住宅标准层最常用的就是采用梯梁支承的单向板式楼梯,经定量比选推荐双跑梯采用支座简支假定的常规设计、剪刀梯采用支座固支假定的单段梯板等(详见楼梯系列(一)住宅标准层楼梯篇)。新增对比方案则为从剪力墙直接伸出悬挑梯板的方式,从下面建筑图可知,部分交通盒核心筒的建筑布置方式,可以基本满足结构墙体悬挑梯板的基本需求(无需额外增设大量砼墙体导致成本增加)。
设计条件:梯段宽度1.2m,每梯段高差约1.5m/3.0m,梯级尺寸260x166mm、每段9级/18级,休息平台宽1.4m,楼梯活载3.5kPa。不考虑抗震措施。取双跑梯和剪刀梯分别进行对比。
一、双跑梯
前面几篇文章已有住宅标准层单向板楼梯的材料用量及其造价,此处直接取用即可。双跑梯板厚100mm,弯矩分别为支座3.1/跨中6.3kN.m,砼量约0.50m3;板面板底均配Φ8@200可满足需求,单跑纵筋用量合计约16.6kg(已含分布筋);合计费用约402元。
悬臂梯板厚度取L/10=120mm,面弯矩9.2kN.m,砼量约0.56m3;板面配Φ8@170受力筋可满足需求,单跑纵筋用量合计约12.3kg(已含分布筋);合计费用约412元。如板厚减薄至100mm(经复核挠度可满足),面弯矩8.7kN.m,则砼量约0.50 m3;板面配Φ8@140受力筋可满足需求,单跑纵筋用量合计约13.2kg(已含分布筋);合计费用约382元。
从数据上看,双跑梯采用单向梯板或悬挑梯板的成本较接近、相差不大。考虑到悬挑梯板存在:1、静定结构,冗余量较低;2、板面筋容易被踩踏下沉影响承载力;3、需在墙上斜向布置受力筋,施工较复杂等缺点;个人建议采用单向梯板为宜。
二、剪刀梯
同样延用前文数据,支座固支的单向梯板厚150mm,弯矩分别为支座24.4/跨中12.2kN.m,砼量约1.39m3;单跑纵筋用量合计约52.1kg(已含分布筋);合计费用约1145元。
悬臂梯板厚度取L/10=120mm不变,面弯矩9.2kN.m,砼量约1.2m3;板面配Φ8@170受力筋可满足需求,单跑纵筋用量合计约25.7kg(已含分布筋);合计费用约873元。如板厚减薄至100mm,(经复核挠度可满足),面弯矩8.7kN.m,则砼量约1.07 m3;板面配Φ8@140受力筋可满足需求,单跑纵筋用量合计约28.9kg(已含分布筋);合计费用约817元。较支座固支的单向板方案节省约24~29%。悬臂梯板弯矩较小,按纯弯构件复核墙身构造分布筋已足可满足其面外受力需求、无需额外加强。
从数据上看,剪刀梯采用悬挑梯板的成本较支座固支单向梯板或者加中间支座的节省较多。虽然悬挑梯板存在受力或施工上的不利因素,当成本控制要求较严、或以经济性作为主要目标时亦可考虑采用悬挑梯板方式;建议梯段两端的简支/固支梯梁宜保留以部分平衡墙体面外弯矩及增强其稳定性。
总结分析对比结果,对住宅标准层楼梯结构设计的补充建议如下:
建筑布置为剪刀梯且周边有剪力墙时,如成本控制严格、或以经济性作为主要目标的,可考虑采用悬挑梯板方式。
知识点:住宅标准层悬挑楼梯
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居住建筑设计
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裙楼大跨度梁式楼梯楼梯主要是受弯构件,众所周知,对于受弯构件,截面高度越高受力效率越好,如:梁的受力效率好于(厚)板的、高梁的好于矮梁的。1、对于标准层楼梯,因为1)层高受限,采用梁式多跑楼梯可能存在碰头的隐患;2)跨度不算大,板式梯和梁式梯的板厚、配筋相近,受弯构件的高度优势不能充分发挥;3)板式梯的每跑梯板均需设置2条边梁(及相应的梯柱),材料用量较多,整体经济性较差等原因;故基本选用板式梯。2、对于裙楼楼梯,则因层高通常较高,且楼梯跨度较大,有条件选用梁式楼梯。采用梁式梯,具有如下优势:1)主构件的受弯力臂较大,受力效率较高;2)梯板厚按短向宽度(而非长向跨度)取值,较薄自重较轻,材料较省;3)框架结构的楼梯需要考虑抗震措施。板式梯需要设置滑动支座或者双层配筋+封边暗梁等,措施复杂、费用较高;而采用梁式梯,梯梁自身就需要配置通长纵筋及箍筋,已基本满足抗震措施要求(局部不满足的仅需针对性加强即可),处理简单且增加费用不多,梯板则类似楼面板、可不再考虑抗震加强。
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