关于混凝土楼梯设计的硬核探讨

关于混凝土楼梯设计的硬核探讨

首页休闲益智滚动楼梯大师更新时间:2024-08-03

本篇文章转自公众号“ nvslch结构空间”,作者nvslch.

【01】审图针对梯柱的具体要求和依据

1、审图意见:

1)梯柱应符合规范5.1.2条中“柱”构件的耐火时限要求,防火等级一级建筑中,柱截面不得小于300X300或200X500。

2)抗震要求,柱截面不得小于300X300或等面积截面。

2、依据:

1)根据《防火规范》的相关要求,见图1及图2,考虑耐火时限。

2)根据某些参考书籍,见图3、图4、图5、图6,作者从抗震角度出发,重视楼梯柱设计,设定最小截面、配筋要求及抗震构造等级等。

3)《抗规》3.6.6条,计算中应考虑楼梯构件的影响。《砼规》11.4.11条,柱截面不宜小于300mm。

【02】探讨

首先,要明确楼梯柱在整体结构中所起的作用,再根据其目的确定各类措施。

1、梯段起斜撑作用(框架结构中),此时楼梯是整体受力的重要构件,梯段起斜撑作用,梯柱双向偏心受力。应尽量满足框架的要求,截面不宜过小,适当的刚度才能起到传递楼层地震作用的效果,但不拘泥于某个特点尺寸,根据整体分析结果进行设计。

2、其它结构中的楼梯,或位于刚性壳包围中,或作滑动脱开处理。建议平台部分也做完全脱开处理。梯段脱开后,因平台位于半层高度,梯段不产生拉压作用,但梯段及平台对结构整体扭转和自身质量引起的面外扭动反应较大,故也要加强构件的配筋。在具体设计中常简化为建筑构件,构造上考虑满足抗震构件要求,截面不做限制。下面给出两组常见设计样例。

3、防火要求,根据防火规范5.1.2条,一级耐火等级建筑,梯段耐火时限为1.5h,梁和楼梯间墙为2.0h。正确理解耐火时限概念,其目的是确保构件在特定时间内不倒塌,对整体来说,主要是竖向构件——柱和墙。楼梯是竖向安全通道,应满足火灾初期的人员疏散和救援通行要求。火灾中梯柱仅承担楼梯自身的竖向作用。古语云:“皮之不存毛将焉附”,周围“墙倒、板塌”,如果仅仅剩下一根梯柱茕茕孑立,既吊诡也毫无意义。故梯柱满足相关构件最大耐火时限要求即可,为2.0h,过高的设计目标没有任何意义(如周边为防火墙应满足3.0h要求,避免此处成为薄弱环节)。

4、构件耐火时限附表,可能来自于《建筑构件耐火试验方法第1部分:通用要求(GB/T 9978.1-2008)》的更早版本构件实验数据,其实验要求中构件保护层是不含有抹面层的,但实际上,结构构件都会做抹面,实际上保护层厚度增加,构件的耐火性能也会小幅改善。

5、楼梯梁和梯柱的连接:一般情况下,填充墙都采用200或300厚,难以满足梯梁在梯柱中的抗震锚固。框架中的滑动楼梯,大部分情况下梯柱都是半层设置,若做通高梯柱,建议顶部做铰接处理,使梯梁上部形成构造柱,避免形成框架中套框架,受力复杂化。梯梁和梯柱按搭接考虑,具体参加《砼规》11.6.7条g、h节点。

【03】总结

1、关于梯柱截面本是个结构设计问题,某些审查人混淆了抗震重要构件和构件耐火时间的联系,二者不存在等效关系。规范千万条,核心目的是安全可靠,经济合理,脱离核心目的的审查要求值得商榷。结构师通过学习防火规范,把握规范中构件耐火极限限值的出发点和目的,不可断章取义。

2、主体结构墙、柱,在火灾中的有限时间内不倒塌,给疏散救援、灭火以缓冲时间,楼梯及附属构件属于不影响整体倒塌,故无需按主体构件要求的耐火时间。

参考文献

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[5]中国建筑设计院有限公司 结构设计统一技术措施2018 [M]北京:中国建筑工业出版社,2018:73-74

[6]罗开海 ,王亚勇,左琼 地震作用下钢筋混凝土框架结构中楼梯构件的影响效果分析 [J]建筑结构 41卷11期

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