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建筑物中楼梯设计问题的探讨

 期刊栏目:建筑设计     更新时间:2015-12-25 10:33:20     浏览: 434 次

建筑物中楼梯设计问题的探讨

李淑一 张素香 郭静 冯祥

湖北文理学院理工学院 湖北襄阳 441000

【摘要】 楼梯结构作为重要的竖向逃生通道,具有安全疏通的性质。在建筑物的正常使用过程中,楼梯也表现出较好的工作性能。但是,在很多地震发生时却先于主体框架结构发生破坏,没有发挥其应有的功能。甚至在很多已有的工程事例中,楼梯的损坏要比建筑物本身其他部位更严重。本文从对这些事例进行结构分析、总结、找到具体的原因,从楼梯的选材,施工措施、栏杆的设置等方面做出了探讨。另外当栏杆在拥挤荷载作用下应做如何处理提出了一些建议和意见。

【关键词】楼梯结构; 栏杆; 安全;

1、前言

楼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,许许多多的楼梯间没有起到挽救生命的作用,反而成了生命的结地。楼梯的破坏会延误人群的撤离及救援和抢救工作的开展,从而导致严重后果,另外,在很多情况下,特别是中小学教学楼,在突发情况下,极易出现拥挤荷载,从而导致楼梯栏杆破坏,带来极其严重的后果。本文对这方面问题进行了探讨和总结。

2、楼梯破坏形态及原因分析

2.1 楼梯破坏形态及因素分析

1)施工缝的处理。在楼梯施工缝的设置中,规范并没有特别的规定,一般都是留在踏步板的三分之一处,但在实际产生的破坏中可以看到,往往产生破坏的就是在三分之一处,而不是所说的梁柱节点处。另外,可能与施工缝设置中夹渣没有及时处理,而造成混凝土结合面强度极差,在竖向荷载作用下产生上下错动。从而发生破坏。

2)从所发地震的震害情况可以得出,当中混凝土的配置并不是非常合理,可能与施工现场材料的控制,质量的控制有关系。

3同时从破坏的楼梯结构中很明显的可以看到,选用钢筋多数为冷轧钢筋,这种钢筋受拉性能并不好,塑性能力不强。所以建议推广使用延性较好的钢筋,例如HRB335级钢筋和HRB400级钢筋。

4)在楼梯结构中,楼梯栏杆并不属于结构受力构件,只是从美观要求上,由建筑师指定的。但在很多工程实例中,特别是在突发情况下,出现拥挤人群的时候,栏杆同样是作为一个受力构件出现。很多结构破坏中,特别是在拥挤荷载作用下,楼梯栏杆先于楼梯本身产生破坏。

2.2 主要解决方法

1在结构设计师进行主体结构构件强度截面验算时,应考虑楼梯间参与结构整体受力进行设计;

2)结构设计时应充分考虑楼梯构件的复杂受力状态,同时相应加强延性构造措施;

3)建议采用可滑动支座将踏步斜板与主体结构脱开,以减少地震作用效应的影响。

4)在特定的环境中,比如教学楼。在特定的荷载下,比如拥挤的人群荷载、地震作用下,将楼梯栏杆当做受力构件来设计。

2.3栏杆设计方面的问题探讨

栏杆作为楼梯中装饰性较强的构件,同时也是梯段与平台临空一边所设的安全设施,在设计中,只是把它当做建筑设计,而并不是结构设计。因此现有结构的楼梯栏杆一般不需要结构设计和计算。主要是按照规范中出发,仅仅从栏杆的高度、间距、材料强度等方面做了一些规定

在规范的要求中,对于阳台、外廊、室内楼梯、内天井部分以及上人屋面室外楼梯等临空处设置的楼梯栏杆或护栏,都应该符合下列规定:

1在栏杆材料选择中,应选择坚固,耐久,的材料。同时要求,能承受荷载规范规定的水平荷载,例如:现有《建筑结构荷载规范》里栏杆所承受的水平荷载(学校)1kN/m

2对栏杆高度的要求:低层多层建筑中,栏杆高度不应低于1.05m中高层、高层建筑中,栏杆高度不应低于1.10m超高层建筑中,栏杆高度不应低于1.2m。其中所测定的高度是指:从楼地面及屋面至栏杆扶手顶面垂直高度

3为保证安全,栏杆离楼面0.10m高度的范围内,有空隙。

4公共建筑中,特别是中小学及少年儿童活动的场所,栏杆必须防止攀的构造。另外垂直杆件间之间的净距不该超过0.11m

3、楼梯栏杆问题的探讨

3.1 栏杆结构模型的确定

在一些突发情况发生下,会产生很大的拥挤荷载,因此在教学楼设计中,除了满足规范当中高度的限值外,还应考虑对栏杆进行结构设计从栏杆的结构类型,考虑结构模型的相似性,可将它按照悬臂梁进行设计,从强度、刚度及稳定性上来考虑,进一步保证其安全

3.2、栏杆荷载的估算

根据建筑规范,教学楼中将楼梯的宽度一般设计成约1.5m但是拥挤荷载的在现行的建筑荷载规范中还没有规定,所以只能根据实际建筑的用途,从使用人群的尺寸、重量以及踏步宽度来确定

例:现有一小学,计算其拥挤荷载。楼梯宽度1.5m,突发状况下,级上会有四至五人,每米梯段上4楼梯计算,平均每人按30kg计算。拥挤荷载大约在5KN左右。将拥挤荷载加载在模型中即可。

4、结语

本文根据现有结构的楼梯破坏情况进行总结,找出其破坏的原因。其次,特别对楼梯当中的构件栏杆设计提出了一些意见,用适当的模型进行模拟,使其破坏更接近于实际情况,避免在突发情况下,栏杆受到拥挤荷载作用下产生破坏,增加栏杆的强度和刚度。

 

参考文献:

[1] 国家标准房屋建筑制图统一标准(GBT 500012001.北京:中国计划出版社,2002

[2] 国家标准.宿舍设计规范(JGJ6789北京:中国建筑工业出版社,1989

[3] 龚思礼主编建筑抗震设计手册(第二版)北京:中国建筑工业出版社,2002

[4] 贾清霞,张煜.浅谈结构楼梯间与楼梯的震害.2009.13.236

[5] 曹万林,胡国振.钢筋砼框架与楼梯共同工作性能试验研究.工程力学增刊.1999.22-26

[6] 武俊杰,梁伟杰结构楼梯间与楼梯的震害分析及设计建议.山西建筑.36(7).42-43

[7] 肖梅玲、刘本玉.教学楼楼梯护栏的设计问题.工程抗震与加固改造.2005.175-179.

 

 

作者简介:

李淑一(198512-)女,硕士。汉族。现任职于湖北文理学院理工学院建筑工程系,讲师。研究方向:结构工程。

 

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