探討幾種樓梯設計計算的方法及技巧

陳光

摘要： 本文通過工程實例從樓梯設計理念、工程概況、設計條件和設計參數、設計方案、施工要求和結構計算六個方面對樓梯設計進行分析，總結經驗，為樓梯設計研究提供參考。

Abstract： Through the engineering examples， this paper analyzes the stair design form six aspects of staircase design， engineering survey， design condition and design parameters， design plan， construction requirements and structural calculation and summarizes the experience to provide reference for the design of the stairs.

關鍵詞： 大懸挑樓面；荷載；建設；預應力；作用；情況

Key words： large cantilever floor；load；construction；prestress；affect；situation

中圖分類號：TU756.4+7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）06-0154-02

0 引言

隨著我國經濟實力的不斷增強，社會對建筑，裝修的美觀的要求越來越高。每個建筑中，人們每天使用，與建筑功能息息相關的重要結構就是樓梯了。樓梯可以做的很普通，也可以做的很漂亮。如圖1。

由于建筑設計中，樓梯往往沒有得到足夠的重視，所以令人驚艷的樓梯設計往往出現在裝修中。但裝飾設計同行往往對結構不夠重視，設計出的樓梯經常美觀由于，強度不足。因此，還需做結構設計的各位同仁能夠給予樓梯足夠的重視，適當處理，就可以是樓梯本身結構美觀，或者給裝飾留下一個好骨架。

1 常見樣式

建筑中常見樓梯設計形式有：兩跑往返，兩跑L型，三跑/四跑口字型，螺旋樓梯等等。樓梯說起來是簡單構件，但是除了單純的兩跑樓梯以外。其它樓梯形式，受力都相對復雜。以螺旋樓梯為例，見圖2。

螺旋樓梯因為受力比較大，梯板比較厚，要想設計美觀，并不容易。對于小于90度旋轉的螺旋樓梯，受力簡單，計算方便，只需選擇合適板厚，按計算配筋即可。但是對于超過180度的螺旋樓梯，就要比較小心。梯板及相關構件如果過為笨重，影響美觀。可以在跨中附近設置一個梯柱，這樣梯柱看起來不突兀。切記不要在梯板兩側各設置一個，那樣顯得很突兀。單個梯柱選擇位置設置在豎向力合力作用點處，可以僅承受豎向力，以及很小的彎矩。截面可以比較小。另外螺旋樓梯厚度比較大，側面看起來比較笨重。可以將主體兩端各加一個翼板，這樣側面看起來會比較輕薄美觀。

2 計算方法

螺旋樓梯的計算軟件比較常見，計算樓梯本身不難。雖然計算軟件能夠給出樓梯本身的內力，但是支座反力不明確。這時可以將樓梯本身作為一個剛性梯，整體用結構力學方法即可得出給支座施加的外力。此時還不能忘了與樓梯端部內力進行疊加。螺旋樓梯一般端部彎矩都比較大，端部支座除了考慮豎向荷載意外，還有很大彎矩。需要設置厚板，寬梁以平衡彎矩。計算時，可將螺旋樓梯本身作為一個邊梁，計算其所承受的彎矩，剪力，扭矩以得到配筋。配筋時縱向鋼筋主要放在外邊緣以承受扭矩。

對于別墅，網點等建筑內常常用到的L型兩跑，以及三跑，四跑樓梯，如果設計成梁式樓梯，則在小空間內顯得很笨重，而且厚度大，不美觀。

以圖3一個別墅中的四跑樓梯為例：可將將樓梯簡化為四塊梯板計算：梯板一，梯板二，梯板三，梯板四。

分別按兩端跨度計算梯板受力并配筋。在各個梯板重合處，有應力疊加。將此方法與有限元計算結果比對后發現，應力較大處在梯板重合處，因泊松效應的緣故，一個方向的受力對另一個方向的變形及應力有影響。多次計算后，發現簡化計算方法比實際受力小15%以內。故可將梯板重疊區域的應力 x1.15系數后，進行計算配筋即可。此方法經過經過數十例工程應用后，證明計算結果安全可靠。

3 施工要點

設計完善后，重點就是施工實現了。樓梯通常都是在主體結構完成后后做。所以在施工主體結構時，需要預先留置的鋼筋，埋件，必須預先埋設好。新老砼接茬處，需要鑿毛，清理干凈，并用砼界面劑處理方可保證砼的完整性。大型樓梯，尤其是螺旋樓梯時，由于受力大且受力狀況復雜，必須砼養護達到100%強度后方可拆模，以減少裂縫。

4 結束語

樓梯作為常常被忽視的重要構件。若設計方法得當，也并不需要花太多精力就能達到很好的效果。對整個建筑空間往往能達到畫龍點睛的效果。建筑整體的品質因而能夠得到提高。

參考文獻：

[1]GB 50009-2012，建筑結構荷載規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]GB 50010-2010，混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.