建筑物中樓梯設(shè)計(jì)問(wèn)題的探討

【摘要】樓梯結(jié)構(gòu)作為重要的豎向逃生通道，具有安全疏通的性質(zhì)。在建筑物的正常使用過(guò)程中，樓梯也表現(xiàn)出較好的工作性能。但是，在很多地震發(fā)生時(shí)卻先于主體框架結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，沒(méi)有發(fā)揮其應(yīng)有的功能。甚至在很多已有的工程事例中，樓梯的損壞要比建筑物本身其他部位更嚴(yán)重。本文從對(duì)這些事例進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、總結(jié)、找到具體的原因，從樓梯的選材，施工措施、欄桿的設(shè)置等方面做出了探討。另外當(dāng)欄桿在擁擠荷載作用下應(yīng)做如何處理提出了一些建議和意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】樓梯結(jié)構(gòu)； 欄桿； 安全

1、前言

樓梯是重要的垂直交通工具，逃生工具。但在2008年的汶川大地震中，許許多多的樓梯間沒(méi)有起到挽救生命的作用，反而成了生命的終結(jié)地。樓梯的破壞會(huì)延誤人群的撤離及救援和搶救工作的開(kāi)展，從而導(dǎo)致嚴(yán)重后果，另外，在很多情況下，特別是中小學(xué)教學(xué)樓，在突發(fā)情況下，極易出現(xiàn)擁擠荷載，從而導(dǎo)致樓梯欄桿破壞，帶來(lái)極其嚴(yán)重的后果。本文對(duì)這方面問(wèn)題進(jìn)行了探討和總結(jié)。

2、樓梯破壞形態(tài)及原因分析

2.1 樓梯破壞形態(tài)及因素分析

（1）施工縫的處理。在樓梯施工縫的設(shè)置中，規(guī)范并沒(méi)有特別的規(guī)定，一般都是留在踏步板的三分之一處，但在實(shí)際產(chǎn)生的破壞中可以看到，往往產(chǎn)生破壞的就是在三分之一處，而不是所說(shuō)的梁柱節(jié)點(diǎn)處。另外，可能與施工縫設(shè)置中，夾渣沒(méi)有及時(shí)處理，而造成新舊混凝土結(jié)合面上強(qiáng)度極差，在豎向荷載作用下產(chǎn)生上下錯(cuò)動(dòng)。從而發(fā)生破壞。

（2）從所發(fā)地震的震害情況可以得出，當(dāng)中混凝土的配置并不是非常合理，可能與施工現(xiàn)場(chǎng)材料的控制，質(zhì)量的控制有關(guān)系。

（3）同時(shí)從破壞的樓梯結(jié)構(gòu)中很明顯的可以看到，選用鋼筋多數(shù)為冷軋鋼筋，這種鋼筋受拉性能并不好，塑性能力不強(qiáng)。所以建議推廣使用延性較好的鋼筋，例如HRB335級(jí)鋼筋和HRB400級(jí)鋼筋。

（4）在樓梯結(jié)構(gòu)中，樓梯欄桿并不屬于結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件，只是從美觀要求上，由建筑師指定的。但在很多工程實(shí)例中，特別是在突發(fā)情況下，出現(xiàn)擁擠人群的時(shí)候，欄桿同樣是作為一個(gè)受力構(gòu)件出現(xiàn)。很多結(jié)構(gòu)破壞中，特別是在擁擠荷載作用下，樓梯欄桿先于樓梯本身產(chǎn)生破壞。

2.2 主要解決方法

（1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度截面驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)考慮樓梯間參與結(jié)構(gòu)整體受力進(jìn)行設(shè)計(jì)；

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮樓梯構(gòu)件的復(fù)雜受力狀態(tài)，同時(shí)相應(yīng)加強(qiáng)延性構(gòu)造措施；

（3）建議采用可滑動(dòng)支座將踏步斜板與主體結(jié)構(gòu)脫開(kāi)，以減少地震作用效應(yīng)的影響。

（4）在特定的環(huán)境中，比如教學(xué)樓。在特定的荷載下，比如擁擠的人群荷載、地震作用下，將樓梯欄桿當(dāng)做受力構(gòu)件來(lái)設(shè)計(jì)。

2.3欄桿設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題探討

欄桿作為樓梯中裝飾性較強(qiáng)的構(gòu)件，同時(shí)也是梯段與平臺(tái)臨空一邊所設(shè)的安全設(shè)施，在設(shè)計(jì)中，只是把它當(dāng)做建筑設(shè)計(jì)，而并不是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的樓梯欄桿一般不需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。主要是按照規(guī)范中出發(fā)，僅僅從欄桿的高度、間距、材料強(qiáng)度等方面做了一些規(guī)定。

在規(guī)范的要求中，對(duì)于陽(yáng)臺(tái)、外廊、室內(nèi)樓梯、內(nèi)天井部分以及上人屋面、室外樓梯等等臨空處設(shè)置的樓梯欄桿或護(hù)欄，都應(yīng)該符合下列規(guī)定：

（1）在欄桿材料選擇中，應(yīng)選擇堅(jiān)固，耐久，的材料。同時(shí)要求，能承受荷載規(guī)范規(guī)定的水平荷載，例如：現(xiàn)有《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》里欄桿所承受的水平荷載（學(xué)校）為1kN/m。

（2）對(duì)欄桿高度的要求：低層和多層建筑中，欄桿高度不應(yīng)該低于1.05m；中高層、高層建筑中，欄桿高度不應(yīng)該低于1.10m；超高層建筑中，欄桿高度不應(yīng)低于1.2m。其中所測(cè)定的高度是指：從樓地面及屋面至欄桿扶手頂面的垂直高度。

（3）為保證安全，欄桿離樓面0.10m高度的范圍內(nèi)，不應(yīng)留有空隙。

（4）公共建筑中，特別是中小學(xué)及少年兒童活動(dòng)的場(chǎng)所，欄桿必須有防止攀爬的構(gòu)造。另外垂直桿件間之間的凈距不該超過(guò)0.11m。

3、樓梯欄桿問(wèn)題的探討

3.1 欄桿結(jié)構(gòu)模型的確定

在一些突發(fā)情況發(fā)生下，會(huì)產(chǎn)生很大的擁擠荷載，因此在教學(xué)樓設(shè)計(jì)中，除了滿足規(guī)范當(dāng)中高度的限值外，還應(yīng)考慮對(duì)欄桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。從欄桿的結(jié)構(gòu)類型，考慮結(jié)構(gòu)模型的相似性，可將它按照懸臂梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，從強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性上來(lái)考慮，進(jìn)一步保證其安全。

3.2、欄桿荷載的估算

根據(jù)建筑規(guī)范，教學(xué)樓中將樓梯的寬度一般設(shè)計(jì)成約1.5m，但是擁擠荷載的在現(xiàn)行的建筑荷載規(guī)范中還沒(méi)有規(guī)定，所以只能根據(jù)實(shí)際建筑的用途，從使用人群的尺寸、重量以及踏步寬度來(lái)確定。

例：現(xiàn)有一小學(xué)，計(jì)算其擁擠荷載。樓梯寬度1.5m，突發(fā)狀況下，每一級(jí)上會(huì)有四至五人，每米梯段上按4級(jí)樓梯計(jì)算，平均每人按30kg計(jì)算。擁擠荷載大約在5KN左右。將擁擠荷載加載在模型中即可。

4、結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的樓梯破壞情況進(jìn)行總結(jié)，找出其破壞的原因。其次，特別對(duì)樓梯當(dāng)中的構(gòu)件欄桿設(shè)計(jì)提出了一些意見(jiàn)，用適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行模擬，使其破壞更接近于實(shí)際情況，避免在突發(fā)情況下，欄桿受到擁擠荷載作用下產(chǎn)生破壞，增加欄桿的強(qiáng)度和剛度。

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作者簡(jiǎn)介：

李淑一（1985年12月-）女，碩士。漢族?，F(xiàn)任職于湖北文理學(xué)院理工學(xué)院建筑工程系，講師。研究方向：結(jié)構(gòu)工程。