楼梯建筑结构设计技巧与实例精解
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2.4 楼梯配筋构造

2.4.1 带滑动支座现浇钢筋混凝土板式楼梯配筋构造

板式楼梯梯板的主体为踏步段,除踏步段之外,梯板可包括低端平板、高端平板和中位平板。常见的有在低端与高端梯梁之间无平板的情况、在低端与高端梯梁之间有低端平板的情况和在低端与高端梯梁之间有高端平板的情况。对于一般民用建筑的板式楼梯,其跨中弯矩可取完全简支计算结果的80%,带滑动支座现浇钢筋混凝土板式楼梯可分为ATa型和ATb型,ATa型和ATb型楼梯设滑动支座,不参与结构整体抗震计算。梯板配筋均采用双层双向配筋,构造要求可参考图2-12和图2-13。ATa型和ATb型的区别在于图2-12和图2-13中梯梁是否要挑出。ATa型梯梁不挑出,ATb型梯梁要挑出。

图2-12 低端与高端梯梁之间无平板的梯段配筋构造(ATa型)

图2-13 低端与高端梯梁之间无平板的梯段配筋构造(ATb型)

2.4.2 不带滑动支座现浇钢筋混凝土板式楼梯配筋构造

2.4.2.1 框架结构不带滑动支座现浇钢筋混凝土板式楼梯配筋构造

框架结构不采用滑动支座的现浇钢筋混凝土板式楼梯时,为ATc型(图2-14),此时,应考虑楼梯参与结构的整体作用,楼梯作为斜撑构件,构造要求很高。梯板厚度按计算确定,且不小于140mm;梯板采用双层配筋;梯板两侧设置边缘构件(暗梁),边缘构件的宽度取1.5倍板厚;边缘构件纵筋数量,当抗震等级为一、二级时不少于6根,当抗震等级为三、四级时不少于4根;纵筋直径不小于../images/image72.jpeg12且不小于梯板纵向受力钢筋的直径;箍筋直径不小于../images/image72.jpeg6,间距不大于200mm。

图2-14 低端与高端梯梁之间无平板的梯段配筋详图(ATc型)

2.4.2.2 砌体结构不带滑动支座现浇钢筋混凝土板式楼梯配筋构造

砌体结构现浇钢筋混凝土板式楼梯不带滑动支座,有七种情况,即低端与高端梯梁之间无平板的AT型;在低端与高端梯梁之间有低端平板的BT型;在低端与高端梯梁之间有高端平板的CT型;在低端与高端梯梁之间同时有低端平板和高端平板的DT型;两梯梁之间的矩形梯板由低端踏步段、中位平板、高端踏步段构成的ET型;楼梯间内不设置梯梁,由楼层平板、两跑踏步段、层间平板构成的FT型;楼梯间设置楼层梯梁(不设置层间梯梁),由两跑踏步段与层间平板构成的GT型。常见的AT型梯段配筋详图如图2-15所示,其余型号板式楼梯配筋构造详见《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》(16G101-2)。

图2-15 AT型梯段配筋详图

除了AT型之外其余均为折线形板式楼梯,折线形板式楼梯应该注意两个构造问题。

①折线形板式楼梯梯段板的水平段板厚与梯段斜板的厚度相同。

②折线形板式楼梯梯段板的内折角部位一般处于构件的受拉区,受力复杂,容易应力集中,如果构造处理不当,混凝土易于开裂,必然造成工程事故,比如内折角处的钢筋不能沿板底弯折,否则受拉的纵向钢筋将有拉直的趋势,产生较大的向外合力,使内折角处的混凝土崩脱,如图2-16所示。所以必须重视内折角部位的构造分析,合理配置钢筋,尤其应注意钢筋的锚固和截断。

图2-16 折线形板式楼梯梯段板的内折角部位构造

向上折的板式楼梯梯板,如图2-17(a)、(b)所示,在转折部位处于受拉区,图中标出了内折角的位置,并分水平段的长度≥ln/4和<ln/4两种情况考虑,ln表示两楼梯梁之间的折板净跨。内折角处的板下部受拉钢筋不能连续,其截断和锚固可参照图2-17(a)、(b)所示。向下折的板式楼梯梯板,如图2-17(c)、(d)所示,图中箭头所指的转折部位处于梁的受压区,不是受拉的内折角,也分水平段的长度≥ln/4和<ln/4两种情况考虑。

图2-17 折线形板式楼梯梯段板折角处构造

2.4.3 梁式楼梯的配筋构造

梁式楼梯梯段梁的配筋和配筋形式与一般梁相同,但在设计现浇梁式楼梯时要注意梯段梁与平台梁的连接设计。平台梁是梯段梁的支座,必须保证其主筋(纵向受力筋)放在平台梁的主筋之上;因此平台梁的高度h2除应满足承载能力和刚度的要求外,还应满足h1为梯段梁的高度,α为梯段梁的倾斜角度,如图2-18所示。

图2-18 梯段梁与平台梁连接构造示意

当楼梯梯段梁带有水平段时,向上折的楼梯折梁具有内折角(图2-19),并且内折角处于受拉区,梯段梁在转折处的配筋,应按有内折角的梁处理。当梁的内折角α≥160°时,内折角的情况不很严重,纵向受拉钢筋可以采用折线形钢筋,不必断开,如图2-19(a)所示;但箍筋应适当加强,规范中没有明确规定,可参照搭接钢筋为受拉时,在搭接接头长度范围内箍筋的构造要求,即箍筋的间距不应大于5dd为受力钢筋中的最小直径),且不应大于100mm。当梁的内折角α<160°时,除可采用图2-19(b)的配筋形式,也可采用在内折角处增加角托的配筋形式,如图2-19(c)所示。

图2-19 折线形梁式楼梯梯梁

当构件的内折角处于受拉区时应增设箍筋(图2-20),该箍筋应能承受未在受压区锚固的纵向受拉钢筋的合力,且在任何情况下不应小于全部纵向钢筋合力的35%。

未在受压区锚固的纵向受拉钢筋的合力为:

  (2-1)

全部纵向受拉钢筋合力的35%为:

  (2-2)

式中  As——全部纵向受拉钢筋的截面面积;

 As1——未在受压区锚固的纵向受拉钢筋的截面面积;

  α——构件的内折角。

增设的箍筋应在长度s范围内设置,s=htan(3α/8)。

图2-20 钢筋混凝土梁内折角处配筋

2.4.4 梁上立柱的纵向钢筋连接构造

在古建筑中,梁上立柱现象非常常见,比如为了支承椽子,在椽子下设置小立柱,小立柱生根于下面的木梁,如图2-21所示。

图2-21 古建筑中的梁上立柱

在框架结构或框架-剪力墙结构中,有时候需要在框架梁上立柱,目的是为层间的休息平台梁提供支承。楼梯休息平台位于层间,层间平台梁和平台板与框架梁和框架柱均不直接相连,但通过梁上立柱可与主体结构连接在一起。不能把平台梁直接支承在楼梯间的填充墙上,如果抗震结构将层间平台梁直接支承在楼梯间的填充墙上,则属于比较严重的设计失误。

当采用梁上柱支承层间梯梁时,根据结构高度和抗震设防等级的不同,可以有如下三种选择方案。

(1)设置贯穿各层的梁上柱支承层间梯梁 当结构高度和抗震设防等级均较高时,建议采用设置贯穿各层的梁上柱支承层间梯梁,如图2-22(a)所示。

(2)逐层设置梁上柱的上承短柱支承层间梯梁 当结构高度和抗震设防等级均较低时,可以采用逐层设置梁上柱的上承短柱支承层间梯梁,如图2-22(b)所示。

(3)逐层设置梁上柱的下悬柱段悬挂层间梯梁 逐层设置梁上柱的下悬柱段悬挂层间梯梁如图2-22(c)所示。采用下悬柱段悬挂层间梯梁的措施较少见,原因是下悬柱实际为拉杆,而混凝土做拉杆不妥当,也可以采用钢拉杆作为下悬柱,但钢拉杆与钢筋混凝土平台梁的连接较为麻烦。

图2-22 框架结构楼梯梁上柱的构造做法

梁上立柱时的纵向钢筋连接构造分为抗震设计(图2-23)和非抗震设计(图2-24)两种情况,纵向钢筋的连接又分为绑扎搭接、机械连接和焊接连接。图2-23和图2-24中在梁内设两道柱箍筋。

图2-23 抗震设计时梁上立柱的纵向钢筋连接构造

图2-24 非抗震设计时梁上立柱的纵向钢筋连接构造

2.4.5 现浇钢筋混凝土板式楼梯第一跑与基础连接构造

2.4.5.1 采用滑动支座时现浇钢筋混凝土板式楼梯第一跑与基础连接构造

采用滑动支座时,现浇钢筋混凝土板式楼梯第一跑与基础连接构造可采用图2-25所示的做法。

图2-25 采用滑动支座时现浇钢筋混凝土板式楼梯第一跑与基础的连接构造做法

2.4.5.2 普通现浇钢筋混凝土板式楼梯

普通现浇钢筋混凝土板式楼梯第一跑与基础的连接构造可参考图2-26所示的构造做法。图中0.35lab用于设计按铰接的情况,比如在计算时不考虑地震作用及非人防的普通楼梯,支座通常可按简支考虑。括号内数据0.6lab用于设计考虑充分发挥钢筋抗拉强度的情况。

图2-26 现浇钢筋混凝土板式楼梯第一跑与基础的连接构造做法

2.4.5.3 现浇钢筋混凝土板式楼梯第一跑梯段板支承在梯梁上

为保证沉降均匀和第一跑梯段板上部不易开裂,建议现浇钢筋混凝土板式楼梯第一跑梯段板支承在梯梁上,设置梯梁的同时设置梯柱。

2.4.5.4 人防楼梯的设计

人防楼梯的支座不能按简支考虑。人防楼梯踏步斜板的上、下层纵向钢筋均为按计算结果而配置的受拉钢筋,人防楼梯的纵向受拉钢筋锚固长度与普通楼梯在支座里的锚固长度要求不同,应满足受拉钢筋的构造要求。人防楼梯应采用双层配筋(图2-27),在上、下钢筋网层间设置拉结钢筋,并拉住最外侧钢筋,拉结钢筋直径不小于6mm,间距不大于500mm,且呈梅花形布置,图中纵向受力钢筋的锚固长度laF=1.05lala为受拉钢筋锚固长度。

图2-27 人防楼梯的构造做法

2.4.6 集中力作用处附加横向钢筋

2.4.6.1 一个集中力作用

次梁与主梁相交处,在主梁高度范围内受到次梁传来的集中荷载作用。次梁顶部在负弯矩作用下将产生裂缝,如图2-28(a)所示。因次梁传来的集中荷载将通过其受压区的剪切面传至主梁截面高度的中、下部,使其下部混凝土可能产生斜裂缝,最后被拉脱而发生局部破坏,如图2-28(b)所示。因此,为保证主梁在这些部位有足够的承载力,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋(箍筋、吊筋)承担,如图2-29所示。梁式楼梯平台梁承受楼梯斜梁传来的集中力,在集中力作用处应附加横向钢筋。附加横向钢筋宜优先采用附加箍筋。箍筋应布置在长度为s=2h1+3b的范围内。当采用吊筋时,其弯起段应伸至梁上边缘,且末端水平段长度在受拉区不应小于20d,在受压区不应小于10dd为弯起钢筋的直径。

图2-28 主梁与次梁相交处的裂缝形态

图2-29 主梁与次梁相交处附加横向钢筋

附加横向钢筋所需的总截面面积由下式计算:

F≤2fyAsbsinα+mnfyvAsv1  (2-3)

式中  F——由次梁传递的集中荷载设计值,N;

  fy——吊筋的抗拉强度设计值,N/mm2

  fyv——附加箍筋的抗拉强度设计值,N/mm2

 Asb——一根吊筋的截面面积,mm2

 Asv1——单肢箍筋的截面面积,mm2

  m——附加箍筋的排数;

   n——在同一截面内附加箍筋的肢数;

   α——吊筋与梁轴线间的夹角。

如果集中荷载全部由附加吊筋承受,则

  (2-4)

附加吊筋可承受的集中荷载设计值可直接参考表2-6中数值,也可根据集中荷载设计值直接选择附加吊筋的根数和直径。

表2-6 附加吊筋可承受的集中荷载设计值F  单位:N

如果集中荷载全部由附加箍筋承受,则

  (2-5)

附加箍筋可承受的集中荷载设计值可直接参考表2-7中数值,也可根据集中荷载设计值直接选择附加箍筋的根数和直径。

表2-7 附加箍筋可承受的集中荷载设计值F

2.4.6.2 两个集中力距离较近

当两个集中力距离较近,附加横向钢筋采用箍筋时,不减少两个集中力间的附加箍筋的数量,次梁外侧的布置长度取较近一侧次梁的宽度范围,如图2-30所示。

图2-30 两个集中力距离较近时附加箍筋的构造做法

当两个集中力距离较近,附加横向钢筋采用吊筋时,可将两个集中力合并为一个集中力考虑,也就是合并设置一组吊筋,如图2-31所示。

图2-31 两个集中力距离较近时附加吊筋的构造做法