5 楼梯、台阶与坡道
[学习目标]
通过本章的学习,了解楼梯的作用与形式,掌握钢筋混凝土结构楼梯的设计方法及各组成部分的构造方法。
[项目引入]
参观实景楼梯,了解楼梯的形式,在教师的指引下了解其各组成部分的构造做法。
[讲课指引]
阶段1 学生在教师讲授本章之前完成的内容
查阅相关书籍或网络,自学“楼梯、台阶、坡道的作用与形式”等内容。
阶段2 学生跟随教师的课程进度完成的内容
(1)测绘或设计一个楼梯,绘制楼梯的平面图与剖面图;
(2)对楼梯的踏步、栏杆、扶手等进行详细的构造设计。
阶段3 最后成图
将全部图纸绘制在1张A2图纸上。
5.1 楼梯的基础知识
楼梯是两层以上的建筑的垂直交通设施,起着疏散人流和装点环境的作用,因而楼梯应具有使用方便、结构可靠、安全防火、造型美观等特点(图5.1)。
图5.1 楼梯实例
5.1.1 楼梯的组成
楼梯主要由梯段、平台和栏杆扶手3部分组成(图5.2)。梯段是两个平台之间由若干连续踏步组成的倾斜构件,每个梯段的踏步数量一般不应超过18级,也不应少于3级。
平台包括楼层平台和中间平台两部分。连接楼板层与梯段端部的水平构件称为楼层平台,位于两层楼(地)面之间连接梯段的水平构件称为中间平台。
栏杆是布置在楼梯梯段和平台边缘处有一定刚度和安全度的围护构件。扶手附设于栏杆顶部供依扶用。
图5.2 楼梯的组成
5.1.2 楼梯的形式
按楼层间梯段的数量和形式不同,楼梯有多种形式(图5.3)。
图5.3 楼梯形式
(a)直跑楼梯(单跑);(b)直跑楼梯(双跑);(c)折角楼梯;(d)双分折角楼梯;
(e)三跑楼梯;(f)双跑楼梯;(g)双分平行楼梯;(h)剪刀楼梯;(i)圆形楼梯;(j)螺旋楼梯
(1)单跑楼梯 单跑楼梯一般用于层高较小的建筑(图5.4),中间不设休息平台,只有一个楼梯段,所占楼间宽度较小,长度较大。
图5.4 单跑楼梯
(2)双跑平行楼梯 这是在一般建筑物中采用最为广泛的一种楼梯形式(图5.5)。由于双跑楼梯第二跑梯段折回,所以占用房间长度较小,楼梯间与普通房间平面尺寸大致相近,便于平面设计时进行楼梯布置。双分式、双合式楼梯相当于两个双跑楼梯并在一起,常用作公共建筑的主要楼梯。
图5.5 双跑平行楼梯
(3)三、四跑楼梯 常用于楼梯间平面接近方形的公共建筑(图5.6),由于梯井较大,不宜用于住宅、小学校等儿童经常上下楼梯的建筑,否则应有可靠的安全措施。
(4)螺旋楼梯 楼梯踏步围绕一根中央立柱布置(图5.7),每个踏步面为扇形,另外还有圆形、弧形等曲线形楼梯形式,它们造型独特、美观,但由于行走不便一般采用较少,有时公共建筑为丰富建筑空间而采用这种形式的楼梯。
图5.6 三、四跑楼梯
图5.7 螺旋楼梯
(5)剪刀式楼梯 4个梯段用一个中间平台相连(图5.8),占用面积较大,行走方便,多用于人流较多的公共建筑。
图5.8 剪刀式楼梯
5.1.3 楼梯的主要尺度(图5.9)
图5.9 楼梯的主要尺度示意图
(1)楼梯的坡度 楼梯的坡度(图5.10)是指梯段中各级踏步前缘的假定连线与水平面形成的夹角,或以夹角的正切表示踏步的高宽比。
楼梯坡度不宜过大或过小,坡度过大,行走易疲劳;坡度过小,楼梯占用空间大。
楼梯的坡度范围常为23°~45°,适宜的坡度为30°左右。坡度过小时,可做成坡道;坡度过大时,可做成爬梯。楼梯坡度一般不宜超过38°,供少量人流通行的内部交通楼梯,坡度可适当加大。
(2)踏步尺寸 踏步是由踏步面和踏步踢板组成。踏步尺寸包括踏步宽度和踏步高度(图5.11)。
图5.10 楼梯的坡度
踏步高度不宜大于210 mm,并不宜小于140 mm,各级踏步高度均应相同,一般常用140~180 mm。
踏步宽度应与成人的脚长相适应,一般不宜小于250 mm,常用250~320 mm。计算踏步尺寸常用的经验公式为:2h+b=600~620 mm(h—踏步高度;b—踏步宽度;600~620 mm—人行走时的平均步距)。
当受条件限制,供少量人流通行的内部交通楼梯,踏步宽度可适当减少,但也不宜小于220 mm,或者也可采用突缘(出沿或尖角)加宽20 mm(图5.12)。踏步宽度一般以1/5M为模数,如220,240,260,280,300,320 mm等(表5.1)。
图5.11 踏步尺寸
图5.12 有、无突缘的楼梯踏步构造对比示意图
表5.1 楼梯踏步最小宽度与最大高度
续表
图5.13 楼梯的宽度
(3)楼梯段宽度 楼梯段宽度是指梯段边缘或墙面之间垂直于行走方向的水平距离(图5.13)。
梯段宽度是根据通行的人流量大小和安全疏散的要求决定的,供日常主要交通用的楼梯的梯段净宽应根据建筑物使用特征,一般按每股人流宽为0.55 m+(0~0.15)m的人流股数确定,并不应少于两股人流。
(4)楼梯平台深度 楼梯平台是连接楼地面与梯段端部的水平部分(图5.14),有中间平台和楼层平台,平台深度不应小于楼梯梯段的宽度。但直跑楼梯的中间平台深度以及通向走廊的开敞式楼梯楼层平台深度,可不受此限制。
图5.14 楼梯平台深度
当梯段改变方向时,平台扶手处的最小宽度不应小于梯段净宽,当平台上设暖气片或消防栓时,应扣除它们所占的宽度。
(5)栏杆扶手高度 楼梯栏杆扶手的高度(图5.15)是指从踏步前缘至扶手上表面的垂直距离。室内楼梯栏杆扶手的高度不宜小于900 mm。凡阳台、外廊、室内回廊、内天井、上人屋面及室外楼梯等临空处设置的防护栏杆,栏杆扶手的高度不宜小于1 050 mm。高层建筑的栏杆高度应再适当提高,但不宜超过1 200mm。对儿童栏杆扶手的高度不宜大于600mm。
图5.15 栏杆扶手高度
(6)楼梯的净空高度 楼梯的净空高度包括梯段部位的净高和平台部位的净高。梯段净高是指踏步前缘到顶棚(即顶部梯段底面)的垂直距离,梯段净高不应小于2 200 mm。平台净高是指平台面(或楼地面)到顶部平台梁底面的垂直距离,平台净高不应小于2 000 mm。楼梯梯段最低、最高踏步的前缘线与顶部凸出物的内边缘线的水平距离不应小于300 mm(图5.16)。
图5.16 楼梯净高示意图
当楼梯底层中间平台下做通道时,为使平台净高满足要求,常采用以下几种处理方法:
①增加楼梯底层第一个梯段踏步数量,即抬高底层中间平台(图5.17(a))。
图5.17 楼梯底层中间平台下做通道
②降低楼梯中间平台下的地面标高,即将部分室外台阶移至室内。但应注意两点:
a.降低后的室内地面标高至少应比室外地面高出一级台阶的高度,即100~150 mm;
b.移至室内的台阶前缘线与顶部平台梁的内边缘之间的水平距离不应小于300 mm(图5.17(b))。
③将上述两种方法结合,即降低楼梯中间平台下的地面标高的同时,增加楼梯底层第一个梯段的踏步数量(图5.17(c))。
④底层用直行梯段直接从室外上到二楼(图5.17(d))。
5.2 钢筋混凝土楼梯构造
钢筋混凝土楼梯按施工方法的不同有现浇整体式和预制装配式两种类型。现浇钢筋混凝土楼梯由于整体性好、刚度大、抗震性能好等特点,目前应用最为广泛。
5.2.1 现浇式钢筋混凝土楼梯
现浇式钢筋混凝土楼梯按梯段的结构形式不同,有板式楼梯和梁式楼梯两种。
(1)板式楼梯 板式楼梯通常由梯段板、平台梁和平台板组成(图5.18(a)),梯段板承受梯段的全部荷载,并且传给两端的平台梁,再由平台梁将荷载传到墙上。平台梁之间的距离即为板的跨度。另外也可不设平台梁,将平台板和梯段板连在一起,荷载直接传给墙体。
图5.18 现浇式钢筋混凝土楼梯
(a)板式;(b)梁式
板式楼梯底面光洁平整,外形美观,便于支模施工。但是当梯段跨度较大时,梯段板较厚,混凝土和钢筋用量也随之增加,因此板式楼梯在梯段跨度不大(一般在3 m以下)时采用。
(2)梁式楼梯 梁式楼梯由梯段板、梯段斜梁、平台板和平台梁组成(图5.18(b))。梯段荷载由梯段板传给梯梁,梯梁两端搭在平台梁上,再由平台梁将荷载传给墙体。
梯段板靠墙一边可以搭在墙上,省去一根梯梁,以节省材料和模板,但施工不便。另一种做法是在梯段板两边设两根梯梁。梯梁在梯段板下,踏步外露,称为明步;梯梁在梯段板之上,踏步包在里面,称为暗步。
梁式楼梯传力路线明确,受力合理。当楼梯的跨度较大或荷载较大时,采用梁式楼梯较经济。
5.2.2 预制装配式钢筋混凝土楼梯
装配式钢筋混凝土楼梯根据生产、运输、吊装和建筑体系的不同,有许多不同的构造形式,由于构件尺度的不同,大致可分为小型构件装配式、中型构件装配式和大型构件装配式三大类。
1)小型构件装配式楼梯
小型构件装配式楼梯的主要预制构件是踏步和平台板。
(1)预制踏步 预制踏步的断面形式有三角形、L形和一字形等。三角形踏步有实心和空心两种。L形踏步可将踢板朝上搁置,称为正置;也可将踢板朝下搁置,称为倒置。一字形踢步只有踏板没有踢板,拼装后漏空、轻巧,也可用砖补砌踢板(图5.19)。
图5.19 小型构件装配式楼梯的预制踏步
(2)预制踏步的支承方式 预制踏步的支承方式主要有梁承式、墙承式和悬挑式3种。
①梁承式:指预制踏步支承在梯梁上,而梯梁支承在平台梁上(图5.20)。预制踏步梁承式楼梯在构造设计中应注意两个方面:
a.踏步在梯梁上的搁置构造:踏步在梯梁上的搁置构造,主要涉及踏步和梯梁的形式。三角形踏步应搁置在矩形梯梁上,楼梯为暗步时,可采用L形梯梁。L形和一字形踢步应搁置在锯齿形梯梁上。
b.梯梁在平台梁上的搁置构造:梯梁在平台梁上的搁置构造与平台处上下行梯段的踏步相对位置有关。平台处上下行梯段的踏步相对位置一般有3种:
●上下行梯段同步(图5.21(a));
●上下行梯段错开一步(图5.21(b));
●上下行梯段错开多步(图5.21(c))。
平台梁可采用等截面的L形梁,也可采用两端带缺口的矩形梁。
图5.20 预制梁承式楼梯构造
图5.21 楼梯在平台梁上的搁置构造
②墙承式:指预制踏步的两端支承在墙上。预制踏步墙承式楼梯不需要设梯梁和平台梁,预制构件只有踏步和平台板,踏步可采用L形或一字形。对于双跑平行楼梯,应在楼梯间中部设墙(图5.22)。
③悬挑式:指预制踏步的一端固定在墙上,另一端悬挑。楼梯间两侧墙体的厚度不应小于240 mm,悬挑长度一般不超过1 500 mm,预制踏步可采用L形或一字形(图5.23)。
图5.22 预制墙承式楼梯构造
图5.23 预制悬臂踏步楼梯构造
(3)预制平台板 常用预制钢筋混凝土空心板、实心平板或槽形板(图5.24),板通常支承在楼梯间的横墙上,对于梁承式楼梯,板也可支承在平台梁和楼梯间的纵墙上。
2)中型构件装配式楼梯
中型构件装配式楼梯的主要预制构件是梯段、平台板和平台梁。
(1)预制梯段 预制梯段(图5.25)有板式梯段和梁式梯段两种类型。板式梯段分实心和空心两种;梁式梯段一般采用暗步,称为槽板式梯段,有实心、空心和折板形3种。
图5.24 预制楼梯平台与梯段连接构造
(2)预制平台板和平台梁 通常将平台板和平台梁组合在一起预制成一个构件,形成带梁的平台板(图5.26),也可将平台梁和平台板分开预制。
图5.25 中型构件装配式楼梯的预制梯段
图5.26 梯段连平台预制构件楼梯
(3)梯段的搁置 梯段在平台梁上的搁置构造做法一般有以下几种:
①上下行梯段同步时,采用埋步做法。平台梁可采用等截面的L形梁,为便于安装,L形平台梁的翼缘顶面宜做成斜面。梯段上下两端各有一步与平台标高一致,即埋入平台内(图5.27(a))。
②上下行梯段同步时,也可采用不埋步做法。这种做法的平台梁应设计成变截面梁(图5.27(b))。
③上下行梯段错开一步的做法(图5.27(c))。
④上下行梯段错多步的做法。楼梯底层中间平台下做通道时,常将两个梯段做成不等跑的,这样,二层楼层平台处上下行梯段的踏步就有可能形成较多的错步。此时,踏步较少的梯段应做成曲折形。楼梯第一跑梯段的下端应设基础或基础梁,以支承梯段(图5.27(d))。
3)大型构件装配式楼梯
这种装配式楼梯是将整个梯段和平台组合在一起预制成一个构件,有板式和梁式两种类型。此种楼梯在风景园林建筑中应用甚少,因此书中不再作详细介绍。
5.3 楼梯的细部构造
5.3.1 踏步表面处理
(1)踏步面层构造 踏步面层的构造做法与楼地面相同,可整体现抹,也可用块材铺贴。面层材料应根据建筑装修标准选择,标准较低时,可用水泥砂浆面层(图5.28(a));一般标准时可做普通水磨石面层(图5.28(b));标准较高时,可用缸砖面层(适用于较高标准的室外楼梯面层)(图5.28(c))、大理石板或预制彩色水磨石板铺贴(图5.28(d))。
图5.28 踏步面层构造
(2)踏步突缘构造 当踏步宽度取值较小时,前缘可挑出形成突缘(图5.29),以增加踏步的实际使用宽度,踏步突缘的构造做法与踏步面层做法有关。整体现抹的地面,可直接抹成突缘,突缘宽度一般为20~40 mm。
(3)踏面防滑处理 防滑处理的方法通常有两种(图5.29):
①设防滑条:可采用金刚砂、橡胶、塑料、马赛克和金属等材料,其位置应设在距踏步前缘40~50 mm处,踏步两端接近栏杆或墙处可不设防滑条,防滑条长度一般按踏步长度每边减去150 mm。
②设防滑包口:即用带槽的金属等材料将踏步前缘包住,既防滑又起保护作用。
图5.29 踏步突缘和防滑构造
5.3.2 栏杆和扶手构造
1)栏杆的形式和材料
栏杆的形式通常有空透式栏杆(图5.30(a))、栏板式栏杆(图5.30(b))和组合式栏杆3种(图5.30(c))。
图5.30 楼梯栏杆的形式
图5.31 栏板式、组合式栏杆构造
(a)1/4砖砌栏板;(b)钢化玻璃栏板;(c)组合式栏杆
(1)空透式栏杆 空透式栏杆以竖杆作为主要受力构件,常用钢、木材、钢筋混凝土或其他金属等制作。方钢的断面一般在16 mm×16 mm~20 mm×20 mm,圆钢采用φ16~φ18为宜。还可采用钢化玻璃、穿孔金属板或金属网等装饰性材料。
(2)栏板式栏杆 栏板是实心的,有钢筋混凝土预制板或现浇栏板、钢丝网抹灰栏板和砖砌栏板,厚度80~100 mm。钢丝网抹灰栏板是在钢筋骨架的两侧焊接或绑扎钢丝网,然后抹水泥砂浆而成。砖砌栏板是用黏土砖砌成60 mm厚的矮墙。为增加其牢固性和整体性,一般需在砖的两侧增加钢筋网片,然后抹水泥砂浆,顶部现浇钢筋混凝土扶手以增加牢固性(图5.31 (a),(b))。
(3)组合式栏杆 组合式栏杆是以上两种的组合,通常是上部用空花栏杆,下部用实心栏板(图5.31(c))。
2)扶手的材料和断面形式
(1)扶手的材料 扶手常用硬木、塑料和金属材料制作(图5.32)。硬木扶手和塑料扶手目前应用较广泛;金属扶手,如钢管扶手、铝合金扶手一般用于装修标准较高时。
图5.32 扶手断面形式和尺寸及与栏杆的连接构造
(2)扶手的断面形式 扶手断面形式很多,可根据扶手材料、功能和外观需要来选择。为便于手握抓牢,扶手顶面宽度宜为60~80 mm。
3)栏杆和扶手的节点构造
(1)栏杆与梯段的连接 基本的连接方法有3种:锚固法(图5.33(a))、焊接法(图5.33 (b))和栓接法(图5.33(c)),其中焊接法和锚固法应用较广泛。
①锚固法:是在梯段中预留孔洞,将端部制成开脚插入预留孔洞内,用水泥砂浆、细石混凝土或快凝水泥、环氧树脂等材料灌实。预留孔洞的深度一般不小于60~75 mm,距离梯段边缘不小于50~70 mm。
图5.33 栏杆与梯段的连接构造
②焊接法:是在梯段中预埋钢板或套管,将栏杆的立杆与预埋铁件焊接在一起。
③栓接法:是用螺栓将栏杆固定在梯段上,固定方式有若干种。
(2)栏杆与扶手的连接 硬木扶手通常是用木螺丝将焊接在金属栏杆顶端的通长扁钢拧在一起;塑料扶手带有一定的弹性,通过预留的卡口直接卡在栏杆顶端焊接的通长扁钢上;金属扶手一般直接焊接在金属栏杆的顶面上(图5.34)。
图5.34 栏杆与扶手的连接构造
(3)栏杆扶手与墙的连接 楼梯顶层的楼层平台临空一侧应设置水平栏杆扶手,扶手端部与墙应有可靠的连接。一般将连接扶手和栏杆的扁钢插入墙上的预留孔内,并用水泥砂浆或细石混凝土填实。若为钢筋混凝土墙或柱,可将扁钢与墙或柱上的预埋铁件焊接(图5.35)。
图5.35 栏杆扶手与墙的连接构造
(4)栏杆、扶手的转弯处理 在双折式楼梯的平台转弯处,当上下行楼梯的第一个踏步口平齐时,两段扶手在此不能方便地连接,需延伸一段后再连接,或做成“鹤颈”扶手(图5.36 (b))。这种扶手使用不便且制作麻烦,应尽量避免,一般的改进方法有:
①将平台处栏杆向里缩进半个踏步距离,可顺当连接。其特点是连接简便,易于制作,省工省料,但是由于栏杆扶手伸入平台,使平台净宽变小(图5.36(a))。
②将上下行的楼梯段的第一个踏步相互错开,扶手可顺当连接。其特点是简便易行,但是必须增加楼梯间的进深(图5.36(e),(f))。
③将上下行扶手在转折处断开各自收头。因扶手断开,栏杆的整体性受到影响,需在结构上互相连牢(图5.36(d))。
图5.36 栏杆转折处栏杆扶手处理
(a)栏杆前伸半个踏步;(b)鹤颈扶手;(c)整体硬接;(d)拼接;(e)、(f)错开踏步的扶手处理
5.4 室外台阶与坡道
台阶与坡道多是设置在建筑物出入口处的辅助构件,根据使用要求的不同在形式上有所区别。一般民用建筑中,在车辆通行及专为残疾人使用的特殊情况下,才设置坡道;有时在走廊内为解决小尺寸高差时也用坡道。台阶和坡道在入口处对建筑的立面还具有一定的装饰作用,因此设计时既要考虑实用,又要考虑美观(图5.37)。
5.4.1 室外台阶
图5.37 台阶与坡道的形式
台阶有室内台阶和室外台阶之分,室内台阶主要用于室内局部的高差联系,室外台阶主要用于联系室内外地面,在园林环境中室外台阶应用广泛。室内台阶步宽不宜小于300 mm,步高不宜大于150 mm,连续踏步数不宜小于二级。当高差不足二级时,需设计成坡道。由于室外台阶使用较多,本节仅介绍室外台阶。
为防潮、防水,一般要求首层室内地面至少要高于室外地坪150 mm。这部分高差要用台阶联系。
1)台阶的形式
台阶由踏步和平台组成,其平面形式有单面踏步式、两面踏步式和三面踏步式等。台阶坡度较楼梯平缓,每级踏步高为100~150 mm,踏面宽为300~400 mm,当台阶高度超过1 m时,宜设有护栏。在出入口和台阶之间设平台,平台应与室内地坪有一定高差,一般为40~50 mm,且表面应向外倾斜1%~3%坡度,避免雨水流向室内。
在园林环境中,有时为了夸张山势,台阶的高度可增至250 mm以上,以增加趣味。在广场、河岸等较平坦的地方,有时为了营造丰富的地面景观,也要设计台阶,使地面的造型更加富有变化。每一级踏步的宽度最好一致,不要忽宽忽窄。每一级踏步的高度也要统一,不得高低相间。
一般情况下,园林中的台阶梯道都要考虑伤残人轮椅车和自行车推行上坡的需要,要在梯道两侧或中部设置斜坡道。梯道太长时,应当分段插入休息缓冲平台,使梯道每一段的梯级数最好控制在25级以下;缓冲平台的宽度应在1.58 m以上,太窄时不能起到缓冲作用。在设置踏步的地段上,踏步的数量至少应为2~3级,如果只有1级而又没有特殊的标记,则容易被人忽略,使人绊跤。
2)台阶的构造
台阶构造由面层、结构层和基层构成。
面层应耐磨、光洁、易于清扫,一般采用耐磨、抗冻材料做成,常用的有水泥砂浆、水磨石、缸砖以及天然石板等。水磨石在冰冻地区容易造成滑跌,应慎用,如使用必须采取防滑措施。缸砖、天然石板等也应慎用表面光滑的材料。
结构层承受作用在台阶上的荷载,应采用抗冻、抗水性能好且质地坚实的材料,常用的有黏土砖、混凝土、天然石材等。普通黏土砖抗冻、抗水性能差,砌做台阶整体性也不好,容易损坏,即使做了面层也会剥落,故除次要建筑或临时性建筑中使用外,一般很少用。大量的民用建筑多采用混凝土台阶。
基层是为结构层提供良好均匀的持力基础,一般较为简单,只要挖去腐殖土,做一垫层即可。在严寒地区如台阶下为冻胀土(黏土或亚黏土)可采用换土法(砂土)来保证台阶基层的稳定。
为预防建筑物主体结构下沉时拉裂台阶,应将建筑主体结构与台阶分开,待主体结构有一定沉降后,再做台阶;或者把台阶基础和建筑主体基础做成一体,使二者一起沉降,这种情况多用于室内台阶或位于门洞内的台阶;也有将台阶与外墙连成整体,做成由外墙的挑出式结构。
台阶根据使用的结构材料和特点可分为砖石阶梯踏步、混凝土踏步、山石瞪道、攀岩天梯梯道等(图5.38),其结构设计如下:
图5.38 台阶的构造
(a)砖台阶的构造;(b)条石台阶的构造;(c)混凝土台阶的构造
(1)砖石台阶 以砖或整形毛石为材料,M2.5混合砂浆砌筑台阶与踏步,砖踏步表面按设计可采用1∶2水泥砂浆抹面,也可做成水磨石踏面,或者用花岗石、防滑釉面砖作贴面装饰。
(2)混凝土台阶 一般将斜坡上素土夯实,坡面用1∶3∶6三合土(加碎砖)或3∶7灰土(加碎砖石)作垫层并夯实,厚60~100 mm;其上采用C10混凝土现浇做踏步。踏步表面的抹面可按设计进行。每一级踏步的宽度、高度以及休息缓冲平台、轮椅坡道的位置等要求,都与砖石阶梯踏步相同,可参照进行设计。
(3)山石瞪道 在园林土山或石假山及其他一些地方,为了与自然山水园林相协调,梯级道路不采用砖石材料砌筑成整齐的阶梯,而是采用顶面平整的自然山石,依山随势地砌成山石瞪道。山石材料可根据各地资源情况选择,砌筑用的结合材料可用石灰砂浆,也可用1∶3水泥砂浆,还可采用山土垫平塞缝,并用片石刹垫稳当。踏步石踏面的宽窄允许有些不同,可在300~500 mm变动。踢面高度还应统一起来,一般采用120~200 mm。设置山石瞪道的地方本身就是供登攀的,所以踢面高度大于砖石阶梯。
(4)攀岩天梯梯道 这种梯道是在风景区山地或园林假山上最陡的崖壁处设置的攀登通道。一般是从下至上在崖壁凿出一道道横槽作为梯步,如同天梯一样。梯道旁必须设置铁链或铁管矮栏并固定于崖壁壁面,作为登攀时的扶手。
5.4.2 坡道
当室外门前有车辆通行及特殊的情况下,要求设置坡道。坡道多为单面坡形式。有些大型公共建筑为考虑车辆能在出入口处通行,常采用台阶与坡道相结合的形式。在有残疾人轮椅车通行的建筑门前,应在有台阶的地方增设坡道,以便出入。坡道的坡度一般在1∶8~1∶12。室内坡道不宜大于1∶8,室外坡道不宜大于1∶10;供轮椅使用的坡道不应大于1∶12。当坡度大于1∶8时须做防滑处理,一般做锯齿状或做防滑条。
自行车坡道不宜大于1∶5,并应辅以踏步。
坡道也是由面层、结构层和基层组成,要求材料耐久性、抗冻性好,表面耐磨。常用的结构层材料有混凝土或石块等,面层以水泥砂浆居多,基层也应注意防止不均匀沉降和冻胀土的影响(图5.39)。
在坡度较大的地段上,一般纵坡超过15%时,本应设台阶,但为了能通行车辆,将斜面做成锯齿形坡道,称为礓磋。其形式和尺寸如图5.40所示。
图5.39 坡道的构造
(a)混凝土坡道;(b)混凝土防滑坡道;(c)无障碍坡道;(d)汽车坡道
图5.40 礓磋的构造
5.5 有高差处无障碍设计的构造处理
1)无障碍坡道
有高差处无障碍设计的服务对象是下肢残疾及视力障碍的人员。无障碍设计的主要方式是采用坡道来代替楼梯和台阶及对楼梯采取特殊构造处理。
建筑入口为无障碍入口时,入口室外的地面坡度不应大于1∶50。供轮椅通行的坡道应设计成直线形、直角形或折返形,不宜设计成弧形。坡道的两侧应设扶手,在扶手栏杆下端设高度不小于50 mm的坡道安全挡台。不同位置的坡道及宽度应符合表5.2的要求。
表5.2 不同位置的坡道的坡度及宽度
(1)坡道的尺寸 《城市道路和建筑物无障碍设计规范》(JGJ 50—2001)中主要供残疾人使用的走道与地面应符合下列规定:
①走道宽度不应小于1.8 m;
②走道两侧应设扶手;
③走道两侧墙面应设高度为0.35 m的护墙板;
④走道及室内地面应平整,并选用遇水不滑的地面材料;
⑤走道转弯处的阳角应为弧墙面或切角墙面等。
坡道的坡面应平整,不应光滑。坡道的起点、终点和休息平台的水平长度不应小于1 500mm。人行道路和室内地面应平整、不光滑、不松动、不积水。使用不同材料铺装的地面应相互取平,如有高差时不应大于15 mm,并应以斜面过渡。如图5.41所示为坡道的起点、终点和休息平台的水平长度。
图5.41 坡道的起点、终点和休息平台的水平长度
(2)设计要求 残疾人使用的楼梯与台阶的设计要求见表5.3和表5.4。
表5.3 残疾人使用的楼梯与台阶的设计要求
续表
表5.4 不同坡度的高度和水平长度
2)无障碍楼梯形式及栏杆扶手
(1)无障碍楼梯形式及尺度 残疾人使用的楼梯应采用有休息平台的直线形梯段,如图5.42所示。
图5.42 无障碍楼梯形式及尺度
(2)踏步细部处理 梯段凌空一侧翻起不小于50 mm;踏步无突缘,如图5.43所示。
图5.43 无踏步细部处理
(a)有直角突缘不可用;(b)踏步无踢面不可用;(c)踏步线形光滑流畅,可用;(d)立椽;(e)踢脚板
3)楼梯、坡道的扶手、栏杆
楼梯在两侧均设高度为850 mm的扶手,设两层扶手时,下层扶手高度应为650 mm;扶手在梯段起点处及终点处外伸大于或等于300 mm,栏杆式扶手应向下呈弧形或延伸到地面上固定,如图5.44所示。
图5.44 楼梯、坡道的扶手、栏杆
(a)扶手截面应便于抓握;(b)扶手高度及起始、终结步处外伸尺寸;(c)扶手末端向下
5.6 楼梯构造设计
5.6.1 楼梯构造设计步骤及方法
1)已知楼梯间开间、进深和层高,进行楼梯设计
(1)选择楼梯形式 根据已知的楼梯间尺寸,选择合适的楼梯形式。
①进深较大而开间较小时,可选用双跑平行楼梯;
②开间和进深均较大时,可选用双分式平行楼梯;
③进深不大却与开间尺寸接近时,可选用三跑或四跑楼梯。
(2)确定踏步尺寸和踏步数量 根据建筑物的性质和楼梯的使用要求,确定踏步尺寸。
通常公共建筑主要楼梯的踏步尺寸适宜范围为:踏步宽度300,320 mm,踏步高度140~150 mm;公共建筑次要楼梯的踏步尺寸适宜范围为:踏步宽度280,300 mm,踏步高度150~170 mm;住宅公用楼梯的踏步尺寸适宜范围为:踏步宽度250,260,280 mm,踏步高度160~180 mm。
设计时,可选定踏步高度,由经验公式2h+b=600 mm(h为踏步高度,b为踏步宽度),可求得踏步高度,且各级踏步高度应相同。
根据楼梯间的层高和初步确定的楼梯踏步高度,计算楼梯各层的踏步数量,即踏步数量为:
若得出的踏步数量不是整数,可调整踏步高度h值,使踏步数量为整数。
(3)确定梯段宽度 根据楼梯间的开间、楼梯形式和楼梯的使用要求,确定梯段宽度。如双跑平行楼梯:
梯井宽度一般为100~200 mm,梯段宽度应该用1M或1/2M的整数倍数。
(4)确定各梯段的踏步数量 根据各层踏步数量、楼梯形式等,确定各梯段的踏步数量。如双跑平行楼梯:
各层踏步数量宜为偶数。若为奇数,每层的两个梯段的踏步数量相差一步。
(5)确定梯段长度和梯段高度 根据踏步尺寸和各梯段的踏步数量,计算梯段长度和高度,计算式为:
梯段长度=[该梯段踏步数量(n)-1]×踏步宽度(b)
梯段高度=该梯段踏步数量(n)×踏步高度(h)
(6)确定平台深度 根据楼梯间的尺寸、梯段宽度等,确定平台深度(包括中间平台深度和楼层平台深度)。平台深度不应小于梯段宽度,对直接通向走廊的开敞式楼梯间而言,其楼层平台的深度不受此限制,但为了避免走廊与楼梯的人流相互干扰并便于使用,应留有一定的缓冲余地,此时,一般楼层平台深度至少为500~600 mm。
(7)确定底层楼梯中间平台下的地面标高和中间平台面标高 若底层中间平台下设通道,平台梁底面与地面之间的垂直距离应满足平台净高的要求,即不小于2 000 mm。否则,应将地面标高降低,或同时抬高中间平台面标高。此时,底层楼梯各梯段的踏步数量、梯段长度和梯段高度需进行相应调整。
(8)校核 根据以上设计所得结果,计算出楼梯间的进深。
若计算结果比已知的楼梯间进深小,通常只需调整平台深度:当计算结果大于已知的楼梯间进深,而平台深度又无调整余地时,应调整踏步尺寸,按以上步骤重新计算,直到与已知的楼梯间尺寸一致为止。
(9)绘制楼梯间各层平面图和剖面图 楼梯平面通常有底层平面图、标准层平面图和顶层平面图。
绘制时应注意以下几点:
①尺寸和标高的标注应整齐、完整。平面图中应主要标注楼梯间的开间和进深、梯段长度和平台深度、梯段宽度和梯井宽度等尺寸,以及室内外地面、楼层和中间平台面等标高。剖面图中应主要标注层高、梯段高度、室内外地面高差等尺寸,以及室内外地面、楼层和中间平台面等标高。
②楼梯平面图中应标注楼梯上行和下行指示线及踏步数量。上行和下行指示线是以各层楼面(或地面)标高为基准进行标注的,踏步数量应为上行或下行楼层踏步数。
③在剖面图中,若为平行楼梯,当底层的两个梯段做成不等长梯段时,第二个梯段的一端会出现错步,错步的位置宜安排在二层楼层平台处,不宜布置在底层中间平台处。
2)已知建筑物层高和楼梯形式,进行楼梯设计,并确定楼梯间的开间和进深
①根据建筑物的性质和楼梯的使用要求,确定踏步尺寸。再根据初步确定的踏步尺寸和建筑物的层高,确定楼梯各层的踏步数量。设计方法同上。
②根据各层踏步数量、梯段形式等,确定各梯段的踏步数量。再根据各梯段踏步数量和踏步尺寸计算梯段长度和梯段宽度。楼梯底层中间平台下设通道时,可能需要调整底层各梯段的踏步数量、梯段长度和梯段高度,以使平台净高满足2 000 mm要求。设计方法同上。
③根据楼梯的使用性质、人流量的大小及防火要求,确定梯段宽度。通常住宅的公用楼梯梯段净宽不应小于1 100 mm,不超过6层时,可不小于1 000 mm。公共建筑的次要楼梯梯段净宽不应小于1 200 mm,主要楼梯梯段净宽应按疏散宽度的要求确定。
④根据梯段宽度和楼梯间的形式等,确定平台深度。设计方法同上。
⑤根据以上设计所得结果,确定楼梯间的开间和进深。开间和进深应以3M为模数。
⑥绘制楼梯各层平面图和楼梯剖面图。
5.6.2 楼梯构造设计例题分析
如图5.45所示,某内廊式综合楼的首层为3.60 m,楼梯间的开间为3.30 m,进深为6 m,室内外地面高差为450 mm,墙厚为240 mm,轴线居中,试设计该楼梯。
图5.45 某内廊式综合楼平面示意图
解:
(1)选择楼梯形式
对于开间为3.30 m,进深为6 m的楼梯间,适合选用双跑平行楼梯。
(2)确定踏步尺寸和踏步数量
作为公共建筑的楼梯,初步选取踏步宽度b=300 mm
由经验公式2h+b=600 mm,求得踏步高度h=150 mm,初步取h=150 mm
(3)确定梯段宽度
设梯井宽为160 mm,楼梯间净宽为(3 300-2×120)mm=3 060 mm
(4)确定各梯段的踏步数量
各层两梯段采用等跑,则各层两个梯段踏步数量为:
(5)确定梯段长度和梯段宽度
梯段长度L1=L2=(n-1)b=(12-1)×300 mm=3 300 mm
梯段高度H1=H2=n×h=12×150 mm=1 800 mm
(6)确定平台深度
中间平台深度B1不小于1 450 mm(梯段宽度),取1 600 mm,楼梯平台深度B2暂取600 mm。
(7)校核
L1+B1+B2+120 mm=(3 300+1 600+600+120)mm=5 620 mm<6 000 mm(进深)
将楼层平台深度加大至600 mm+(6 000-5 620)mm=1 080 mm。
由于层高较大,楼梯底层中间平台下的空间可有效利用,作为贮藏空间。为增加净高,可降低平台下的地面标高至-0.300 m。根据以上设计结果,绘制楼梯各层平面图和楼梯剖面图(图5.46,此图按3层综合楼绘制。设计时,按实际层数绘图)。
图5.46 楼梯设计详图
(a)楼梯剖面图;(b)楼梯平面图
课程实训
项目名称 楼梯构造设计
实训目的
通过楼梯构造设计要求学生掌握以下内容:
(1)楼梯布置的基本原则。
(2)楼梯设计的计算方法。
(3)楼梯的组成、楼梯的结构形式选择和结构布置方案。(4)楼梯施工图的绘制方法。
实训任务
根据提供的已知条件,进行某室内楼梯的构造设计;绘制楼梯的平面图、剖面图及栏杆扶手等细部构造详图。
操作步骤
参照5.6楼梯构造设计。
设计及图纸要求
1)设计条件
某砖混结构3层建筑,开敞式平面的楼梯间,其平面如图5.47所示。楼梯间的开间为3.6 m,进深为6.0 m,层高为3.6 m,室内外地面高差450 mm,楼梯间外墙厚370 mm,内墙厚240 mm,轴线内侧墙厚均为120 mm,走廊轴线宽2.4 mm。
图5.47 楼梯间平面示意图
2)设计内容
(1)通过计算确定楼梯的主要尺度:踏步数、踏步高和宽、楼梯段宽度、楼梯平台深度、楼梯的净空高度、栏杆扶手高度等。
(2)确定梯段形式、栏杆形式及采用材料。
(3)绘制楼梯各层平面图及楼梯剖面图。
3)设计深度及表达方式
(1)认真书写楼梯构造设计计算书。
(2)绘制楼梯(包括底层、标准层、顶层)平面图。
尺寸标注要求如下:
①楼梯开间方向两道尺寸:轴线尺寸、梯段及梯井尺寸。
②楼梯进深方向两道尺寸:轴线尺寸、梯段长度及平台尺寸。
③上下方向标注、各平台标高标注(建筑标高)。
④在底层平面图中引出楼梯剖面剖切位置、方向及剖面编号。
(3)楼梯剖面图 内容及尺寸标注要求如下:
①设计并绘制楼梯剖面。
②水平方向两道尺寸:楼梯的定位轴线及进深尺寸、底层梯段和平台尺寸。
③垂直方向两道尺寸:建筑总高度、楼梯对应的楼层层高。
④标注各楼层标高:各平台标高、室内外标高。
(4)详图设计
①设计并绘制栏杆立面:标明栏杆总高度及各部分尺寸、材料。
②设计栏杆扶手形式、扶手与墙面连接方式、栏杆与踏步连接方式,绘制构造详图,标注尺寸及材料。
③设计踏步防滑形式,绘制构造详图,标注尺寸及材料。
(5)纸张尺寸 A2,图中线条宽度、材料等,一律按照建筑制图标准表示。
(6)各图比例 楼梯平面图1∶50、楼梯剖面图1∶50、栏杆立面1∶30、扶手与踏步等详图1∶5。
(7)标注图名及比例。
(8)表达方式 墨线。
4)补充说明
(1)如果图纸尺寸不够,可在节点与节点之间用折断线断开,也可将各阶段独立布图。
(2)要求字体工整,线条粗细分明。
本章小结
(1)楼梯是建筑中楼层间的垂直交通联系的构件,应满足交通和疏散要求,还应符合结构、施工、防火、经济和美观等方面的要求。楼梯主要由梯段、平台和栏杆扶手3部分组成。楼梯的各部分需要满足必要的规定尺度。
(2)钢筋混凝土楼梯应用最为广泛,有现浇式和预制装配式两种。现浇钢筋混凝土楼梯按梯段的结构形式不同,有板式楼梯和梁式楼梯两种;装配式钢筋混凝土楼梯根据生产、运输、吊装和建筑体系的不同,有许多不同的构造形式,由于构件尺度的不同,大致可分为小型构件装配式、中型构件装配式和大型构件装配式三大类。
(3)楼梯的细部包括踏步表面处理和栏杆扶手构造。踏步的防滑以及转弯处扶手的形式等需要重点掌握。
(4)室外台阶和坡道是连接不同标高地面的构件,应具有较好的耐久性、抗冻性和抗水性。园林环境中的台阶根据使用的结构材料和特点可分为砖石阶梯踏步、混凝土踏步、山石瞪道、攀岩天梯梯道等。
(5)有高差处无障碍设计的服务对象是下肢残疾及视力障碍的人员。无障碍设计的主要方式是采用坡道来代替楼梯和台阶及对楼梯采取特殊构造处理。
复习思考题
1.楼梯主要由哪些部分组成?常见的楼梯形式有哪些?
2.楼梯的坡度、踏步尺寸和梯段尺寸如何确定?
3.确定楼梯平台深度、栏杆扶手高度和楼梯净高时有何要求?
4.当楼梯底层中间平台下做通道而平台净高不满足要求时,常采用哪些办法解决?
5.现浇钢筋混凝土楼梯有哪几种结构形式?各有何特点?
6.小型构件装配式楼梯的预制踏步有哪几种断面形式和支承形式?
7.中型构件装配式楼梯的预制梯段和平台各有哪几种形式?
8.楼梯踏面如何进行防滑处理?
9.楼梯栏杆有哪几种形式?栏杆与梯段、扶手如何连接?
10.栏杆扶手在平行双跑楼梯的转弯处如何处理?
11.室外台阶的组成、尺寸和构造做法各是什么?
12.坡道在不同情况下的坡度限制各是多少?
13.无障碍坡道的构造要求有哪些?
14.无障碍楼梯的构造要求有哪些?
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