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        淺談樓梯結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析

        2017-05-30 16:28:23楊露江陳功
        科技風(fēng) 2017年6期

        楊露江 陳功

        摘 要:樓梯是承接建筑物上部空間與下部空間的結(jié)構(gòu),通過樓梯可上樓或下樓,以達(dá)到人員疏散和行至目的地的作用。樓梯根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為板式樓梯、梁式樓梯、懸挑樓梯、螺旋樓梯等。首先提出樓梯概念、分類及組成,然后分析不同結(jié)構(gòu)形式樓梯的結(jié)構(gòu)受力,提出單向板和雙向板的概念與區(qū)別,最后得出相關(guān)結(jié)論。

        關(guān)鍵詞:板式樓梯;梁式樓梯;懸挑樓梯;螺旋樓梯;結(jié)構(gòu)受力;計(jì)算分析

        一、樓梯概念、分類及組成

        樓梯是承接建筑物上部空間與下部空間的結(jié)構(gòu),通過樓梯可上樓或下樓,以達(dá)到人員疏散和行至目的地的作用。樓梯根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為板式樓梯、梁式樓梯、懸挑樓梯、螺旋樓梯等;根據(jù)行走布置形式可分為直跑樓梯、雙跑樓梯、單跑樓梯等;根據(jù)施工工藝可分為現(xiàn)澆整體式樓梯、預(yù)制裝配式樓梯等;根據(jù)組成材料可分為木制樓梯、鋼筋混凝土樓梯、鋼樓梯等。樓梯由踏步、梯段、梯梁、梯柱或承重柱、欄桿、扶手、休息平臺(tái)等組成。

        二、樓梯結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析

        (一)板式樓梯結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析

        板式樓梯結(jié)構(gòu)主要由踏步、梯板、上梯梁、下梯梁、梯柱或框架柱等組成。板式樓梯的傳力途徑為:樓梯結(jié)構(gòu)自重、可變荷載→踏步→梯板→上、下梯梁→梯柱或框架柱,故板式樓梯主要由梯板傳力,其受力情況簡單、結(jié)構(gòu)輕盈、傳力途徑明確,通常用于人流量不大的建筑結(jié)構(gòu)中,如辦公樓、宿舍、寫字間等。

        根據(jù)板式樓梯傳力途徑可知,梯板為主要傳力和承力構(gòu)件,梯板應(yīng)為單向板受力,即板式樓梯主要沿梯板斜向傳力,沿梯板橫向不傳力,故沿梯板斜向布置受力鋼筋,沿梯板橫向布置分布鋼筋。僅沿一個(gè)方向傳力的板為單向板,如一塊板只在兩個(gè)相對(duì)方向有支撐,其余兩個(gè)相對(duì)方向無支撐,此板即沿垂直于支撐方向受力;又如一塊板四邊均有支撐,但當(dāng)其長邊與短邊方向的長度比值大于3時(shí),應(yīng)按照沿短邊方向受力的單向板進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析。同時(shí)沿兩個(gè)方向傳力,且四邊均有支撐,當(dāng)長邊與短邊方向的長度比值小于3時(shí),宜(或應(yīng))按照雙向板來進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析,但荷載傳力大小應(yīng)按照三角形荷載或梯形荷載考慮。

        在板式樓梯的鋼筋布置中,沿梯板斜向布置的受力鋼筋應(yīng)布置在梯板下部外側(cè),起到承受梯板彎矩作用;沿梯板橫向布置的分布鋼筋應(yīng)布置在梯板下部內(nèi)側(cè),起到將荷載作用分布至受力鋼筋,且抵抗沿梯板橫向溫度應(yīng)力的作用;在板式樓梯與梯梁交接處的鋼筋布置較為復(fù)雜,應(yīng)同時(shí)在梯板頂部和底部外側(cè)布置受力鋼筋、內(nèi)側(cè)布置分布鋼筋,且梯板跨中受力鋼筋應(yīng)伸入梯梁內(nèi),起到錨固作用。

        (二)梁式樓梯結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析

        梁式樓梯結(jié)構(gòu)主要由踏步、梯板、斜梁、上梯梁、下梯梁、梯柱或框架柱等組成。梁式樓梯的傳力途徑為:樓梯結(jié)構(gòu)自重、可變荷載→踏步→梯板→斜梁→上、下梯梁→梯柱或框架柱,故梁式樓梯主要由梯板和斜梁傳力或承力,其受力情況復(fù)雜、結(jié)構(gòu)相對(duì)板式樓梯而言較為笨重、傳力途徑繁瑣,通常用于人流量較大的建筑結(jié)構(gòu)中,如超市、商場、學(xué)校教學(xué)樓等。根據(jù)梁式樓梯傳力途徑可知,梯板為主要傳力構(gòu)件,梯板應(yīng)為單向板受力,梯板將荷載作用傳遞至斜梁,斜梁為支承于上、下梯梁的斜向受彎構(gòu)件,故同時(shí)應(yīng)對(duì)斜梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析,斜梁為主要承力構(gòu)件,應(yīng)對(duì)斜梁的正截面受彎和斜截面受剪進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析。

        (三)懸挑樓梯結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析

        懸挑樓梯結(jié)構(gòu)主要由踏步、梯段、懸挑部件、上梯梁、下梯梁、承力部分等組成。懸挑樓梯的傳力途徑為:樓梯結(jié)構(gòu)自重、可變荷載→踏步→梯板→懸挑部件→上、下梯梁或承力部分。懸挑樓梯主要由懸挑部件和承力部件受力,其受力情況復(fù)雜、傳力途徑繁瑣,但懸挑樓梯占用空間較小,通常用于教學(xué)樓、廠房或倉庫外樓梯等。懸挑樓梯主要根據(jù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)懸挑部分和承力部件進(jìn)行受力計(jì)算分析,應(yīng)注意懸挑構(gòu)件主要承受負(fù)彎矩作用,其受力鋼筋應(yīng)布置在懸挑構(gòu)件頂部外側(cè),且受力鋼筋應(yīng)伸入承力部分錨固。

        (四)螺旋樓梯結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析

        螺旋樓梯結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜,其梯段呈螺旋上升式,主要起到美觀、占用空間較小等作用。螺旋樓梯通常用于室內(nèi)或室外空間面積較小處。螺旋樓梯與曲線梁類似,故在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析時(shí)應(yīng)主要考慮其受彎、受剪和受扭作用。

        三、結(jié)語

        樓梯配筋應(yīng)重視受力鋼筋的錨固長度和錨固形式,錨固的作用在于防止由于受力鋼筋承受過大拉力而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生滑移,喪失鋼筋的抗拉作用。鋼筋按照結(jié)構(gòu)受力條件可分為受力鋼筋與分布鋼筋,受力鋼筋布置在外側(cè),分布鋼筋布置在內(nèi)側(cè)。在樓梯結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析時(shí),應(yīng)首先確定結(jié)構(gòu)形式,其次明確受力與傳力途徑,再次簡化受力模型,然后將不同類型的荷載施加于樓梯結(jié)構(gòu)上,根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析,最后根據(jù)內(nèi)力分析結(jié)果對(duì)其進(jìn)行鋼筋混凝土配筋計(jì)算。

        作者簡介:

        楊露江(1962-),男,漢族,四川廣安人,成都紡織高等??茖W(xué)校建筑工程學(xué)院院長,教授,本科,研究方向:結(jié)構(gòu)工程、工程管理。

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