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摘要：樓梯是樓層間的垂直交通樞紐，是樓房的重要組成部分。不同的建筑類(lèi)型（工業(yè)建筑和民用建筑），對(duì)樓梯性能的要求不同，樓梯的形式也不一樣。民用建筑樓梯踏板的做法也有很大的差別。在此，我們給出了大量的算例，結(jié)果列表以供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)樓梯設(shè)計(jì)

1樓梯的類(lèi)型與構(gòu)造

1.1概述

樓梯是樓層間的垂直交通樞紐，是樓房的重要構(gòu)件。在高層建筑中雖然以電梯和自動(dòng)扶梯作垂直交通的重要手段，但樓梯仍是必不可少的。

多層輕鋼結(jié)構(gòu)樓梯主要用于兩大類(lèi)建筑：工業(yè)建筑和民用建筑，而民用建筑又包括公共建筑和住宅兩類(lèi)。在不同的建筑類(lèi)型，對(duì)樓梯性能的要求不同，樓梯的形式也不一樣。

這兩類(lèi)建筑樓梯形式主要的區(qū)別列表如下：

表1

工業(yè)建筑樓梯民用建筑樓梯

美觀要求低要求高，一般裝飾的比較精美

剛度要求低要求高，必須適應(yīng)人的舒適度的要求。

噪音要求低要求高，必須適應(yīng)人的舒適度的要求。

建筑材料鋼材鋼材＋混凝土

活載取值取值大，因?yàn)楹苡锌赡芤^(guò)各種儀器設(shè)備。一般取值都≥3.5KN/m2取值相對(duì)要小，一般要求僅≥2.5KN/m2

恒載取值取值小，通常僅一層鋼板取值大，上面鋪約150mm的混凝土，自重大。

1.2工業(yè)建筑樓梯

在工業(yè)建筑中樓梯用途廣泛，其形式有斜梯，也有角度較陡的爬梯，一般在工業(yè)建筑中用在以下地方：露天吊車(chē)鋼梯；屋面檢修鋼梯；作業(yè)臺(tái)鋼梯；吊車(chē)鋼梯；夾層部分的樓梯。

樓梯的一般梯梁斜梯采用槽鋼，直梯可用角鋼。有時(shí)候，也可以采用一定厚度的鋼板來(lái)代替槽鋼作為樓梯梁，這樣所帶來(lái)的后果是剛度過(guò)小，因而在民用建筑是不允許的。

除了踏步的差異外，工業(yè)建筑和民用建筑樓梯外觀上的另外一個(gè)區(qū)別在樓梯的欄桿上。工業(yè)建筑的樓梯一般比較簡(jiǎn)陋，用圓鋼管作為豎向的欄桿，鋼板作為橫向的欄桿，較粗的圓鋼管作為樓梯的扶手，鋼管直接搭焊在梯梁上。欄桿滿(mǎn)足功能要求即可，可以不作美觀上的特殊處理。

1.3民用建筑樓梯

鋼結(jié)構(gòu)民用建筑的樓梯對(duì)美觀的要求高，使結(jié)構(gòu)造型和裝修設(shè)計(jì)相互結(jié)合，創(chuàng)造出使用功能與周?chē)h(huán)境和諧的氣氛，使通過(guò)的人們能對(duì)周?chē)h(huán)境收到強(qiáng)烈的感染力，對(duì)于公共建筑尤其如此。其形式也不像工業(yè)建筑那樣只有直線型，還有圓弧線型和直圓弧線型。

因?yàn)橛袆偠纫螅摪迳匣炷恋暮穸戎辽偈?0mm才能滿(mǎn)足。樓梯梁多采用熱軋槽鋼，和樓面梁鉸接，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。槽鋼經(jīng)過(guò)接口后彎成所需要的“之”字型的樓梯梁的形式。

彎曲成“之”字型后，與樓層或者層間梁用螺栓進(jìn)行鉸接連接，需要根據(jù)剪力來(lái)確定所需要的螺栓的大小和數(shù)目。

1.4節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

工業(yè)建筑的樓梯，樓梯梁與平臺(tái)的連接節(jié)點(diǎn)的一般做法如右圖：

民用建筑的樓梯，樓梯梁與平臺(tái)以及與基礎(chǔ)相連的節(jié)點(diǎn)

的做法如下圖所示：

1.5踏步板的構(gòu)造

工業(yè)建筑的樓梯，踏步的做法一般都直接采用鋼板，一般是花紋鋼板踏步，踏步的寬度取245mm左右，鋼板厚度取4mm。主要的踏步形式有z型和c型的兩種

民用建筑的樓梯樓梯踏板的做法卻有很大的差別，主要是有如下的4種：

1)鋼板模板＋現(xiàn)澆混凝土：用鋼板做模板，采用現(xiàn)澆混凝土的方法

2)支模＋現(xiàn)澆混凝土：在樓梯梁安裝完畢后，支上模板，再在上面打混凝土

3)壓型鋼板＋現(xiàn)澆混凝土：采用壓型鋼板組合樓蓋

4)預(yù)制板裝配＋現(xiàn)澆混凝土

四種方法的比較：

第一種方法用鋼板做模板，現(xiàn)澆混凝土，這樣的施工方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是因?yàn)樗捎玫匿摪逍枰欢ǖ暮穸龋沟糜娩摿勘容^大，造價(jià)太高。

第二種方法沒(méi)有多余的鋼板，所支的模板可以拆卸，重復(fù)利用，所以造價(jià)相對(duì)比較便宜。但是施工步驟多，工期長(zhǎng)，比較麻煩。

第三種方法是目前比較常用的一種。采用壓型鋼板，形成組合樓蓋，一方面可以利用壓型鋼板的強(qiáng)度，減少配筋；另一方面在上面直接澆注混凝土，也少了支模的麻煩。相對(duì)上兩種而言，既經(jīng)濟(jì)又有效，所以成為現(xiàn)在施工常用的方法。

第四種方法的初始意圖是覺(jué)得采用預(yù)制的構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)建筑本身相符，施工方便、速度快。但在施工的實(shí)踐中，卻發(fā)覺(jué)其很多不足。首先是施工上的問(wèn)題，采用的混凝土構(gòu)件尺寸控制難度大，精度達(dá)不到鋼結(jié)構(gòu)的要求，所以裝配上會(huì)有因尺寸問(wèn)題裝不上的事故。其次是在運(yùn)輸過(guò)程中容易掉角、掉邊，對(duì)構(gòu)件的損傷很大。再有是裝配的結(jié)構(gòu)整體性相對(duì)要差很多，抗震能力低。最后，這樣的建造方式的施工總成本也相對(duì)比較高。所以，目前這樣的施工方式已經(jīng)用得很少了。

2樓梯梁的構(gòu)造與計(jì)算

現(xiàn)按實(shí)際工程普遍適用的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行試算，結(jié)果列表以供參考：

2.1算例：

算例中樓梯水平投影的總長(zhǎng)度為6m，樓梯的寬度取為1.5m。

取活載的值分別為1.5KN/m2，2.0KN/m2和2.5KN/m2，分別對(duì)應(yīng)工況1、2和3：

取上面混凝土的厚度為150mm，則由于混凝土引起的恒載值為24×0.15＝3.6KN/m2，則

表2

工況123

活載1.5KN/m22.0KN/m22.5KN/m2

混凝土恒載3.6KN/m23.6KN/m23.6KN/m2

1.2恒＋1.4活6.42KN/m27.12KN/m27.82KN/m2

折算成線荷載4.815KN/m5.34KN/m5.865KN/m

表3

工況123

Mmax24.1KNm26.73KNm29.36KNm

與Mmax相應(yīng)Nmax4.375KN4.852KN5.329KN

梁端Vmax14.318KN15.88KN17.44KN

初步算定槽鋼截面22a22a25a

1.2恒＋1.4活5.1155.646.194

Mmax22.9KNm25.23KNm28.53KNm

與Mmax相應(yīng)Nmax4.223KN4.653KN5.237KN

梁端V14.13KN15.576KN17.43KN

113.5Mpa125.2Mpa102.62Mpa

撓度1/4251/3941/509

由以上計(jì)算可知，當(dāng)水平投影長(zhǎng)度為6m，樓梯寬度為1.5m時(shí)，

活荷載為1.5KN/m2LTL可選用C22a

活荷載為2.0KN/m2LTL可選用C25a

活荷載為2.5KN/m2LTL可選用C25a

2.2計(jì)算分析

由上面的計(jì)算，可以看到應(yīng)力還很小，都只有100Mpa左右，但是撓度卻已經(jīng)接近要求，撓度的控制起到了更重要的作用，以下論述這一點(diǎn)：

由于強(qiáng)度的控制主要是由彎矩產(chǎn)生的，軸力的作用很小，在比較強(qiáng)度與剛度起控制作用的時(shí)候，先忽略掉軸力的影響，僅僅是采用彎矩所引起的應(yīng)力來(lái)分析，取Q345鋼材：

令M＝1/8ql2

若采用槽鋼25a，y＝250mm

取q＝1.3qk

將（1）與（2）做比較，可解出l在2.5m的時(shí)候，其強(qiáng)度和剛度同時(shí)滿(mǎn)足。當(dāng)l在2.5m以上時(shí)，由于應(yīng)力與l是成平方關(guān)系，而撓度卻是立方關(guān)系，所以撓度的增長(zhǎng)快，起控制作用，相反，如果l小于2.5m，則強(qiáng)度起控制作用。

一般鋼結(jié)構(gòu)民用建筑的軸網(wǎng)間距是6-9m，層高取3.6m，按30o的傾角來(lái)算，長(zhǎng)度也必須在cot30×3.6/2＝3.11m，加上休息平臺(tái)的長(zhǎng)度1.5m左右，總長(zhǎng)度一般都在5m以上了，所以在民用樓梯中，強(qiáng)度起控制作用的時(shí)候很少，主要是剛度的控制。

qk的大小主要由恒載的大小q恒載（一般為3.6KN/m2），活荷載的大小q活載（一般取值在2KN/m2）和樓梯的寬度W三部分決定。由于樓梯梁自重小，一般可以忽略不計(jì)，則qk（q活載＋q恒載）×W

按撓度控制進(jìn)行計(jì)算，選用的槽鋼如下表所示：

主要選用了槽鋼18a～32a，沒(méi)有選用再大的截面，因?yàn)橐话憧缍却蠛突钶d大的情況不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)出現(xiàn)時(shí)采用其他構(gòu)造方式，例如在休息平臺(tái)的地方增加次梁，以此來(lái)減小跨度，這樣做雖然增加了次梁用鋼量，但是卻減小了樓梯梁的截面面積，還是經(jīng)濟(jì)的。

3結(jié)論

1)在不同的建筑類(lèi)型，對(duì)樓梯性能的要求不同，樓梯的形式也不一樣。在美觀、剛度、建筑材料、荷載取值等方面應(yīng)進(jìn)行一系列對(duì)比。應(yīng)該具體情況具體分析。

2)民用建筑的樓梯踏步做法對(duì)比四種方式后，得出結(jié)論以采用壓型鋼板，形成組合樓蓋為佳。

3)樓梯梁的計(jì)算主要是按撓度控制，強(qiáng)度的控制作用小，計(jì)算了不同荷載、不同跨度的樓梯形式，進(jìn)行列表，具體選用時(shí)可以查表。

參考文獻(xiàn)

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