2.5楼梯设计.doc

2.5 楼梯设计楼梯是多层及高层建筑的竖向通道，是房屋的重要组成部分。楼梯的结构形式按施工方法可分为整体式和装配式；按结构的受力状态可分为板式和梁式，在一些公共建筑中有时也用剪刀式和螺旋式楼梯。其中前者为平面受力体系(图2.49)，后者属空间受力体系(图2.50)。图2.49 板式和梁式楼梯图2.50 螺旋式和剪刀式楼梯2.5.1现浇板式楼梯的设计与构造板式楼梯由梯段板、平台板和平台梁组成，当梯段板水平方向的跨度小于3.03.3m、活荷载较小时，宜采用板式楼梯。1.梯段板板式楼梯的梯段板是一块有踏步的斜板，与平台梁、平台板为一整体结构，为简化计算，通常将梯段板和平台板分开，近似按简支单向板计算，板端支承于上下平台梁上，最下部的梯段板可支承在地梁或基础上。板跨取平台梁中心至中心的斜长。斜板的厚度一般取梯段水平方向跨度的左右。梯段板计算时可取1m宽板带作为结构及荷载计算单元，荷载包括板面均布活荷载和恒荷载。恒荷载包括踏步与斜板自重等，沿斜板的倾斜方向分布，活荷载是沿水平方向均匀分布的。计算时一般将恒荷载也换算成沿水平方向均匀分布，计算简图如图2.51所示。图2.51 板式楼梯计算间图 图2.52板式楼梯配筋示意图考虑到梯段斜板与平台梁为整体连接，平台梁对梯段斜板有弹性约束作用，可以减小梯段板的跨中弯矩，计算时梯段板跨中最大弯矩近似取： (2.23)式中：g、q作用于梯段板上沿水平投影方向的均布竖向恒荷载、活荷载设计值；梯段板沿水平方向的计算跨度。梯段板按矩形截面计算，截面的计算高度h应取垂直斜板的最小高度。梯段斜板中受力钢筋按跨中弯矩计算求得，其配筋可以采用分离式或弯起式，采用弯起式配筋时，一半钢筋伸入支座，一半钢筋在靠近支座处弯起作为支座负弯矩钢筋，其弯起位置如图2.52所示。采用分离式配筋时，考虑到梯段板和支座连接处的整体性，为防止该处表面开裂，一般在斜板上部靠近支座处配置适量的负弯矩钢筋，钢筋用量可取跨中截面配筋的1/2，伸出支座长度不小于，为斜板水平方向计算跨度。在垂直于受力钢筋方向配置分布钢筋，每个踏步下不少于16，如图2.52所示。梯段板和一般板计算一样，可不必进行斜截面抗剪承载力验算。简支斜板产生的轴向力很小，一般设计时可不考虑。2.平台板平台板一边支承于平台梁、一边或三边支承于墙上或四边均与梁整浇。平台板可按单向板或双向板进行内力和配筋计算，并满足相应的构造要求。3.平台梁平台梁两端一般支承在楼梯间的承重墙或短柱上，承受平台板、梯段斜板传来的均布荷载以及平台梁的自重，一般可按简支梁进行内力计算。配筋计算时截面按倒L形截面计算，不考虑梯段板参与工作。平台梁截面高度一般取，为平台梁的计算跨度，且应满足梯段板的搁置要求。其他计算和构造要求与一般受弯构件相同。2.5.2现浇梁式楼梯的设计与构造梁式楼梯由踏步板、梯段斜梁、平台板和平台梁组成。当梯段板的水平方向跨度大于3.03.3m或活荷载较大时，宜采用梁式楼梯。1.踏步板梁式楼梯的踏步板支承于两侧的斜梁上，为了便于施工和保证墙体结构的安全，不得将踏步板一端搁置在楼梯间承重墙体上。计算时，一般取一个踏步作为计算单元，按两端简支单向板计算，如图2.53所示，其截面为梯形。板的折算高度h近似按照梯形截面的平均高度取用，即取。踏步板厚t度一般取3050mm。踏步板的配筋按照计算确定，但每踏步不少于28钢筋。钢筋布置在踏步下面的斜板中，板斜向的分布筋不少于8250。2.梯段斜梁梯段斜梁两端支承在平台梁上，承受踏步板传来的荷载和斜梁自重。踏步板传来的活荷载是沿水平方向均匀分布的，踏步板传来的恒荷载也近似认为沿水平方向均匀分布；斜梁自重及抹灰是沿斜向均匀分布的，为计算方便将沿斜向分布的恒载化为沿水平向均匀分布。由于斜梁的受弯线刚度远大于平台梁的受扭线刚度，所以梯段斜梁可简化为两端简支梁计算，则：跨中截面最大正弯矩： （2.24）支座截面最大剪力： （2.25）式中：g、q作用于梯段斜梁上的沿水平投影方向均布竖向恒荷载和活荷载的设计值；、梯段斜梁沿水平方向的计算跨度和净跨度。梯段斜梁与水平方向的夹角。根据计算出的弯矩、剪力，确定梯段斜梁的纵向受力钢筋和箍筋，斜梁可按倒L形截面计算，截面翼缘仅考虑踏步下的斜板部分。斜梁轴力影响较小，可不考虑。考虑到平台梁对斜梁两端的约束作用，斜梁上部应按构造设置承受负弯矩作用的钢筋，钢筋数量不应小于跨中截面纵向受力钢筋截面面积的1/4。钢筋在支座处的锚固长度应满足受拉钢筋锚固长度的要求，其他构造要求与一般梁相同，如图2.54所示。 图2.53 梁式楼梯踏步计算简图及梯段配筋示意图 图2.54梁式楼梯梯梁配筋构造图3.平台梁和平台板梁式楼梯的平台梁承受梯段斜梁传来的集中荷载、自重和平台板传来的荷载，计算简图和构造要求同板式楼梯的平台梁。梁式楼梯平台板的计算同板式楼梯的平台板。2.5.3折线形楼梯的设计与构造为满足楼梯下净高的要求，在房屋中有时会采用折线形楼梯，如图2.55所示。折线形楼梯斜梁或斜板的计算与普通梁式、板式楼梯一样，将斜梯段上的荷载换算成沿水平长度方向分布的荷载，然后再按简支梁计算和的值。设计折线形楼梯应注意几个构造问题：1.折线形梯段板水平段的厚度与梯段斜板相同。2.梯段折板折角处内折角的钢筋不能沿板底弯折，否则受拉的纵向钢筋将产生较大的向外合力，使该处混凝土保护层脱落，故该处钢筋应断开后自行锚固，如图2.56所示。 3.折线形梁式楼梯的梯段梁在内折角弯折处的受拉纵向钢筋应分开配置，并各自满足锚固长度，同时还应在该处增设附加箍筋。图2.55 折线形板式楼梯计算间图 图2.56折线形板式楼梯折角处构造2.5.4楼梯设计实例1.某现浇整体板式楼梯如图2.57所示，楼梯踏步高150mm、宽300mm。楼面面层为20mm厚水泥砂浆抹面，板底为20mm厚混合砂浆抹灰。楼梯混凝土强度等级为C25级，板和梁中箍筋采用HPB300级，梁纵向受力钢筋采用HRB335级。楼梯上均布活荷载标准值为2.5kN/m2。试设计该楼梯。1）梯段板设计图2.57 楼梯结构布置梯段板倾斜角，根据踏步高150mm，宽300mm。 取1m宽板带进行计算。根据，板厚取。恒荷载 20mm厚水泥砂浆面层 踏步重 混凝土斜板 板底抹灰 恒荷载标准值 活荷载标准值 由可变荷载效应控制的组合： 由永久荷载效应控制的组合： 取较大值，即计算 跨中弯矩 有效高度。则选配10140（）分布钢筋选用8300。2）平台板设计取1m宽板带进行计算按构造要求，取平台板厚平台梁截面尺寸：PTL1为200350mm，PTL2为150200mm恒荷载标准值20mm厚水泥砂浆面层 平台板 板底抹灰 恒荷载标准值 活荷载标准值 由可变荷载效应控制的组合： 由永久荷载效应控制的组合： 取较大值，即计算计算跨度：跨中弯矩 有效高度。则选配6200（）梯段板和平台板的配筋图见图2.58。图2.58梯段板、平台板配筋图平台梁（PTL1）设计梁的计算跨