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2024年7月24日发(作者:)
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梁式楼梯结构计算实例
楼梯的平面布置,踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。板式楼梯和梁式楼梯是最常
见的现浇楼梯,宾馆和公共建筑有时也采用一些特种楼梯,如螺旋板式楼梯和剪刀式楼梯(图
8-1)。此外也有采用装配式楼梯的。这里主要介绍板式楼梯和梁式楼梯的计算机构造特点。
(a)剪刀式楼梯 (b)螺旋板式楼梯
图8-1 特种楼梯
楼梯的结构设计包括以下内容:
1) 根据建筑要求和施工条件,确定楼梯的结构型式和结构布置;
2) 根据建筑类别,按《荷载规范》确定楼梯的活荷载标准值。需要注意的是楼梯的活荷载
往往比所在楼面的活荷载大。生产车间楼梯的活荷载可按实际情况确定,但不宜小于3.5kN
/m(按水平投影面计算)。除以上竖向荷载外,设计楼梯栏杆时尚应按规定考虑栏杆顶部水
平荷载0.5kN/m(对于住宅、医院、幼儿园等)或1.0kN/m(对于学校、车站、展览馆等);
3).进行楼梯各部件的内力计算和截面设计;
4) 绘制施工图,特别应注意处理好连接部位的配筋构造。
梁式楼梯结构计算实例
梁式楼梯由踏步板,斜梁和平台板、平台梁组成(图8-9)。其荷载传递为:
1)踏步板
踏步板按两端简支在斜梁上的单向板考虑,计算时一般取一个踏步作为计算单元,踏步
板为梯形截面,板的计算高度可近似取平均高度
h(h
1
h
2
)/2
(图8-10)板厚一般不小于
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30mm~40mm,每一踏步一般需配置不少于2ø6的受力钢筋,沿斜向布置间距不大于300mm
的ø6分布钢筋。
图8-9 梁式楼梯的组成 图8-10 踏步板
2)斜边梁
斜边梁的内力计算特点与梯段斜板相同。踏步板可能位于斜梁截面高度的上部,也可能
位于下部,计算时可近似取为矩形截面。图(8-11)为斜边梁的配筋构造图。
3)平台梁
平台梁主要承受斜边梁传来的集中荷载(由上、下楼梯斜梁传来)和平台板传来的均布荷
载,平台梁一般按简支梁计算。
图8-11 斜梁的配筋
例8-2 某数学楼楼梯活荷载标准值为2.5kN/m,踏步面层采用30mm厚水磨石,底面
为20mm厚,混合砂浆抹灰,混凝土采用C25,梁中受力钢筋采用HRB335,其余钢筋采用
HPB235,楼梯结构布置如图(8-12)所示。试设计此楼梯。
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2
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(a)楼梯结构平面 (b)楼梯结构剖面
图8-12 梁式楼梯结构布置图
解: 1. 踏步板(TB一1)的计算
(1)荷载计算 (踏步尺寸
a
1
b
1
300mm150mm
。底板厚d=40mm)
恒荷载
踏步板自重
1.2
0.1950.045
0.3251.08kN/m
2
踏步面层重
1.2(0.30.15)0.650.35kN/m
(计算踏步板自重时,前述ABCDE五角形踏步截面面积可按上底为
d/cos
40/0.89445mm
,下底为
b
1
d/cos
15040/0.894195mm
,高为
a
1
=300mm的梯形截面计算。)
踏步抹灰重
1.2
0.3
0.02170.14kN/m
0.894
g=1.08+0.35+0.14=1.57kN/m
使用活荷载
q1.42.50.31.05kN/m
垂直于水平面的荷载及垂直于斜面的荷载分别为
gq2.62kN/m
g'q'2.620.8942.34kN/m
(2)内力计算
斜梁截面尺寸选用150mmX350mm,则踏步的计算跨度为
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l
0
l
n
b1.530.151.68m
踏步板的跨中弯矩
11
2
M(g'q')l
0
2.341.68
2
0.826kNm
88
(3)截面承载力计算
0
cos
cos2656'0.894,
等效
(ab300mm150mm)
11
取一踏步(为计算单元, 已知
矩形截面的高度h和宽度b为
h
22
b
1
cos
d1500.89440129.4mm
33
b0.75a
1
/cos
0.75300/0.894251.7mm
则:
h
0
ha
s
129.420109.4mm
s
M
1
f
c
bh
0
2
8.2610
5
0.0248
2
11.9251.7109.4
112
s
1120.02480.0252
b
0.614
A
s
1
f
c
bh
0
f
y
11.9251.7109.40.0252
36.4mm
2
210
1
A
s
f
36.41.27
0.112%
min
0.45
t
0.450.27%
bh251.7129.4f
y
210
2
A
bh0.0027251.7129.487.9mm
smin
则:
踏步板应按
min
配筋,每米宽沿斜面配置的受力钢筋
A
s
87.91000
0.894261.9mm
2
/m
300
,为保证每个踏步至少有两根钢筋,故选用
2
ø8@150(A
s
=335mm)
2. 楼梯斜梁(TL一1)计算
(1) 荷载
11
2.62(1.5320.15)7.99kN/m
0.3
踏步板传来
2
1.2(0.350.04)0.1525
1
1.56kN/m
0.894
斜梁自重
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斜梁抹灰
1.2(0.350.04)0.02172
1
0.28kN/m
0.894
楼梯栏杆
1.20.10.12kN/m
总计
gq9.95kN/m
(2) 内力计算
取平台梁截面尺寸
bh200mm450mm
,则斜梁计算跨度:
l
0
l
n
b3.60.23.8m
斜梁跨中弯矩和支座剪力为:
11
2
M(gq)l
0
9.953.8
2
18.0kNm
88
V
11
(gq)l
n
9.953.617.9kN
22
(3) 截面承载能力计算
取
h
0
ha35035315mm
b
f
'
翼缘有效宽度
按梁跨考虑
b
f
'l
0
/6633mm
按梁肋净距考虑
由于
b
f
'
s
0
1530
b150915mm
22
可不按翼缘厚度考虑,最后应取
h
f
'/h40/3500.1,b
f
'
b
f
'633mm
.
判别T形截面类型:
1
f
c
b
f
'h
f
'(h
0
0.5h
f
')11.963340(3150.540)82kNmM18kNm
故按等一类T型截面计算
s
M
1
f
c
b
f
'h
0
2
1810
6
0.025
11.9633315
2
112
s
1120.0250.0264
b
0.550
A
s
1
f
c
b
f
'h
0
f
y
11.96333150.0264
187mm
2
300
1
A
s
f
187
0.36%
min
0.45
t
0.2%
bh150350f
y
2
A226mm
s
12, 故选用2
由于无腹筋梁的抗剪能力:
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V
c
0.7f
t
bh
0
0.71.2715031542005.25NV17900N
可按构造要求配置箍筋, 选用双肢箍ø6@300.
3. 平台梁(TL一2)计算
(1) 荷载
斜梁传来的集中力
平台板传来的均布恒荷载
GQ
1
9.953.818.9kN
2
1.6
1.2(0.650.06250.0217)(0.2)2.99kN/m
2
1.6
1.4(0.2)2.53.5kN/m
2
平台板传来的均布活荷载
平台梁自重
1.20.2(0.450.06)252.34kN/m
平台梁抹灰
21.20.02(0.450.06)170.32kN/m
总计
gq9.15kN/m
(2) 内力计算(计算简图见图8-13)
平台梁计算跨度
l
0
l
n
a3.760.244.00m
l
0
1.05l
n
1.053.763.95m4.00m
故取
l
0
3.95m
跨中弯矩
l
1bb
2
M(gq)l
0
2(GQ)
0
(GQ)
(a)
8222
13.950.250.25
9.153.95
2
218.918.9
(1.68)56kNm
8222
支座剪力
V
1
(gq)l
n
2(GQ)
2
1
9.153.76218.955.0kN
2
考虑计算的斜截面应取在斜梁内侧,故
V
1
9.153.7618.936.1kN
2
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图8-13 平台梁计算简图
(3) 正截面承载力计算
翼缘有效宽度b
f
’,
按梁跨度考虑
b
f
'l
0
/63950/6658mm
按梁肋净距考虑
最后应取
b
f
'
s
0
1600
b2001000mm
22
b
f
'658mm
判别T型截面类型:
1
f
c
b
f
'h
f
'(h
0
0.5h
f
')11.965860(4150.560)167kNmM56kNm
按第一类T形截面计算
s
M
1
f
c
b
f
'h
0
2
5610
6
0.045
11.9658415
2
112
s
1120.0450.046
b
0.550
A
s
1
f
c
b
f
'h
0
f
y
11.96584150.046
498mm
2
300
1
A
s
f
498
0.55%
min
0.45
t
0.2%
bh200450f
y
18(A
s
=509m)
2
选用2
(4) 斜截面承载力计算
由于无腹筋梁的承载力
V
c
0.7f
t
bh
0
0.71.2720041573787NV36100N
可按构造要求配置箍筋,
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选用双肢箍ø6@200。
(a)TB—1; (b)TL一1; (c)TL一2
图8-14 踏步板、斜梁和平台梁配筋图
(5)附加箍筋计算
采用附加箍筋承受由斜梁传来的集中力,若附加箍筋仍采用双肢箍筋ø6,则附加箍筋
总数为:
m
GQ18900
1.59
nA
sv1
f
yv
228.3210
个
斜梁侧需附加2个ø6的双肢箍筋。
踏步板(TB一1)、斜梁(TL一1)和平台梁(TL一2)的配筋图如图(8-14a、b、 c)所示。
3.现浇楼梯的一些构造处理
1) 当楼梯下净高不够,可将楼层梁向内移动(图8-15),这样板式楼梯的梯段就成为折
线形。对此设计中应注意两个问题:(1)梯段中的水平段,其板厚应与梯段相同,不能处理
成和平台板同厚;(2)折角处的下部受拉纵筋不允许沿板底弯折,以免产生向外的合力将该
处的混凝土崩脱,应将此处纵筋断开,各自延伸至上面再行锚固。若板的弯折位置靠近楼层
梁,板内可能出现负弯矩,则板上面还应配置承担负弯矩的短钢筋(图8-16)。
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图8-15 楼层梁内移时 图8-16 板内折角时的配筋
2) 若遇折线形斜梁,梁内折角处的受拉纵向钢筋应分开配置,并各自延伸以满足锚固
要求,同时还应在该处增设箍筋。该箍筋应足以承受未伸入受压区域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受拉钢筋合力的35%。由箍筋承受的纵向受拉钢筋的合
力,可按下式计算(图8-17)。
未伸人受压区域的纵向受拉钢筋的合力
N
s1
2f
y
A
s1
cos
2
全部纵向受拉钢筋合力的35%为
N
s2
0.7f
y
A
s
cos
2
式中 A
s
——全部纵向受拉钢筋的截面面积;
A
s1
——未伸人受压区域的纵向受拉钢
筋的截面面积:
——构件的内折角。
图8-17 折线形斜梁内折角处配筋
按上述条件求得的箍筋, 应设置在长度为
3
shtg
8
的范围内。
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