建筑中的選型設計*

文/中國建筑設計研究院有限公司 潘 悅 焦 楊

0 引言

中央城市工作會議以來，我國裝配式建筑進入全面發展期。2016年2月，中共中央國務院《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》提出，要發展新型建造方式，大力推廣裝配式建筑，力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%以上。這是今后一段時間我國發展裝配式建筑的綱領性文件。與此同時，住建部與各地方政府也相繼出臺相關規范、規程及配套圖集。

模數協調和標準化設計是實現裝配式建筑發展的前提條件。經過近幾年工程實踐，在裝配式建筑中，預制混凝土樓梯是標準化程度最高的部分，預制樓梯具有施工速度快、外觀質量高等特點。但因模數協調標準、建筑防火規范、專業設計規范等規范體系難以協調，建筑師的模數化、標準化設計思維并未完全建立，公共建筑仍然是“定制設計”，即針對每個項目、每個單體進行設計。

2015年，裝配式混凝土剪力墻結構住宅系列圖集已經出版，其中15G367-1《預制鋼筋混凝土板式樓梯》已在大量裝配式住宅建筑中得到應用。但在公共建筑中也會涉及選用預制混凝土樓梯。通過調研大量公共建筑中混凝土樓梯設計資料，加以提煉，并通過與相關專家溝通，形成一系列預制混凝土樓梯的選型，希望設計師能在公共建筑中選擇使用標準化預制樓梯，從而提升公共建筑的裝配化程度。

1 調研對象

中國建筑設計研究院有限公司所做項目中絕大部分為公共建筑，這為本次調研提供了大量項目素材。因此借用這次機會，對已有公共建筑的樓梯進行調研分析。

首先要確定公共建筑的類型。公共建筑功能多樣化，按照GB 50352—2005《民用建筑設計通則》的定義，一般是指供人們進行各種公共活動的建筑。公共建筑包括幼兒園、大中小學校、電影院、劇場、體育場、商場、醫院、酒店、辦公等其他類民用建筑。每種功能類型的建筑對建筑層高、樓梯的要求均有所區別。

影響公共建筑樓梯的要素眾多，在調研過程中并不需要將所有要素進行整理，而是要提取重點，以符合公共建筑的使用要求及預制樓梯的加工要求，包括樓梯類型、層高、樓梯間寬度、梯井寬度、梯段寬度、踏步數、踏步寬度、踏步高度、梯板厚度等要素（見圖1）。

2 調研結果

通過調研150個已歸檔項目，其中包括100個1982—2000年的項目，以及50個2012—2015年的項目，從公共建筑樓梯相關參數的變化趨勢可總結出以下特點。

1）建筑類型 綜合、辦公、文教類建筑占比約85%，基本覆蓋了絕大多數公共建筑類型。

2）結構類型 框架-剪力墻結構占比約76%，框筒結構占比約14%，框架結構占比約8%；框架公共樓梯在高層公共建筑中主要集中在高層裙房。另外，由于北京為8度抗震設防區，所以在多層公建中，框架-剪力墻結構較為普遍，剪力墻多設置在樓梯兩側或一側。

3）樓梯類型 兩跑樓梯的占比逐漸升高，由2000年前的82%升至2000年后的94%；2000年前出現的三跑或四跑樓梯基本消失，但在高層建筑裙房層，經常因為層高較高，出現三跑或四跑樓梯。

4）標準層層高 2000年以前的標準層主流層高依次為：3.6，3.3，3.0m；2000年以后的標準層主流層高依次為：4.2，3.9，3.6m。原因是人們對舒適度要求逐年提高，以及滿足規范修訂及設備系統要求。

5）梯井寬度 2000年以后，100mm寬的梯井占比約62%，200mm寬的梯井占比約為22%；其中100mm寬的梯井多用于高層建筑核心筒內樓梯，僅作為消防疏散使用，200mm寬的梯井多用于多層公共建筑，為人員經常使用的樓梯，一般較為舒適。

圖1 影響樓梯選型的要素

6）梯段寬度 2000年以后，1.3m以內梯段寬度的占比約為66%，1.5m及以上梯段寬度的占比約為24%。僅用作疏散樓梯的寬度一般為1.2～1.3m，人員經常活動的公共樓梯寬度一般為1.5m及以上。

7）踏步寬度 2000年以后，260mm踏步寬度占比約為42%，280mm踏步寬度占比約為40%。公共建筑樓梯的踏步寬度集中在260mm和280mm，260mm用于消防疏散樓梯，280mm用于人員經常活動的公共樓梯。

8）踏步高度 根據層高、踏步數、踏步寬度確定，一般為160～170mm。

3 調研分析

1）建筑類型 各種類型公共建筑中，首先排除層數較低的幼兒園、小學校等樓梯。對于人員密集場所的樓梯，因需根據人流量計算疏散寬度，每個建筑的樓梯寬度均不相同，也排除在外。重點研究對象集中在最容易實現標準化、模數化的辦公類其他建筑樓梯，此類建筑樓梯的布置是以疏散出口為主、疏散寬度為輔，預制樓梯完全滿足其要求。

2）建筑層高 確定建筑功能以后，又對辦公等其他類建筑的層高進行調研，此類建筑的層高多集中在3.3～4.5m。其中，3.3～4.0m的建筑層高以100mm為模數遞增，4.0～4.8m建筑層高以200mm或300mm為模數遞增，常見層高為4.2m和4.5m。

3）梯段凈寬 根據規范要求，公共建筑的疏散樓梯凈寬一般不低于1.2m，考慮扶手及墻面抹灰因素，樓梯寬度一般以1.3m為宜。如果公共建筑選用較為舒適的樓梯，增加每股人流0～0.15m的人體擺幅，或增加人流股數，樓梯寬度會相應增加，對于此類樓梯，可對現有梯段進行調整加寬，使之符合設計要求。通過實際項目調研也得出相應結果。

4）梯段類型 在工程項目中，4.2m及4.5m層高建筑的樓梯，由于使用功能要求，部分會選擇三跑樓梯形式，調研中也進行了選擇，作為樓梯形式的補充。更高層高的樓梯在項目中較為少見，由于可采取雙跑樓梯梯段復制的方式組合，故不列入預制樓梯選型范圍。

根據以上分析認為，預制樓梯可采用兩跑樓梯為主、三跑樓梯為輔的結構形式，根據不同建筑層高、梯段寬度總結了12種常用樓梯，在建筑方案設計階段可進行選用，如表1所示。

從表1可看出，公共建筑預制樓梯的踏步寬度統一為260mm，踏步高度最高為175mm，與現行民用建筑設計通則有部分矛盾。經過與新的通則編制組專家溝通得知，公共建筑疏散樓梯的踏步高度已調整為175mm。同時也充分考慮了標準化設計，比如不同層高的預制樓梯，保證2個梯段的踏步數及踏步高度完全一致，便于預制構件廠實現批量生產。

公共建筑中的預制混凝土樓梯與住宅建筑不同，大多數公共建筑為框架結構或框架-剪力墻結構，樓梯平臺及梯段處均需設計梯柱以滿足抗震規范要求，在設計選型過程中，也考慮到梯梁及梯柱布置，使預制樓梯尺寸能夠滿足所有選型范圍內公共建筑的要求（見圖2）。

表1 預制混凝土樓梯選型

圖2 兩跑及三跑樓梯尺寸

4 預制樓梯節點設計

預制樓梯設計屬于預制構件設計，與傳統設計不同點在于設計過程中具有流程精細化、設計模數化、構件標準化、技術信息化等特點。落實到具體設計中，除需滿足前文中提到的標準化設計，還需在設計過程中注意預制樓梯的節點設計。

在預制樓梯設計圖紙中，各專業應配合將樓梯欄桿扶手預留洞定位準確，該部分將影響未來樓梯（成品）欄桿安裝的精確度、梯井寬度、樓梯凈寬和樓梯的現場施工。同時，預留洞的定位也需與結構配筋及其他預留條件相配合（見圖3，4）。

在預制樓梯的深化設計中可采用BIM等信息化設計方法，提前在模型中確定標準化設計內容、統計用量及經濟核算（見圖5）。

圖3 預制樓梯模板平面

圖4 預制樓梯模板立面

圖5 預制樓梯信息化模型

5 結語

裝配式建筑的發展離不開預制構件的標準化設計，設計理念的變化植根于建造技術的升級。在公共建筑的設計創作中，通過設計合理的建筑層高及平面尺寸，選取合適的預制樓梯，對建筑師是很小的工作量，但對于裝配式建筑，則可較大程度地提升建筑質量、提高生產效率、減少資源浪費。