建筑构造
刘涛

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楼梯的类型及设计要求

发布时间:2020-09-20 18:30   发布人:刘涛   浏览次数:11

【 2.5.1 楼梯的类型及设计要求 】

能力目标

知识目标

素质目标

1.能设计双跑平行钢筋混凝土楼梯

2.能绘制双跑平行钢筋混凝土楼梯施工图

3.识读图纸中的楼梯

1.掌握楼梯的分类、特点及适用范围

2.掌握楼梯的构造形式及组成

3.掌握楼梯的尺度

1. 养成积极主动学习意识;

2. 养成勤于动手的习惯;

3. 培养团队合作能力。

重点、难点

重点:识读图纸中的楼梯,设计简单楼梯

难点:双跑楼梯的设计

【视频讲解】


【 内容讲解】

    一、楼梯的类型

      1. 按楼梯的材料分

楼梯按材料分为木楼梯、钢筋混凝土楼梯、钢楼梯、组合材料楼梯等,如图5-1所示。

  

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                        图5-1  各种结构材料的楼梯

(1) 木楼梯的防火性能较差,施工中需作防火处理,目前很少采用。

(2) 钢筋混凝土楼梯有现浇和装配式两种,它的强度高,耐久,防火性能好,可塑性强,可满足各种建筑使用要求,目前被普遍采用。

(3) 钢楼梯的强度大,有独特的美感,但防火性能差,噪声较大。

(4) 组合材料楼梯是由两种或多种材料组成,如钢木楼梯等,它可兼有各种楼梯的优点。

      2. 按楼梯的位置分

楼梯按位置分为室内楼梯和室外楼梯。

      3. 按楼梯的使用性质分

楼梯按使用性质分为主要楼梯、辅助楼梯、疏散楼梯、消防楼梯。

      4. 按楼梯间的平面形式分

楼梯按楼梯间的平面形式分为开敞楼梯间、封闭楼梯间、防烟楼梯间,如图5-2所示。

   

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                                                   图5-2  楼梯间的平面形式

      5. 按楼梯的平面形式分

楼梯按平面形式分为单跑楼梯、双跑直楼梯、三跑楼梯、双跑平行楼梯、双分平行楼梯、双合平行楼梯、转角楼梯、双分转角楼梯、弧线楼梯、螺旋楼梯、交叉楼梯、剪刀楼梯等。

      


二、楼梯的组成

楼梯一般由楼梯段、楼梯平台、栏杆和扶手组成。

     

      1. 楼梯段

楼梯段由若干个踏步组成,踏步由踏面(行走时脚踏的水平面)和踢面(与踏面垂直的面)组成。为了保证人流通行的安全、舒适和美观,每个梯段的踏步不应超过18级,也不宜少于3级。踏步应采取防滑措施。

      2. 楼梯平台

平台是指连接两个梯段之间的水平构件,根据平台的高度不同有楼层平台和中间平台之分。两个楼层之间的平台称为中间平台,用来供人们上、下行走时暂停休息并改变行走的方向。与楼层地面标高平齐的平台称为楼层平台,除起中间平台的作用外,还用来分配人流。

      3. 栏杆与扶手

为了保证楼梯上、下行人的安全,应在一侧设置栏杆。当梯段宽度不大时,在梯段临空处设置扶手;当梯段宽度较大时,应在梯段中间设置中间扶手。

 三、楼梯的设计要求

对楼梯的数量、平面形式、踏步尺寸、栏杆细部做法等均应能保证满足交通和疏散方面的要求,避免交通拥挤和堵塞。

      

      1. 楼梯的使用功能要求

楼梯设计应满足功能使用和安全疏散的要求。根据楼层中使用人数最多的楼层人数计算楼梯梯段所需的宽度,并按使用功能要求和疏散距离布置楼梯。

      2. 楼梯的结构、构造、防火要求

楼梯间应在各层的同一位置,地下室、半地下室的楼梯间,在首层应采用耐火极限不低于2.00h的隔墙与其他部位隔开并应直通室外,当必须在隔墙上开门时,应采用不低于乙级的防火门。地下室或半地下室与地上层不应共用楼梯间,当必须共用楼梯间时,应在首层与地下或半地下层的出入口处,设置耐火极限不低于2.00h的隔墙,和乙级的防火门隔开,并应有明显标志。

      四、楼梯的尺度

      1. 楼梯的坡度

楼梯的坡度是指梯段沿水平面倾斜的角度,根据建筑物的使用性质和层高确定。楼梯的坡度越小越平缓,行走越舒适,但扩大了楼梯间的进深,增加了建筑物的面积和造价。因此,在选择楼梯坡度时应根据具体情况,合理地选择并满足使用性和经济性。

      

楼梯的坡度一般在20°~45°,30°是楼梯最适宜的坡度,梯段的最大坡度不宜超过38°,即踏步高度/宽度不大于0.781 3。爬梯的范围在45°以上,一般在建筑物中通往屋顶、电梯机房等处采用。当坡度在10°~20°时称为台阶,坡度小于10°时称为坡道,过去为了方便运送病人,在医院中采用坡道,现在电梯在建筑物中大量采用,坡道只在室外使用。坡道的坡度在1∶12以下的属于平缓坡道;坡道的坡度在1∶10以上时,应设防滑措施。

楼梯的坡度有两种表示方法,一种是用楼梯段和水平面的夹角表示,另一种是用踏面和踢面的投影长度之比表示。

楼梯、爬梯及坡道的坡度范围如图5-5所示。

                                         image.png

                                              图5-5  楼梯、爬梯、坡道的坡度

      2. 踏步尺度

踏步尺度是指踏步的宽度和踏步的高度,踏步的高宽比根据人流行走的舒适、安全、楼梯间的尺度和面积等因素决定。根据建筑楼梯模数协调标准,楼梯踏步的高度不宜大于210mm,且不宜小于140mm,各级踏步高度均应相同;楼梯踏步的宽度应采用220mm、240mm、260mm、280mm、300mm、320mm,必要时可采用250mm。

踏步的宽度和高度可按经验公式求得

b 2h=600~620mm或者b h=450mm

式中,b为踏步的宽;h为踏步的高度。

楼梯踏步的尺度一般根据经验数据确定,如表5-1所示。

                                      表5-1  楼梯踏步最小宽度和最大高度(mm)

          image.png

楼梯踏步的宽度受到楼梯间进深的限制时,可将踏步挑出2030mm,使踏步实际宽度大于其水平投影宽度,但挑出尺寸过大会给行走带来不便,如图5-6所示。

                 1600774775883270.png

                                            图5-6  踏步细部尺寸/mm

主要疏散楼梯和疏散通道的台阶不宜采用螺旋楼梯和扇形踏步,当采用螺旋楼梯和扇形踏步时,踏步上、下两级所形成的平面角度不应大于10°,并且每级距扶手中心250mm处的踏步宽度应超过220mm时才可以用于疏散。

      

      3. 楼梯段宽度

楼梯段宽度根据建筑的类型、层数、通行人数的多少和建筑防火的要求确定。墙面至扶手中心线或同侧梯段扶手中心线之间的水平距离即楼梯梯段宽度。除应符合防火规范的规定外,供日常主要交通用的楼梯的梯段宽度应根据建筑物使用特征,按每股人流为0.55 (0~0.15)m的人流股数确定,并不应少于两股人流。0~0.15m为人流在行进中人体的摆幅,公共建筑人流众多的场所应取上限值。楼梯段的宽度如图5-8所示。


                  image.png

                                   

     4. 平台宽度

为了保证疏散通畅和便于搬运家具、设备等,楼梯平台的宽度应大于或等于楼梯段的宽度。楼梯段与平台的尺寸关系如图5-8(d)所示。

      

      5. 楼梯井的宽度

两楼梯段之间的空隙称为楼梯井。其一般是为了楼梯施工方便而设置的,宽度为60~200mm。公共建筑的楼梯井净宽一般大于150mm;有儿童使用的楼梯,当楼梯井的净宽大于200mm时,必须采取安全措施。

      6. 栏杆扶手的高度

楼梯应至少一侧设扶手,梯段净宽达三股人流时应两侧设扶手,达四股人流时宜加设中间扶手。扶手的高度是指从踏步前缘线到扶手表面的垂直高度。其高度一般根据人体重心的高度和楼梯坡度的大小等因素确定。室内楼梯栏杆扶手高度不应小于900mm;当靠楼梯井一侧水平扶手长度超过0.50m时,其高度不应小于1.05m。室外楼梯栏杆高度不应小于1050mm,高层建筑室外楼梯栏杆高度不应小于1100mm,儿童使用的楼梯栏杆高度一般在500~600mm处设置。

      

      7. 楼梯的净空高度

楼梯的净空高度包括楼梯段间的净高和平台过道处的净空高度。我国规定,楼梯段间的净高不应小于2.2m,平台过道处的净空高度不应小于2.0m,起止踏步前缘与顶部凸出物内边缘线的水平距离不应小于0.3m,如图5-9所示。

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                   图5-9  梯段及平台部位净高要求/mm


      在设计时为保证平台下净空高度满足通行的要求,可采用以下办法来解决。

(1) 降低入口平台过道处的局部地坪标高。

(2) 提高底层中间平台的高度,增加第一段楼梯的踏步数,形成长短跑梯段。

(3) 以上两种方法结合使用。

(4) 底层采用直跑梯段直接从室外上至二层。

 

                

      8. 楼梯设计步骤和方法

掌握了楼梯的一般尺度及设计要求之后,便可以着手进行楼梯设计。

楼梯设计工作就是要根据建筑物的用途和使用功能以及建筑物的等级不同,在一个特定的空间(楼梯间的开间、进深、层高尺寸所限定的空间)内,合理地确定出楼梯的平面形式、楼梯段的坡度、踏步的级数、踏面和踢面的尺寸、楼梯段的宽度和长度、楼梯休息平台的宽度、楼梯井的宽度以及楼梯各部位的通行净高等。在建筑初步设计阶段,以上设计工作也会反过来进行,也就是说,首先根据建筑物的用途和使用功能以及建筑物等级的不同,来确定楼梯的平面形式、坡度以及所有各部位的尺寸,然后由此而确定该楼梯间的开间、进深、层高的合理尺寸。需要注意的是,在这种情况下,楼梯间的开间、进深、层高尺寸一般都不能单独地确定下来,而要兼顾建筑物楼梯间以外的其他空间的开间、进深、层高的要求而综合起来予以确定。

下面将通过具体的实例来讨论和介绍楼梯的设计步骤和方法。

某单元式6层砖混结构住宅楼,封闭式楼梯间平面。开间轴线尺寸为2700 mm,进深轴线尺寸为5100 mm,层高尺寸为2700 mm,室内外高差为800 mm,楼梯间首层设疏散外门。楼梯间外墙厚360 mm,内墙厚240 mm,轴线内侧墙厚均为120 mm。试设计此楼梯。该住宅楼楼梯间平面示意图如图5-11所示。

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                                      5-11  某住宅楼楼梯平面图/mm

在具体地确定楼梯间各部位的尺寸之前,先来分析以下几个问题。第一,楼梯段的坡度要合理,本例住宅楼为居住建筑,使用人数比较少,楼梯段的坡度不宜取得过小;第二,开间和进深方向的尺寸计算要减去墙体的厚度,通行净高的尺寸计算则要扣除平台梁的高度;第三,在解决首层中间休息平台下部的通行要求时,首先可采用降低室内地坪的办法,但要特别注意的是,应至少在室外保留一步高度不低于100 mm的台阶,以避免地面雨水倒灌室内;第四,注意楼层平台和休息平台宽度取值的差别。开敞式平面的楼梯间与封闭式平面的楼梯间,由于在能否借用走廊的宽度来解决通行要求上的不同,其楼层平台和休息平台宽度的取值标准也不一样。

为了使楼梯设计工作既快捷又合理,这里介绍一种设计方法,可以概括为“七步骤设计法”。七步骤设计法又可分为两个阶段,第一个阶段为前四个步骤,主要是根据设计要求和以往的经验,事先确定(假定)一些楼梯的基本数据,为下一阶段的设计做准备工作;第二个阶段为后三个步骤,主要是在前四步设计的基础上,分别对楼梯间开间、进深、层高(通行净高)三个方向的布置进行验算,以检验第一个阶段所假定的基本数据是否合理。验算结果合理,楼梯设计就此结束;如果验算结果不合理,就要重新调整前面所假定的基本数据,再按同样的设计步骤进行验算,直到出现合理的结果为止。

下面就以实例按“七步骤设计法”进行设计。

(1) 确定(假定)楼梯段踏步尺寸b、h。

参照表5-1中的住宅建筑类型的数据,取踏面宽b=280 mm,踢面高h=170 mm。此时

h/b=l70/280=0.607

此坡度值换算成角度即为31°16′,对于居住建筑的楼梯段来说,是一个比较适宜的坡度值。

(2) 计算每个楼层的踏步数N。

N=2700/170=15.88步

由于楼梯段的踏步数必须是整数值,否则,会出现每个踏步踢面高h不等值的不合理现象,因此,取每楼层的踏步数N=16步,并依此重新计算踢面高h′的数值以及楼梯段的坡度值。

计算结果如下:

h′=H/N=2700/16=168.75mm

h′/b=168.75/280=0.603

此坡度值换算成角度即为31°05′,仍在合理值范围之内。

(3) 确定楼梯的平面形式并计算每跑楼梯段的踏步数n。

本例仍采用双跑平行式的楼梯平面形式。因此,每跑楼梯段的踏步数

n=N/2=16/2=8级

每跑楼梯段8级踏步,小于18级,大于3级,符合基本要求。

(4) 计算楼梯间平面净尺寸。

根据所列的已知条件,参照图5-11的平面尺寸关系,可以得到如下尺寸。

开间方向的平面净尺寸

2700-120x2=2460mm

进深方向的平面净尺寸

5100-120x2=4860mm

(5) 开间方向的验算。

取楼梯井宽度B1=60mm,则楼梯段的宽度尺寸

B=(2460-60)/2=1200mm

楼梯段1200mm的宽度满足居住建筑楼梯段最小宽度限制的要求。

(6) 通行净高的验算。

根据所列的已知条件,按半层高度计算,首层中间休息平台的标高为1.350m,考虑平台梁的结构高度220mm(按其跨度的1/12左右并依据模数要求确定)后,平台梁下部的通行净高只有1.130m。为满足通行净高2.000m的要求,首先将室外部分台阶移入室内,即在室外保留100mm高的一步台阶,其余700mm设成四步台阶并移入室内降低室内地坪,这样,平台梁下部的通行净高达到1.130 0.700=1.830m。再将首层高度内的双跑楼梯段的踏步数由原来的8 8步调整为9 7步,第一跑楼梯段增加的一步踏步使平台梁下部的通行净高又增加了0.170m,达到1.830 0.170=2.000m,符合通行净高的标准。将以上设计结果列成计算式,则有

168.75x9 175x4-220=1998.75~2000mm

对二层中间休息平台下部的通行净高的验算式列出如下:

168.75x8 168.75x7-220=2311.25mm

计算结果表明,该处的通行净高仍满足要求。

(7) 进深方向的验算。

考虑到住宅楼建筑的楼梯通行宽度较窄,楼梯休息平台处搬运家具转弯等因素的需要,取中间休息平台的宽度D=1350 mm,略大于楼梯段的宽度B=1200 mm,则三种不同长度的楼梯段(9级、8级、7级)在楼层休息平台处的通行宽度D可由下列计算式分别得出。

首层平台处(9级楼梯段)

D1=4860-280x(9-1)-1350=1270mm

二层及以上各层楼层平台处(8级楼梯段)

D1=460-280x(8-1)-1350=1550mm

二层楼层平台处(7级楼梯段):

D1=4860-280x(7-1)-1350=1830mm

以上三种情况的计算结果表明,楼层休息平台的通行宽度(计算结果最小值为1270mm)既能满足不小于楼梯段通行宽度的要求,又能满足此处宽度为1000 mm的住户门及门两侧120mm长的门垛和一定的缓冲距离设置的需要。

以上全部验算结果均符合要求,楼梯设计完成。

图5-12所示为本例设计结果的平面图和剖面图。

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