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楼梯设计要点优化指南

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:发生强烈地震时,楼梯间是重要的紧急逃生竖向通道,楼梯间的破坏会延误人员撤离及救援工作,从而造成严重伤亡。下面仅介绍板式楼梯的设计要点。图3.72平台板配筋平台梁的设计与一般梁相似。与楼梯构件不相连的框架柱、框架梁,可按不计入楼梯构件的情况设计。梯板应计入地震轴力和面内弯矩的影响,按偏心受拉、偏心受压构件计算,按双层配筋设计。图3.73楼梯的结构平、剖面尺寸梯段板设计。

楼梯设计要点优化指南

发生强烈地震时,楼梯间是重要的紧急逃生竖向通道,楼梯间(包括楼梯板)的破坏会延误人员撤离及救援工作,从而造成严重伤亡。我国的《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)自2008年局部修订时增加了对楼梯间的抗震设计要求,第6.1.15条规定:楼梯间宜采用钢筋混凝土楼梯;对于框架结构,楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则;楼梯构件与主体结构整浇时,应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响,应进行楼梯构件的抗震承载力验算;宜采取构造措施,减少楼梯构件对主体结构刚度的影响;楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结。条文说明中进一步指出:对于框架结构,楼梯构件与主体结构整浇时,梯板起到斜支撑的作用,对结构刚度、承载力、规则性的影响比较大,应参与抗震计算;当采取措施,如梯板滑动支承于平台板,楼梯构件对结构刚度等的影响较小,是否参与整体抗震计算差别不大。对于楼梯间设置刚度足够大的抗震墙的结构,楼梯构件对结构刚度的影响较小,也可不参与整体抗震计算。

下面仅介绍板式楼梯的设计要点。

板式楼梯的设计内容包括梯段板、平台板和平台梁的设计。

1.梯段斜板

近似假定梯段板按斜放的简支梁计算,计算跨度取平台梁间的斜长净距,取1m宽板带作为计算单元,计算简图如图3.70所示。

普通平放的板所受荷载(包括恒载和活载)是沿水平方向分布的,但在楼梯斜板中,其恒载g′(包括踏步、梯段斜板及上下粉刷重)和使用活载q′是沿板的倾斜方向分布的。

为计算梯段斜板内力,应将恒载g′ 和使用活载q′ 分解为垂直于板面和平行板面的两个荷载(g′+q′)cosα和(g′+q′)sinα[图3.70(b)、(c)]。

斜板在荷载(g′+q′)cosα作用下,沿其法线方向产生弯曲,产生如图3.70(b)所示的弯矩剪力。而在(g′+q′)sinα作用下,在斜板横截面上产生轴力N[图3.70(c)],对一般楼梯斜板设计时,由于楼梯倾角α较小,因而轴力N影响很小,设计时可不予考虑。因此,斜板内力计算时,仅需计算在荷载(g′+q′)cosα作用下的内力。

图3.70 梯段板的计算简图

斜板的内力由图3.70(b)可得,跨中弯矩:

支座剪力:

式中 l′——梯段斜板斜向计算跨度。

如果用l′=l/cosα,g′+q′=(g+q)cosα代入上式则得:

式中 l——梯段斜板计算跨度的水平投影长度

   g,q——每单位水平长度上的竖向均布恒载和活载。

可见,简支斜梁在竖向均布荷载p=g+q作用下的最大弯矩,等于其水平投影长度的简支梁在p作用下的最大弯矩,最大剪力为水平投影长度的简支梁在p作用下的最大剪力值乘以cosα。

考虑到梯段板与平台梁整浇,平台对斜板的转动变形有一定的约束作用,故计算板的跨中正弯矩时,常近似取

截面承载力计算时,斜板的截面高度应垂直于斜面量取,并取齿形的最薄处。梯段板厚度应不小于(1/25~1/30)l。

为避免斜板在支座处产生过大的裂缝,应在板面配置一定数量钢筋,一般取φ8@200,长度为l0/4(图3.71)。在垂直受力钢筋方向仍应按构造配置分布钢筋,并要求每个踏步板内至少放置一根分布钢筋,且应放置在受力钢筋的内侧。梯段板和一般板的计算相同,可不必进行斜截面受剪承载力验算。

图3.71 板式楼梯梯段板的配筋示意图

2.平台板和平台梁

平台板一般设计成单向板(有时也可能是双向板),可取1m宽板带进行计算,平台板一端与平台梁整体连接,另一端可能支承在砖墙上,也可能与过梁整浇。

当板的两边均与梁整体连接时,考虑梁对板的弹性约束,板的跨中弯矩可按式(3.34)计算,即

当板的一边与梁整体连接而另一边支承在墙上时,板的跨中弯矩则应按式(3.35)计算:

式中 l——平台板的计算跨度。

考虑到平台板支座的转动会受到一定约束,一般应将平台板下部钢筋在支座附近弯起一半,或在板面支座处另配短钢筋,伸出支承边缘长度为ln/4,图3.72为平台板的配筋。

图3.72 平台板配筋

平台梁的设计与一般梁相似。平台梁截面高度h,一般取h≥l0/12,l0为平台梁的计算跨度,其他构造要求与一般梁相同。

3.楼梯构件抗震承载力验算要求

(1)与楼梯构件相连的框架柱、框架梁,应计入楼梯构件附加的地震内力(尤其是轴力和剪力)。

(2)与楼梯构件不相连的框架柱、框架梁,可按不计入楼梯构件的情况设计。

(3)梯板应计入地震轴力和面内弯矩的影响,按偏心受拉、偏心受压构件计算,按双层配筋设计。

(4)连接梯板和框架的休息平台梁应计入地震轴力影响,按压弯或拉弯构件设计;支承梯板的平台梁应按拉弯剪构件设计。

(5)支承平台梁的梯柱应取平台梁的轴向力作为剪力进行设计。

【例3.6】 某办公楼板式楼梯的结构布置图及剖面图见图3.73。层高3.6m,踏步尺寸150mm×300mm。作用于楼梯上的活荷载标准值为2.5kN/m2。踏步面层为20mm厚水泥砂浆抹灰,底面为20mm厚混合砂浆抹灰。混凝土采用C20,楼梯平台梁中的受力纵筋采用HRB335级,其余钢筋均采用HPB300级。请设计此楼梯。

图3.73 楼梯的结构平、剖面尺寸

【解】(1)梯段板设计。

倾斜角的tanα=150/300=0.5,cosα=0.894。(www.xing528.com)

估算板厚:

取板厚h=l40mm,取1m宽板带作为计算单元。

①梯段板的荷载计算。

②内力计算。

板水平投影计算跨度:l0=ln+b=3.6+0.3=3.8(m)

跨中最大设计值:

③截面设计。

板的有效高度:h0=140-20=120(mm)

选取φ10@125(实配628mm2),分布筋每踏步下φ8,垂直受力筋放置,且放于内侧。

(2)平台板设计。

取1m宽板带作为计算单元,设平台板厚h≥l/35≈1 600/35=46mm<60mm,取板厚h=60mm。

①荷载计算。

②内力计算。

板计算跨度:l0=ln+h/2+b/2=1.6+0.06/2+0.2/2=1.73(m)

跨中最大设计值:

③截面设计。

板的有效高度:

选取φ8@200(实配251mm2),分布筋φ8@250。

(3)平台梁设计。

②内力计算。

跨中最大弯矩:

支座最大剪力:

③截面计算。

a.受弯承载力计算。

按倒L形截面计算,受压翼缘计算宽度取下列中较小值:

属于第一类T形截面。

选3根HRB335级直径16mm纵筋。

b.受剪承载力计算。

0.25βcfcbh0=0.25×1×9.6×200×365=175.2(kN)>55.43(kN)

截面尺寸满足要求。

0.7ftbh0=0.7×1.1×200×365=56.2(kN)≈55.43(kN)

可按构造要求选用双肢φ8@300。

配筋见图3.74。

图3.74 配筋图

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