板式楼梯的标准化设计.doc

板式楼梯的标准化设计摘要：鉴于目前楼梯设计中随意性太强、配筋过分放大则造成浪费，配筋量不满足使用要求则造成不安全，本文对于板式楼梯构件梯段板的厚度取值及相应的配筋进行分析。通过对相关工程板式楼梯梯段板的板厚和配筋的归并总结发现，对于不同工程项目相同梯段板长的板厚及配筋取值各不相同。本文在考虑荷载长期效应组合的基础上，运用弹性内力分析方法，对板式楼梯的梯段板进行强度和裂缝计算，给出各梯段板长的合理板厚及配筋的建议取值。并建议四面简支时单向及双向平台板允许跨长的取值建议范围。关键词：板式楼梯；梯段板；平台板；板厚；裂缝1 前言楼梯是多层和高层建筑中必须的垂直交通设施，是楼房的重要构件之一。它不仅要有足够的通行能力和疏散能力，而且作为一个足够可靠的结构构件, 它必须同时满足强度和变形两方面的要求。板式楼梯的梯段板是一个典型的受弯构件, 但由于梯段板跨长与其上部荷载不成垂直关系, 所以其变形不等同于一般的受弯构件。在实际设计中对于梯段板的厚度取值按常规控制为1/30梯段长，挠度不是控制点，设计者对于梯段板的厚度取值和配筋选用的随意性过大，并未认真比较，从而使配筋过大造成浪费或者配筋不足而不能满足使用要求造成不安全。本文通过分析和计算进一步讨论了此问题, 得出了比较客观的建议, 以供教学和设计参考。2 现状通过对本公司的相关工程进行总结归纳发现，对于相同跨度、相同荷载情况下的梯段板以及平台板的板厚取值及配筋各不相同，如表1、表2所示。表1 相关工程板式楼梯梯段板的板厚取值及配筋梯段板跨度（mm）高度（mm）板厚（mm）实际配筋 4760288017012100 4760285017012100 4760270017012100 3900262714012100 3000170012010120 3640210013010100 3300230813012120 2800165013010100* 2800165010010150* 280016921208100 2800165010010150 2700160012010150 2400135010010150 2240160010010150* 2240135010010150* 2240139710010120 182013131008150 表2 相关工程板式楼梯平台板的板厚取值及配筋平台板短跨（mm）长跨（mm）板厚（mm）实际配筋平台板短跨（mm）长跨（mm）板厚（mm）实际配筋340048001208150225045001008200340045001208200216049001008200323045001208150215042001008200315042001208200215036001008200310048001208150210036001008200303035001008200212041001008200300049001208150207549001008200270049001008200205035001008200270049001208200205036001008200260049001008200202045001008200260045001008200199034001008200260038001008200182037001008200242037001008200182034001008200242034001008200179042001008200234037001008200176036001008200234034001008200175034001008200231042001008200170036001008200230045001008200150036001008200230046001008200146036001008200230048001008200通过对比可以发现，相同跨度、相同荷载的情况下，对于板式楼梯梯段板、平台板的板厚估算以及配筋情况不尽相同。板厚取值一致时，板跨相对较小的配筋反倒相对较大；板跨一致时，板厚取值相对较大的配筋反倒相对较小等情况屡见不鲜，可见设计者对于板厚的取值估算以及配筋的选择的随意性过大，或者导致钢筋的浪费或者不满足结构使用要求而造成不安全。因此，对于板式楼梯梯段板、平台板的板厚取值及配筋的统一对于实际设计工作、控制含钢量、节约造价等方面都有不可忽视的作用。3 计算方法对于不同工程项目，通过对板式楼梯不同跨度的梯段板、平台板进行强度计算和裂缝验算分析，针对于建筑常见的踏步高宽，分别计算出活荷载为2.5kN/m2、3.5kN/m2时各梯段板不同跨度的合理板厚及配筋的建议取值，具体计算方法示例见附录1，并自编计算程序见附录2。4 板式楼梯梯段板选用表板式楼梯的板型如表3所示，取编号参同图集11G101-2符号。表3 板式楼梯AT型BT型CT型DT型 A 活荷载为2.5KN/M时各跨长梯段板的板厚及配筋构件代号梯段长L（mm）梯段板厚（mm）踏步宽*高（mm*mm）恒荷载（kN/m2）活荷载（kN/m2）计算As （mm2）配筋（mm2）实配As （mm2）1-2182070260*159.45.9632.5206.982002511-2182070260*161.15.9962.5207.782002512-11820L260090260*1506.3592.5316.681403592-21820L260090260*159.46.5492.5323.581403592-31820L260090260*161.16.5842.5324.881403593-12600L2800100280*1506.5632.5326.481303873-22600L2800100280*1606.7622.5333.781303873-32600L2800100280*158.86.7382.5332.881303873-42600L2800100280*159.46.752.5333.281303874-12800L3000100300*1506.4922.537581204194-22800L3000100300*1606.6832.5383.1101804364-32800L3000100300*165.56.7892.5387.61018043653000L3600120300*165.57.362.54721015052363600L4200140280*159.47.92.5563.3101206547-14200L4420150260*1508.0912.5584.5101206547-24200L4420150260*161.58.3582.5599.61217066584420L4480150280*158.88.1752.5606.41217066594480L4500150300*165.58.2172.5614.712160707 B 活荷载为3.5KN/M时各跨长梯段板的板厚及配筋构件代号梯段长L（mm）梯段板厚（mm）踏步宽*高（mm*mm）恒荷载（kN/m2）活荷载（kN/m2）计算As （mm2）配筋（mm2）实配As （mm2）1-1182070260*159.45.9633.5235.981902651-2182070260*161.15.9963.5236.781902652-11820L260090260*1506.3593.5359.481204192-21820L260090260*159.46.5493.5366.481204192-31820L260090260*161.16.5843.5367.781204193-12600L2800100280*1506.5633.5369.281204193-22600L2800100280*1606.7623.5376.6101804363-32600L2800100280*158.86.7383.5375.7101804363-42600L2800100280*159.46.753.5376.1101804364-12800L3000100300*1506.4923.5492101405614-22800L3000100300*1606.6833.5433.3101604914-32800L3000100300*165.56.7893.5437.91016049153000L3600120300*165.57.363.5529.91013060463600L4200140280*159.47.93.5628.6121607077-14200L4420150260*1508.0913.5650.9121507547-24200L4420150260*161.58.3583.5666.21215075484420L4480150280*158.88.1753.5674.91215075494480L4500150300*165.58.2173.568412150754注：1、梯段长L为梯段板水平投影长度的计算跨度。 2、梯段板配筋方法见11G101-2，支座上部筋拉通与否，设计者可视单体具体情况自行决定。5 板式楼梯平台板选用表平台板按四面简支计算，活载取2.50kN/m2时，单向板及双向板在配筋8200范围内所容许的最大跨长及相应的板厚取值建议见表4、表5。表4 单向板时在配筋8200范围内所容许的最大跨长及相应的板厚取值构件代号跨长（mm）平台板板厚(mm)活荷载（kN/m2）单向板配筋（mm2）12400802.58200226501002.58200329001202.58200注：纵跨分布钢筋面积不宜小于横跨板底钢筋面积的15%，不宜小于该方向截面面积的0.15%，取二者中较大值。表5 双向板时在配筋8200范围内所容许的最大跨长及相应的板厚取值构件代号短跨长（mm）长跨长（mm）平台板板厚(mm)活荷载（kN/m2）短跨配筋（mm2）长跨配筋（mm2）127005300802.5820082002300059001002.5820082003330052001002.5820082004360056001202.582008200活载取3.50kN/m2时，单向板及双向板在配筋8200范围内所容许的最大跨长及相应的板厚取值建议见表6、表7。表6 单向板时在配筋8200范围内所容许的最大跨长及相应的板厚取值构件代号跨长（mm）平台板板厚(mm)活荷载（kN/m2）单向板配筋（mm2）12200803.58200224001003.58200326001203.58200注：纵跨分布钢筋面积不宜小于横跨板底钢筋面积的15%，不宜小于该方向截面面积的0.15%，取二者中较大值。表7 双向板时在配筋8200范围内所容许的最大跨长及相应的板厚取值构件代号短跨长（mm）长跨长（mm）平台板板厚(mm)活荷载（kN/m2）短跨配筋（mm2）长跨配筋（mm2）127004250803.5820082002280054001003.5820082003300048501003.5820082004330044501003.5820082005360048501203.5820082004 结论及建议1） 通过计算分析给出板式楼梯常见踏步高宽的不同跨长梯段板的板厚取值及配筋制表供设计选用。2） 对于平台板，给出在配筋8200范围内所容许的最大跨长及相应的板厚取值及配筋制表供设计选用。3） 本文计算方法比较准确，计算选值比较精确。4） 今后可进一步优化该选用表，可制成标准图集，如图1所示。 图1 例如AT-A-2-1即表示为AT型楼梯，活荷载为A表：2.5kN/m2，梯段板板跨在2-1栏1820mmL2600mm跨度范围内，板厚取90mm，踏步为260mm*150mm的楼梯。 附录1：计算示例 某公共建筑楼梯为现浇整体板式楼梯，楼梯踏步尺寸：，楼梯采用C30 fc=14.3混凝土，板采用HRB400 fy=360N/mm2钢筋，梁纵筋采用HRB400钢筋。楼梯上均布荷载标准值为2.5KN/m2。（1）梯段板设计梯段板数据板倾斜角为tan=150/280=0.535, =28.20,cos=0.881。取1m宽板带进行计算。确定板厚板厚要求，考虑梯段板与梯梁的搭接不是完全的固接，近似的取板厚h= ln/30=2520/30=84,板厚取h=100mm。荷载计算恒荷载：水磨石面层：（0.28+0.15）0.65/0.28=0.998KN/M2踏步重：1/20.280.15251/0.28=1.875KN/M2混凝土斜板： 250.1/0.881=2.838KN/M2板底抹灰： 170.02/0.881=0.386KN/M2栏杆： 0.4KN/M2恒荷载标准值：0.998+1.875+2.838+0.386+0.4=6.5KN/M2恒荷载设计值： 1.2*6.5=7.8KN/M2活荷载：活荷载标准值：2.5KN/M2活荷载设计值： 1.4*2.5=3.5KN/M2荷载总计：荷载设计值：g+q=11.3KN/M2内力计算考虑平台板对梯段板的约束作用，近似的取 M=（g+q）ln2 /10进行计算。跨中弯矩： M=（g+q）ln2 /10=11.32.522/10=7.18