后設(shè)鋼樓梯常用做法

田寶其 章 震

常州某綜合樓位于武青北路南側(cè)臨街，南北朝向，地下 1層，地上 7層 ～11層，1層計(jì) 11間，開間(東西向柱距)為 6.25m～7.60m不等，進(jìn)深(南北向柱距)為 7.00m+6.00 m，2層結(jié)構(gòu)部分向北外挑 1.40m，1.80m，3層及 3層以上結(jié)構(gòu)向南外挑 1.80m、向北外挑 1.40m或 1.80m，現(xiàn)澆混凝土框架承重，現(xiàn)澆混凝土梁、板樓(屋)蓋。該樓原設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C35;圓鋼型號(hào)HPB 235，螺紋鋼型號(hào)為 HPB335，第 1層層高為 4.45m，第 2層 ～第 3層層高均為 4.20m，第 4層 ～第 7層層高均為 3.40m，建造于 1997年。

現(xiàn)委托人使用上述房屋 1層 ～7層范圍開設(shè)酒店(賓館)，為滿足消防要求和保障公共場(chǎng)所房屋的使用安全，故需增設(shè) 1層 ～7層消防樓梯及對(duì)房屋原結(jié)構(gòu)相關(guān)部位構(gòu)件進(jìn)行加固處理。

1 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

該樓 4層及 4層以上混凝土柱截面減小、層高亦降低，結(jié)合房屋現(xiàn)場(chǎng)狀況，擬將圖 1～圖 4中陰影部分的鋼筋混凝土樓板拆除，并在其相應(yīng)部位增設(shè) 1層 ～7層鋼結(jié)構(gòu)消防樓梯。欲按圖 5～圖 8設(shè)計(jì)鋼樓梯，則需將標(biāo)高為 4.45m，8.65m，12.85m，16.25m，19.65m，23.05m，板厚為 120mm的第 2層 ～第 7層樓板切割拆除。由于原結(jié)構(gòu)沒有預(yù)埋金屬鋼板，新建鋼樓梯鋼梁、柱無法與原鋼筋混凝土樓板切割邊連接。委托人要求工期較緊(施工期室外氣溫 0℃～10℃)，30個(gè)施工日內(nèi)必須完成后設(shè)鋼樓梯的任務(wù)并交付使用。如采取普通混凝土施工，有 6層樓梯需要現(xiàn)場(chǎng)澆筑，同時(shí)澆筑難度較大，分段施工，時(shí)間緊迫，混凝土的抗壓強(qiáng)度是達(dá)不到設(shè)計(jì)的軸心抗壓強(qiáng)度等級(jí)，即用通常混凝土結(jié)構(gòu)在 30 d時(shí)間內(nèi)建造消防樓梯的方案行不通，必須尋求新的設(shè)計(jì)思路。

2 框架結(jié)構(gòu)受力分析計(jì)算

根據(jù)該綜合樓原設(shè)計(jì)圖施工要求與技術(shù)參數(shù)，采用 PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)原結(jié)構(gòu)建模，分別對(duì)房屋結(jié)構(gòu)改造前后(切除局部樓面現(xiàn)澆板，增設(shè)樓梯前后)的混凝土柱、梁、板的內(nèi)力進(jìn)行分析計(jì)算與復(fù)核。得出結(jié)論:利用原混凝土結(jié)構(gòu)增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)樓梯僅需要對(duì)開孔部位原現(xiàn)澆混凝土板采取加固措施。

3 加固改造設(shè)計(jì)方案

根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計(jì)算與房屋實(shí)際狀況(樓層層高)，決定采用增加鋼柱、鋼梁制作鋼結(jié)構(gòu)樓梯和對(duì)開孔部位原現(xiàn)澆混凝土板底采用鋼梁予以加固。

具體加固改造技術(shù)措施如下。

3.1 擬拆除原現(xiàn)澆混凝土樓板

擬機(jī)械拆除圖 1～圖 4中陰影部分現(xiàn)澆混凝土板，形成新的孔洞，并在其相應(yīng)位置增設(shè) 1層～7層的鋼結(jié)構(gòu)樓梯。

3.2 增設(shè)鋼柱、鋼梁及鋼樓梯

鋼梁加固設(shè)計(jì)計(jì)算。

加固鋼梁平面位置如圖9～圖 12所示。

2)樓梯鋼梁計(jì)算(跨度 4.0 m，簡(jiǎn)支考慮，分擔(dān)荷載寬度0.60m)。

，滿足要求 。

3)樓梯平臺(tái)處橫梁(選用[16a復(fù)核)。

4)樓層加固處鋼梁計(jì)算([28b鋼梁)(見圖 13)。

其中，q1為現(xiàn)澆混凝土樓面荷載，估取 7.0 kN/m2，分布寬度1.0m;q2為樓梯后設(shè)隔墻自重，取 7.68 kN/m;P1，P2均為后設(shè)鋼柱 GZ傳來的樓梯荷載，取 8.04×2=16.08 kN;P3為 GL1傳來的荷載，取 7.68×(4.3/2)=16.51 kN。

5)鋼柱 GZ。

考慮施工方便，滿足正常使用要求，經(jīng)復(fù)核，選取[16a為后設(shè)GZ，焊接于后設(shè)樓層加固處鋼梁[28b。

3.3 后設(shè)鋼梁與原結(jié)構(gòu)混凝土梁連接

采用化學(xué)螺栓，強(qiáng)度為 5.8級(jí)。大樣圖如圖 14所示。

4 鋼樓梯安裝

在節(jié)點(diǎn)①處的原混凝土梁上的對(duì)應(yīng)混凝土部位每處各鉆6孔，種植 6根 φ16化學(xué)錨栓;在每塊鋼板上各鉆 6孔，將鋼板上的孔與化學(xué)螺栓對(duì)準(zhǔn)后把鋼板套在螺栓上用螺絲帽壓絲桿夾緊鋼板;再將鋼樓梯的后設(shè)鋼梁、鋼柱GZ與主鋼梁焊接牢固，這樣鋼樓梯的基本框架也就形成。

5 結(jié)語

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)房屋改造，由于混凝土存在自重大，施工周期長(zhǎng)等不利縮短工期的特點(diǎn)，在實(shí)際工程中適當(dāng)運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。本案中，對(duì)于原混凝土結(jié)構(gòu)的房屋，改變建筑原有使用功能，增設(shè)了鋼結(jié)構(gòu)樓梯。在對(duì)原有房屋裝飾裝修的同時(shí)，同步建造鋼樓梯是可行的，且取得了委托人滿意的效果。完成上述鋼樓梯的實(shí)際持續(xù)時(shí)間只用了 25 d，節(jié)約合同工期 5 d，施工過程中，化學(xué)錨栓植入原混凝土梁內(nèi)大于 15 d，由 24 h錨栓錨固拉拔承載力現(xiàn)場(chǎng)非破壞性檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)可知，在非破壞性檢驗(yàn)荷載下混凝土基材無裂縫，錨栓無滑移等宏觀裂損現(xiàn)象，所檢項(xiàng)目合格。該鋼樓梯已正常使用一年，回訪過程中，未發(fā)現(xiàn)房屋上部主要承重構(gòu)件有異常跡象。

[1] GB 50009-2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[2] GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] JGJ 145-2004，混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程[S].