楼梯是建筑物中的重要交通枢纽,在发生地震或火灾时,发挥了逃生竖向通道的重要作用。但施工图审查中发现设计人对楼梯设计不够重视,楼梯设计质量参差不齐。现就施工图审查中发现的楼梯设计常见问题探讨如下:
1、结构传力途径与实际结构布置不符
在笔者审查过的项目中发现“结构传力途径与实际结构布置不符”违反的频率较高,其中楼梯结构设计尤为明显,举例如下:
图 1.1
图 1.2
如图1所示,该框架结构的楼梯踏步两端存在梯柱、平台梁和楼层梁,准确、合理的计算简图应该是在YJK或PKPM软件计算模型中输入层间梯柱、楼层梁,当然设计也可以用平台梁近似模拟梯柱作用,荷载按照两边对导传力方式先传给两侧楼梯梁,然后再传递给四周主梁。按图1的传力途径,荷载会直接传递给四周主梁,缺失中间传力环节,造成梯柱支撑梁的弯、剪、扭荷载计算偏小,偏不安全。
《工程结构通用规范》GB55001-2021第2.3.2条强调:“结构分析采用的计算模型应能合理反映结构在相关因素作用下的作用效应。分析时设置的边界条件应符合结构的实际情况。”
结构分析所建立的模型应准确反映结构的真实响应,在此过程中引入的简化假定、边界条件,都应与实际情况相符,设计应对所有计算结果进行判别,确认其合理有效后方可用于指导设计。
2、楼梯结构布置欠合理
图 2.1
图 2.2
如图2所示,住宅工程中经常把楼梯间、电梯间布置在建筑物角部或者凸出建筑物布置,与主体结构联系较弱,甚至有的项目会出现混凝土墙体两侧临空的不利情况。而设计单位为了控制经济性指标,又常把电梯间、楼梯间的墙体布置的过于零碎,形不成有效筒体,水平荷载不能直接、有效的可靠传递。
《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-2021第2.4.1-1条:“工程抗震体系应具有清晰、合理的地震作用传递途径”。
从结构传力途径可靠性分析,笔者认为外凸电梯间、楼梯间应该加强与主体结构的直接联系,不宜出现小墙肢、片墙等零碎的结构墙体布置方案,不宜通过框架梁与主体结构弱连接,同时外凸楼梯间应尽量采用现浇结构、梯段钢筋锚入两侧墙体等做法,而不应为了装配而装配,外凸楼梯间采用装配式楼梯显然不是最优方案。
遇到此类建筑方案,结构设计师应与建筑专业加强协商,尽可能的多布置混凝土剪力墙,形成有效筒体,或者在结构综合指标判断时不考虑它的刚度贡献,作为安全储备考虑。
3、楼梯板构造与实际受力不符
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)第3.6.6、6.1.15条,在水平地震力作用下,楼梯或多或少参与了主体结构的内力分配和变形协调,梯板具有类似斜撑的作用,当楼梯布置在剪力墙筒体内部时,斜撑作用不明显,而框架结构的楼梯板会产生较大的轴向力。当楼梯板的拉(压)力达到或超过混凝土的极限抗拉(压)强度时,就会发生拉(压)破坏,而楼梯间(包含楼梯板)的破坏会延误人员撤离及救援工作,从而造成严重伤亡。
因此,应重视楼梯板的构造,框架结构的楼梯板应按压(拉)弯构件设计,楼梯板上部应配置通长钢筋,具体构造可详图集22G101-2,框架结构的楼梯应标注抗震等级。
4、构造柱截面尺寸与建筑耐火等级一级不符
按《工程结构通用规范》GB55001-2021第2.1.5条结构耐久性设计成为施工图审查强条,而结构耐久性设计除了考虑材料的耐久性之外,还需要从结构全生命周期的使用与维护角度考虑。在发生火灾的情况下,当柱子截面过小时,会造成不满足建筑耐火等级的要求而导致构件提前破坏。
《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018年版)第5.1.2条及附录1:“民用建筑的耐火等级为一级时,柱的耐火时间不应小于3个小时,对应柱最小截面200mmX500mm。”
当建筑耐火等级为一级时,楼梯间构造柱采用200mmX400mm显然不满足要求;当耐火等级为二级及以下时,楼梯柱可按200mmX400mm设计。
5、其他问题
1)框架结构的整浇楼梯未按GB55002-2021第5.1.3条整体计算考虑刚度影响,未采用滑动支座,应二选一采取措施。
2)框架结构的梯柱顶端与上层框架梁相连时,未注明弱连接。
3)框架结构楼梯贴建筑边布置时,造成单侧穿层柱或错把悬挑梁作为柱的面外支座。