后設鋼樓梯常用做法

田寶其 章 震

常州某綜合樓位于武青北路南側臨街，南北朝向，地下 1層，地上 7層 ～11層，1層計 11間，開間(東西向柱距)為 6.25m～7.60m不等，進深(南北向柱距)為 7.00m+6.00 m，2層結構部分向北外挑 1.40m，1.80m，3層及 3層以上結構向南外挑 1.80m、向北外挑 1.40m或 1.80m，現澆混凝土框架承重，現澆混凝土梁、板樓(屋)蓋。該樓原設計混凝土強度等級為 C35;圓鋼型號HPB 235，螺紋鋼型號為 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。

現委托人使用上述房屋 1層 ～7層范圍開設酒店(賓館)，為滿足消防要求和保障公共場所房屋的使用安全，故需增設 1層 ～7層消防樓梯及對房屋原結構相關部位構件進行加固處理。

1 工程特點和難點

該樓 4層及 4層以上混凝土柱截面減小、層高亦降低，結合房屋現場狀況，擬將圖 1～圖 4中陰影部分的鋼筋混凝土樓板拆除，并在其相應部位增設 1層 ～7層鋼結構消防樓梯。欲按圖 5～圖 8設計鋼樓梯，則需將標高為 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。由于原結構沒有預埋金屬鋼板，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個施工日內必須完成后設鋼樓梯的任務并交付使用。如采取普通混凝土施工，有 6層樓梯需要現場澆筑，同時澆筑難度較大，分段施工，時間緊迫，混凝土的抗壓強度是達不到設計的軸心抗壓強度等級，即用通常混凝土結構在 30 d時間內建造消防樓梯的方案行不通，必須尋求新的設計思路。

2 框架結構受力分析計算

根據該綜合樓原設計圖施工要求與技術參數，采用 PKPM結構計算軟件對原結構建模，分別對房屋結構改造前后(切除局部樓面現澆板，增設樓梯前后)的混凝土柱、梁、板的內力進行分析計算與復核。得出結論:利用原混凝土結構增設鋼結構樓梯僅需要對開孔部位原現澆混凝土板采取加固措施。

3 加固改造設計方案

根據結構內力分析計算與房屋實際狀況(樓層層高)，決定采用增加鋼柱、鋼梁制作鋼結構樓梯和對開孔部位原現澆混凝土板底采用鋼梁予以加固。

具體加固改造技術措施如下。

3.1 擬拆除原現澆混凝土樓板

擬機械拆除圖 1～圖 4中陰影部分現澆混凝土板，形成新的孔洞，并在其相應位置增設 1層～7層的鋼結構樓梯。

3.2 增設鋼柱、鋼梁及鋼樓梯

鋼梁加固設計計算。

加固鋼梁平面位置如圖9～圖 12所示。

2)樓梯鋼梁計算(跨度 4.0 m，簡支考慮，分擔荷載寬度0.60m)。

，滿足要求 。

3)樓梯平臺處橫梁(選用[16a復核)。

4)樓層加固處鋼梁計算([28b鋼梁)(見圖 13)。

其中，q1為現澆混凝土樓面荷載，估取 7.0 kN/m2，分布寬度1.0m;q2為樓梯后設隔墻自重，取 7.68 kN/m;P1，P2均為后設鋼柱 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，經復核，選取[16a為后設GZ，焊接于后設樓層加固處鋼梁[28b。

3.3 后設鋼梁與原結構混凝土梁連接

采用化學螺栓，強度為 5.8級。大樣圖如圖 14所示。

4 鋼樓梯安裝

在節點①處的原混凝土梁上的對應混凝土部位每處各鉆6孔，種植 6根 φ16化學錨栓;在每塊鋼板上各鉆 6孔，將鋼板上的孔與化學螺栓對準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 結語

對于混凝土結構房屋改造，由于混凝土存在自重大，施工周期長等不利縮短工期的特點，在實際工程中適當運用鋼結構可以取得良好的經濟效益。本案中，對于原混凝土結構的房屋，改變建筑原有使用功能，增設了鋼結構樓梯。在對原有房屋裝飾裝修的同時，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際持續時間只用了 25 d，節約合同工期 5 d，施工過程中，化學錨栓植入原混凝土梁內大于 15 d，由 24 h錨栓錨固拉拔承載力現場非破壞性檢驗結構可知，在非破壞性檢驗荷載下混凝土基材無裂縫，錨栓無滑移等宏觀裂損現象，所檢項目合格。該鋼樓梯已正常使用一年，回訪過程中，未發現房屋上部主要承重構件有異常跡象。

[1] GB 50009-2001，建筑結構荷載規范[S].

[2] GB 50010-2002，混凝土結構設計規范[S].

[3] GB 50017-2003，鋼結構設計規范[S].

[4] JGJ 145-2004，混凝土結構后錨固技術規程[S].