楼梯设计方法和步骤

1（四）楼梯设计步骤和方法掌握了楼梯的一般尺度及设计要求之后，就可以着手进行楼梯设计了。楼梯设计是一个比较复杂的工作，要考虑的因素比较多，要通过设计确定下来的内容也非常多。简单地说，楼梯设计工作就是要根据建筑物的用途和使用功能、建筑物的等级等的不同，在一个特定的空间(楼梯间的开间、进深、层高尺寸所限定的空间) 内，合理地设计确定出楼梯的平面形式、楼梯段的坡度、踏步的步数、踏面和踢面的尺寸、楼梯段的宽度和长度、楼梯休息平台的宽度、梯井的宽度以及楼梯各部位的通行净高等。在建筑初步设计阶段，以上设计工作也会反过来进行，也就是说，根据建筑物的用途和使用功能，建筑物的等级等的不同，来确定楼梯的平面形式、坡度以及所有各部位的尺寸，并由此而确定该楼梯间的开间、进深、层高的合理尺寸。需要注意的是，在这种情况下，楼梯间的开间、进深、层高尺寸一般都不能单独地确定下来，而要兼顾建筑物楼梯间以外的其他空间的开间、进深、层高的要求而综合起来予以确定。下面将通过具体的实例来讨论和介绍楼梯的设计步骤和方法。1、实例一某砖混结构多层教学楼，开敞式平面的楼梯间，其平面如 图 2-6 所示。楼梯间的开间轴线尺寸为 3600mm，进深轴线尺寸为 6000mm，层高尺寸 3600mm，室内外高差450mm，楼梯间需设置疏散外门。楼梯间外墙厚 360mm，内墙厚 240mm，轴线内侧墙厚均为 120mm。走廊轴线宽 2400mm。试设计此楼梯。我们首先做一个基本的讨论和分析。在具体地确定楼梯间各部位的尺寸之前，先来分析以下几个问题。第一，楼梯段的坡度要合理，本例教学楼为公共建筑，使用人数比较多，楼梯段的坡度不宜取得过大；第二，所有各部位尺寸的确定都应该是在楼梯间的净空间之内得到满足。因此，在开间和进深方向的尺寸计算要减去墙体的厚度，在通行净高的尺寸计算则要扣除平台梁的高度；第三，在解决首层中间休息平台下部的通行要求时，首先可采用将室外台阶移入室内的办法，但要特别注意的是，不可将全部台阶均移入室内，而应至少在室外保留一步高度不低于 100mm 左右的台阶，以避免地面雨水倒灌室内；第四，注意楼层休息平台宽度取值的差别。开敞式平面的楼梯间与封闭式平面的楼梯间，由于在能否借用走廊的宽度来解决通行要求问题上的不同，其楼层休息平台宽度的取值标准也不一样。以上四点问题，在楼梯设计中常被忽视，在这里集中提出来做分析和讨论，以期引起设计者的足够重视。为了使楼梯设计工作既快捷又合理，这里介绍一种设计方法，可以概括为“七步骤设计法”。七步骤设计法又可分为两个阶段，第一阶段为前四个步骤，主要是根据设计要求和以往的经验，事先确定（假定）一些楼梯的基本数据，为下一阶段的设计做准备工作；第二个阶段为后三个步骤，主要是在前四步设计的基础上，分别对楼梯间开间、进深、层高（通行净高）三个方向的布置进行验算，以检验第一阶段所假定的基本数据是否合理。验算结果合理，楼梯设计就此结束；如果验算结果不合理，就要重新调整前面所假定的基本数据，再按同样的设计步骤进行验算，直到出现合理的结果为止。2楼梯设计实例一某砖混结构多层教学楼，开敞式平面的楼梯间，其平面如 图 2-6 所示。楼梯间的开间轴线尺寸为 3600mm，进深轴线尺寸为 6000mm，层高尺寸 3600mm，室内外高差450mm，楼梯间需设置疏散外门。楼梯间外墙厚 360mm，内墙厚 240mm，轴线内侧墙厚均为 120mm。走廊轴线宽 2400mm。试设计此楼梯。下面就以实例一为例，按七步骤设计法进行设计。（1）确定（假定）楼梯段踏步尺寸 b 和 h由于本例为教学楼，属于公共建筑，楼梯段的坡度不宜取得过大，参照表 2-2 中的学校建筑类型的数据，取踏面宽 b=300mm，踢面高 h=150mm。此时，h/b=150/300=1/21/2 即为楼梯段的坡度，换算成角度即为 2634，是一个较为适宜的楼梯段坡度值。 （2）计算每楼层的踏步数 N根据已知层高的条件和前已确定的踢面高尺寸，每楼层的踏步数 N 为N= H/h=3600/150=24（步）（3）确定楼梯的平面形式，并计算每跑楼梯段的踏步数 n本例采用双跑平行式的楼梯平面形式。因此，每跑楼梯段的踏步数 n 为n=N/2=24/2=12（步）每跑楼梯段 12 步踏步，少于 18 步，大于 3 步，符合基本要求。（4）计算楼梯间平面净尺寸根据所列的已知条件，参照图 2-6 的平面尺寸关系，可以得到如下开间方向的平面净尺寸：3600-120 2=3360mm进深方向的平面净尺寸：6000-120+120=6000mm （5）开间方向的验算在楼梯间平面的开间方向净尺寸的范围之内，应布置两个等宽度的楼梯段和一个梯井，现取梯井宽度 B1=160mm，则楼梯段的宽度尺寸 B 为B=（3360-160）/2=1600mm楼梯段宽度 1600mm 满足公共建筑楼梯段最小宽度限制的要求。3（6）通行净高的验算如前所述，楼梯间内通行净高的验算，应重点检验首层中间休息平台处是否满足要求。按半层高度计算，首层中间休息平台的标高为 1.800m，考虑平台梁的结构高度（平台梁高取 350mm，是按其跨度的 1/10 左右并依据模数要求确定）后，平台梁下部的净空高度只有 1.450m。这显然不能满足基本的通行要求。首先考虑利用现有的室内外高差，在室外保留 100mm 高的一步台阶，其余 350mm 设成两步台阶移入室内，这样，平台梁下部的净空高度达到 1.450+0.350=1.800m。再考虑将首层高度内的两跑楼梯段做踏步数的调整，将原来的 12+12 步调整为 14+10步，第一跑增加的两步踏步使平台梁底的标高又增加了 1502=300mm，平台梁下部的通行净高达到 1.800+0.300=2.100m，大于 2.000m 的通行净高标准。将以上设计结果列成计算式，则有15014+1752-350=2100mm式中等号前的第一项 15014 为第一跑楼梯段的垂直高度；第二项 1752 为台阶从室外移入室内后所增加的净空高度；第三项 350 为应扣除的平台梁结构高度。 为检验首层中间休息平台提高后，二层中间休息平台下部的通行净高是否满足要求，可采用上述同样的分析方法，列出如下计算式15012+15010-350=2950mm计算结果表明，其通行净高仍满足要求。（7）进深方向的验算在楼梯间平面的进深方向净尺寸的范围之内，应布置一个中间休息平台（宽度） 、一个楼梯段（水平投影长度）和一个楼层休息平台（宽度） 。前述设计结果已形成了三种楼梯段长度，即 14 步、12 步、10 步三种情况，如果取最长的 14 步楼梯段进行验算，其余两种情况将不成问题。考虑中间休息平台处临空扶手由于构造关系会深入平台宽度方向一定的距离等因素，这里取中间休息平台宽度 D=1800mm，略大于楼梯段的宽度 B=1600mm，则楼层休息平台的宽度 D1 可以由下式计算得出 D1=6000-300（14-1）-1800=300mm式中两个等号之间的第一项 6000 为楼梯间平面进深净尺寸；第二项 300（14-1）为 14步楼梯段的水平投影长度，之所以采用（n-1）的关系进行计算，是由平台与楼梯段的投影关系决定的；第三项 1800 为中间休息平台的宽度。计算结果表明，楼层休息平台的宽度为 300mm，可以起到与走廊通道之间一定的缓冲作用。不难算出，当楼梯段的长度为 12 步和 10 步长时，其楼层休息平台处的缓冲宽度分别为 300+（3002）=900mm 和 300+（3004）=1500mm 。至此，楼梯间开间、进深方向及通行净高的验算结果全部合格，楼梯设计完成。图 2-7 所示为本例设计结果的平面图和剖面图。4楼梯设计实例二某单元式六层砖混结构住宅楼，封闭式楼梯间平面。开间轴线尺寸为 2700mm，进深轴线尺寸为 5100mm，层高尺寸为 2700mm，室内外高差为 800mm，楼梯间首层设疏散外门。楼梯间外墙厚 360mm，内墙厚 240mm，轴线内侧墙厚均为 120mm。试设计此楼梯。图 2-8 为该住宅楼楼梯间平面示意图。本例楼梯设计与实例一相比较，有两个明显的变化，一是本例为住宅楼，属居住建筑，实例一为教学楼，属公共建筑，两者在选择楼梯段的坡度时应该有所区别；二是本例楼梯间为封闭式平面，实例一为开敞式平面，两者这个差别会在楼梯设计的具体处理上有所不同。以上两点首先提出来，以期引起重视。下面，仍采用七步骤设计法来做具体的设计。 （1）确定（假定）楼梯段踏步尺寸 b、h参照表 2-2 中的住宅建筑类型的数据，取踏面宽 b=280mm，踢面高 h=170mm。此时 h/b= 170/280=0.607 此坡度值换算成角度即为 3116，对于居住建筑的楼梯段来说，是一个比较适宜的坡度值。（2）计算每楼层的踏步数 N N=2700/170=15.88（步）由于楼梯段的踏步数必须是整数值，否则，会出现每个踏步踢面高 h 不等值的不合理现象，因此，取每楼层的踏步数 N=16 步，并依此重新计算踢面高 h的数值以及楼梯段的坡度值。计算结果如下 h=H/N=2700/16=168.75mm h/b=168.75/280=0.603此坡度值换算成角度即为 3105，仍在合理值范围之内。（3）确定楼梯的平面形式，并计算每跑楼梯段的踏步数 n本例仍采用双跑平行式的楼梯平面形式。因此，每跑楼梯段的踏步数 n 为n=N/2=16/2=8（步）每跑楼梯段 8 步踏步，少于 18 步，大于 3 步，符合基本要求。（4）计算楼梯间平面净尺寸根据所列的已知条件，参照图 2-8 的平面尺寸关系，可以得到如下：开间方向的平面净尺寸： 2700-1202=2460mm； 进深方向的平面净尺寸： 5100-1202=4860mm。请注意本例与实例一在计算进深方向的平面净尺寸时有什么不同之处。（5）开间方向的验算取梯井宽度 B1=60mm，则楼梯段的宽度尺寸 B 为B=（2460-60）/2=1200mm楼梯段 1200mm 的宽度满足居住建筑楼梯段最小宽度限制的要求。（6）通行净高的验算5根据所列的已知条件，按半层高度计算，首届中间休息平台的标高为 1.350m，考虑平台梁的结构高度 220mm（按其跨度的 1/12 左右并依据模数要求确定）后，平台梁下部的通行净高只有 1.130m。为满足通行净高 2.000m 的要求，首先将室外部分台阶移入室内，即在室外保留 100mm 高的一步台阶，其余 700mm 设成四步台阶并移入室内，这样，平台梁下部的通行净高达到 1.130+0.700=1.830m。再将首层高度内的两跑楼梯段的踏步数由来原的 8+8 步调整为 9+7 步，第一跑楼梯段增加的一步踏步使平台梁下部的通行净高又增加了 0.170m，达到 1.830+0.170=2.000m，符合通行净高的标准。将以上设计结果列成计算式，则有168.759+1754-220=1998.752000mm对二层中间休息平台下部的通行净高的验算式列出如下168.758+168.757-220=2311.25mm计算结果表明，该处的通行净高仍满足要求。（7）进深方向的验算考虑到住宅楼建筑的楼梯通行宽度较窄，楼梯休息平台处搬运家具转弯等因素的需要，取中间休息平台的宽度 D=1350mm，略大于楼梯段的宽度 B=1200mm，则三种不同长度的楼梯段（9 步、8 步、7 步）在楼层休息平台处的通行宽度 D1 可由下列计算式分别得出首层平台处（9 步楼梯段）： D1=4860-280（9-1 ）-1350=1270mm ；二层及以上各层楼层平台处（8 步楼梯段）： D1=4860-280（8-1 ）-1350=1550mm ；二层楼层平台处（7 步楼梯段）： D1=4860-280（7-1）-1350=1830mm。以上三种情况的计算结果表明，楼层休息平台的通行宽度（计算结果最小值为1270mm）既满足不小于楼梯段通行宽度的要求，又能满足此处宽度为 1000mm 的住户门及门两侧 120mm 长的门垛和一定的缓冲距离的设置的需要。以上全部验算结果均符合要求，楼梯设计完成。 图 2-9 所示为本例设计结果的平面图和剖面图6楼梯设计实例三某多层砖混结构办公楼，开敞式楼梯间平面，其平面如 图 2-10 所示。楼梯间的开间轴线尺寸为 5400mm，进深轴线尺寸为 5400mm，层高尺寸为 3600mm，楼梯间不设疏散外门。楼梯间外墙厚 360mm，内墙厚 240mm，轴线内侧墙厚均为 120mm。走廊轴线宽2100mm。试设计此楼梯。本例的条件规定不设置疏散外门，因此，不存在首层中间休息平台下部的通行净高问题。我们仍然可以采用七步骤设计法来进行设计，只是其中的第六步骤“通行净高的验算”可以省略掉了。（1）确定(假定)楼梯段踏步尺寸 b、h。参照表 2-2 中的办公楼建筑类型的数据，取踏面宽 b=300mm，踢面高 h=150mm。此时，楼梯段的坡度为 1:2，角度为 2634，符合办公楼建筑的要求。（2）计算每楼层的踏步数 N N= H/h=3600/150=24（步）（3）确定楼梯的平面形式，并计算每跑楼梯段的踏步数 n根据本例条件所给定的楼梯间平面形状，比较适宜的楼梯平面形式有三跑楼梯或双分平行式楼梯。本例采用三跑楼梯的平面形式进行设计。如何来划分三跑楼梯段的踏步数呢？根据第二步的计算结果，每一楼层的踏步数为 24 步，从表面上看，三跑楼梯段可以按等长跑进行划分，即每跑 8 步，这样处理最为简单。当然，也可以按不等长跑来划分，但是，长跑、短跑如何确定，每跑步数如何分配，这些问题的选择确定以什么来做标准呢？我们来做一个简单的分析，根据三跑楼梯的平面形状来看，如果第二跑楼梯段采用相对较少的踏步步数的话，梯井所占的面积比例就会比较小，在楼梯间平面面积已经确定的前提下，就会得到更多的实用交通面积，也就是说，楼梯段和休息平台可以得到更宽的通行宽度，这样的结果显然更加经济合理。因此，初步确定三跑楼梯段按 10+4+10（步）来划分，各跑的步数也符合每跑楼梯段踏步步数应在 318 步的范围之内这一标准要求。（4）计算楼梯间平面净尺寸根据所列的已知条件，参照 图 2-10 的平面尺寸关系，可以得到如下开间方向的平面净尺寸： 5400-12025160mm； 进深方向的平面净尺寸： 5400-120+120=5400mm。（5）开间方向的验算对于三跑楼梯的设计来说，开间方向的验算，仍然可以采用先确定梯井宽度，进而再求出楼梯段宽度的方法来进行。但是，与双跑平行式楼梯设计不同的是，三跑楼梯的梯井宽度 B1 实际上就是第二跑楼梯段的水平投影长度，因此有 B1=300（4-1）=900mm ；则第一跑和第三跑楼梯段的宽度尺寸 B 为 B=（5160-900）/2=2130mm；显然，2130mm的楼梯段宽度尺寸是满足办公楼建筑楼梯段最小宽度限制的要求的。（6）通行净高的验算7如前所述，此一步验算已经不必要了。（7）进深方向的验算与双跑平行式楼梯设计一样的是，仍然先来确定中间休息平台的通行宽度。对于三跑楼梯来说，有两个相同大小的中间休息平台，而且，中间休息平台的通行宽度 D 实际上就是第二跑楼梯段的通行宽度，也就是第一跑和第三跑楼梯段的通行宽度 B。因此，取中间休息平台的宽度 D=B=2130mm，则楼层休息平台的宽度 D1 可以由下式计算得出D1=5400-300（10-1）-2130=570mm楼层休息平台 570mm 的宽度是可以满足缓冲距离的要求的。以上全部验算结果均符合要求，楼梯设计完成。 图 2-11 所示为根据本例设计结果而绘制的平面图和剖面图。前面我们提到，根据实例三的具体条件，该楼梯也可以采用双分平行式的平面形式进行设计。下面，我们将按这种楼梯平面形式做一次设计，以期对两种不同平面形式的设计结果做一下比较。（1） 、 （2）两步的内容同前，不再重复。（3）楼梯平面形式已定，计算每跑楼梯段的踏步数 n双分平行式的楼梯平面，实际上可以看做是两部大小相同的双跑平行式的楼梯，以中间对称的形式组合在一起而形成的结果。因此，其设计过程与双跑平行式的楼梯有很多相近的地方，每跑楼梯段的踏步数 n 为n=N/2=24/2=12（步）（4）的内容同前，不再重复。（5）开间方向的验算在双分平行式的楼梯平面中，有两个梯井，且中间主跑楼梯段的通行宽度，一般应与两个副跑楼梯段通行宽度的和相等。现取每个梯井宽度 B1=180mm，则有主跑楼梯段的通行宽度：B=5160-（1802）/2=2400mm副跑楼梯段的通行宽度：B=B/2=2400/2=1200mm这一计算结果可以满足楼梯段至少两股人流通行的基本要求。（6）通行净空不必验算。（7）进深方向的验算在双分平行式的楼梯平面中，中间休息平台的通行宽度只要与副跑楼梯段的通行宽度做比较就可以了。本例取中间休息平台的宽度 D=1500mm，大于副跑楼梯段的通行宽度B=1200mm 。则楼层休息平台的宽度 D1 可以由下式计算得出 D1=5400-300（12-1 ）-1500=600mm楼层休息平台 600mm 的宽度，完全可以满足其与走廊通道之间缓冲距离的要求。以上全部验算结果均符合要求，楼梯设计完成。8图 2-12 所示为根据以上设计结果而绘制的平面图和剖面图。比较以实例三的条件所做的两种方案的楼梯设计结果可以发现，两者的主要差别在于，在楼梯间平面面积相同的条件下，第二方案比第一方案获得了更多的通行和疏散所需的宽度（2400:2130） 。两者有如此差别的原因，显然是由于第二方案减少了梯井投影面积的结果。当然，在选择楼梯的平面形式的时候，要考虑的影响因素还有很多，设计者应该在做好全面、综合分析的基础上决定取舍。楼梯的设计是一个比较复杂的工作。通过以上各个楼梯实例的设计，我们介绍了一些在楼梯设计中解决各种问题的具体办法，这些当然不是各类问题解决办法的全部。例如，在解决首层中间休息平台下部通行净高不足的问题时，我们提出了将室外台阶移入室内以及调整首层高度内各楼梯段踏步数划分两种办法。实际上，在南方地区的住宅建筑中，常采用一种将首层两跑楼梯段改成一个直跑楼梯段的办法，由室外直接上到二楼，由于改直跑而取消了中间休息平台，所以也就不存在首层中间休息平台下部的通行净高问题了。首层楼梯段改成一跑直跑的形式后，因梯段太长，需延伸至室外，不利于楼梯间的保温要求，因而在北方地区采用这种办法的比较少见。设计者应该在不断的设计实践中，发掘和创造出更多更好的解决各类问题的办法。由于篇幅的限制，我们的例题只涉及了一般两跑和三跑形式的楼梯设计问题。对于其他各种平面形式或者空间更为复杂的楼梯的设计问题，采用以上介绍的七步骤设计法进行设计，均能全面、快捷、合理地得到解决。9楼梯设计作业某单元式六层砖混结构住宅楼，封闭式楼梯间平面。开间轴线尺寸为 2700mm，进深轴线尺寸为 5100mm，层高尺寸为 2800mm，室内外高差为 800mm，楼梯间首层设疏散外门。楼梯间外墙厚360mm，内墙厚 240mm，轴线内 侧墙厚均为 120mm。试设计此楼梯（要求写出楼梯的设计步骤并绘制楼梯平面图和剖面图） 。下图为该住宅楼楼梯间平面示意图。某住宅楼梯平面图10任务书题目 2：楼梯构造设计一、 目的要求通过本设计掌握：楼梯布置的基本原则；楼梯的组成及承重结构布置方案；楼梯的细部连接构造方式； 楼梯的装修特点及基本方式。二、 设计条件1.某单元式六层砖混结构住宅楼，封闭式楼梯间平面。开间轴线尺寸为2700mm，进深轴线尺寸为 5100mm，层高尺寸为 2800mm，室内外高差为800mm，楼梯间首层设疏散外门。楼梯间外墙厚 360mm，内墙厚 240mm，轴线内侧墙厚均为 120mm。试设计此楼梯。下图为该