某異形折板樓梯簡化設(shè)計要點及可靠性研究

徐冠華

摘 要：本文主要目的是分析在樓梯設(shè)計工程中的異形折板樓梯實際設(shè)計情況，將設(shè)計完成的異形折板樓梯與具有相同荷載和相同跨度的斜板和平板實施對比，探究在當(dāng)前階段中異形折板樓梯簡化的算法所存在的不足。同時梳理在設(shè)計異形折板樓梯中常見的工具軟件以及圖紙，尋找出其內(nèi)部存在的問題。最后提出設(shè)計異形折板樓梯的相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：異形折板樓梯;設(shè)計要點;建議

樓梯梯板在設(shè)計施工中， 需格外注重控制撓度，梯梁要注重梁下位置的凈高達(dá)到建筑工程的要求，梯梁的位置要盡可能的保持上樓層和下樓層位置相同。此時在局部位置使用折板樓梯，斷開處理內(nèi)折角位置的折板樓梯鋼筋，同時彩用錨固的方式對局部應(yīng)力進(jìn)行控制。此外，就梁下凈空問題而言，需保證梯板的寬度值與樓梯整體載荷要求相符合。在施工中，要關(guān)注樓梯板的基礎(chǔ)沉降現(xiàn)象，施工者可選擇增加梯梁的方式應(yīng)對這類問題。本文重點探究異形折板樓梯。

1 異形折板樓梯的計算模型分析

當(dāng)前在設(shè)計折板樓梯的時候，普遍是以簡化為平板實施計算，其跨度的取值為投影的長度。在實施計算與設(shè)計的時候所采用的圖集和計算軟件，都沒有對樓梯板彎折現(xiàn)象所引起的內(nèi)力變化情況作出較為詳細(xì)的考慮[1]。結(jié)構(gòu)是幾何對象的空間組成關(guān)系，其特征基本上與具體使用的材料之間沒有任何關(guān)系，是結(jié)構(gòu)之中最具有本質(zhì)性的東西，影響著結(jié)構(gòu)傳力形態(tài)。

1.1異形折板樓梯計算模型的基本參數(shù)

通過使用鋼筋砼材料完成構(gòu)件制作，砼的硬度等級為C30，跨度水平投影設(shè)計為4m，即L=4m，其高度為1.5m，折板的厚度為100mm，用字母t表示。恒荷載按照DL=8.0kN/m2表示，活荷載按照LL=3.5kN/m2予以表示。在分析的過程中，選取單位寬度展開。

1.2異形折板樓梯的邊界條件

為了便于分析，在按照簡支的方式對構(gòu)件的兩端位置實施考慮。在真實的設(shè)計環(huán)節(jié)之中，要充分注意對梯板邊界的真實情況展開詳細(xì)的分析[2]。

1.3異形折板樓梯計算模型簡圖

注：在圖1.1到圖1.10十個圖片中，PB所代表的含義為沒有出現(xiàn)彎折的水平板。XB所代表的含義為沒有出現(xiàn)彎折的斜板。BT（*/4）所代表的含義為彎折點在板跨的*/4位置處出現(xiàn)了下折板。CT（*/4）所代表的含義為彎折點在板跨的*/4位置處出現(xiàn)了上折板。

2 計算分析以及主要結(jié)果

2.1模型計算的主要軟件

在進(jìn)行計算的時候，所選擇使用的軟件為mindas/gen。

2.2主要分析結(jié)果

2.2.1彎矩

3 某異形折板樓梯簡化設(shè)計分析的結(jié)論

3.1計算斜板跨中彎矩

在對斜板跨距實施計算的時候，可以以等投影跨度的PB模型展開計算。MPBmax=29.2kN.m;MXBmax=31.1kN.m。PB彎矩理論解：Mmax=29kN.m。求得的結(jié)果與理論上的結(jié)果相差無幾，這就表明在計算有限元的時候，具有合理的剖分尺度，可見分析的結(jié)果是十分可信的[3]。

3.2不合適簡化折板

在計算折板的時候，在出現(xiàn)彎折的位置均有負(fù)彎矩現(xiàn)象的存在，倘若是將其簡化成為PB，那么便不能充分的體現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致異形折板樓梯局部位置存在著安全隱患。就板底的正彎矩而言，當(dāng)將其簡化成為PB的時候，在某些情況之下經(jīng)過計算得到的彎矩結(jié)果是其實際彎矩結(jié)果的五倍之多。例如MCT24=5.4kN.m;MPB=29.2kN.m，那么將MPB/MCT24=29.2/5.4=5.4kN.m。

對于板的厚度而言，其取值不宜根據(jù)投影跨度的三十分之一進(jìn)行取值，要以實際的形態(tài)作為依據(jù)而展開，否則將會導(dǎo)致出現(xiàn)很大的浪費(fèi)現(xiàn)象，同時還將會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)毫無意義的增加。根據(jù)出現(xiàn)彎折的位置差異和彎折的角度差異，有的時候還可以將板的厚度維系在投影跨度的五十分之一。在計算變形的時候，可以將其簡化成為PB，在某些情況之下，實際獲得的結(jié)果是折板變形的16倍。計算公式表示為δCT24=0.95mm，δPB=15.35mm，那么δPB/δCT24=15.35/0.95=15mm。

3.3板內(nèi)力對彎折心形態(tài)的影響

彎矩受到彎折形態(tài)的影響較少，相同的彎折點，其上折和下折的板彎矩是保持一致的。雖然板內(nèi)具有相同的軸力，但是所表現(xiàn)出來的方向是呈現(xiàn)出完全相反的狀態(tài)。下折型的折板受到拉力影響，下折型的折板受到壓力影響，所以下折型的折板本質(zhì)上是屬于拉彎構(gòu)件，而上折型的折板在本質(zhì)上屬于壓彎構(gòu)件。彎折點的位置越是趨向于跨中位置，則表明折板具有更好的受力性能，其所表現(xiàn)出來的變形、軸力以及彎矩等更是逐漸變小。

比較折板、索和拱，得到的結(jié)果為上折板的受力特性更加趨向于圓拱，在板內(nèi)普遍存在著面內(nèi)軸向壓力值，跨中普遍存在著負(fù)彎矩，相對于這幾種形式而言，工內(nèi)力更小，且分布更為均勻。

4 當(dāng)前處理折板樓梯時的計算工具和圖集情況

4.1常用的計算樓梯軟件情況

當(dāng)前在計算折板樓梯的時候，最為常用的工具有理正、Morgain和探索者。這三款軟件在計算樓梯的時候，所使用的算法全部都是按照投影水平的長度展開，但是這三款軟件在使用中卻沒能夠充分體現(xiàn)出彎折引起的跨中彎矩變號效應(yīng)以及調(diào)節(jié)板底彎矩的作用。

4.2常使用的圖集情況

在簡化設(shè)計異形折板樓梯的時候，最為常見的圖集有兩種，分別為省標(biāo)《02YG303》和樓梯平法。這兩本圖集的構(gòu)造做法和配筋情況基本上是保持一致性的，并且是簡化為平板的思路。由于在實際情況中，折板的彎折位置出現(xiàn)的負(fù)彎矩可能會超出板底的正彎矩，并非相反。在構(gòu)造的細(xì)節(jié)之上，兩本不同的圖集之間都已經(jīng)對彎矩位置可能會出現(xiàn)的應(yīng)力集中展開全面考慮，要求彎折位置的板負(fù)筋需要伸出彎折位置一定長度才可以，省標(biāo)的要求是需要伸出300mm的距離。平法所提出的要求是傾斜段長度五分之一，其實這個要求也相對而言比較粗略，難以保證最終達(dá)到折板受力的相關(guān)要求。通過上述分析可以清楚的得知，在處理異形折板樓梯時所使用的計算工具以及圖集，都存在著簡化的問題，所以在選擇使用的時候，要提升判斷能力，保持慎重。

5異形折板樓梯設(shè)計的相關(guān)建議

通過上述分析的結(jié)構(gòu)可以清楚的得知，折板在本質(zhì)上是屬于一種空間構(gòu)件，具有相對更好的受力性能。彎矩將會因為受到彎矩位置的負(fù)彎矩調(diào)節(jié)而更加趨向于均勻，而剛度更大。在布置板的配筋時，需要以分析結(jié)果作為依據(jù)而展開。在分析變形和彎矩的時候，最好是按照其邊界的條件以及真實空間的形態(tài)，保證分析的結(jié)果更加具有真實性和可靠性。

設(shè)計異形折板樓梯時，梯板的配筋形式大體上可將其劃分成為兩種形式，第一種是按照寬扁梁配筋，第二種是按照折板樓梯配筋。在實際作業(yè)中，這兩種方法的使用均可以在恰當(dāng)構(gòu)造的前提下保證安全。例如在施工中選擇使用折板樓梯配筋，支座配筋需要取25%跨中計算結(jié)果，跨中的最終配筋結(jié)果為1478mm2.因為在空間環(huán)境下的異性折板樓梯具有比較復(fù)雜的受力，將會受到扭轉(zhuǎn)力、剪切力、彎壓力以及軸向力等力的共同影響，表現(xiàn)出現(xiàn)顯著的扭轉(zhuǎn)效果。在樓梯陽角的側(cè)方位置，其移動距離比陰角的側(cè)方位置移動距離大，比較合適在梯板的側(cè)面位置增加配筋構(gòu)造，與此同時，還需要完成箍筋封閉設(shè)置，從而可以有效保證梯板的抗扭能力提高。所以，在設(shè)計異性折板樓梯時，可以先使用寬扁梁配筋法，將最大直徑的鋼筋分配并安排在樓梯的四個角位置，同時完成復(fù)合箍筋設(shè)置。

結(jié)束語

在設(shè)計異形折板樓梯時，可基于項目工程實際情況展開計算，并適當(dāng)性的簡化異形樓梯構(gòu)建設(shè)計。異形折板樓梯的設(shè)計工作相比較于普通的平板設(shè)計具有一定的復(fù)雜性，為了保證設(shè)計結(jié)果的質(zhì)量和真實性，在進(jìn)行計算的時候，要秉承的仔細(xì)認(rèn)真的態(tài)度。本文通過分析和介紹其異形折板樓梯設(shè)計的相關(guān)形式、軟件和圖集，考慮設(shè)計是的相關(guān)內(nèi)力變化情況。通過分析并得到最終的建議，旨在為相關(guān)研究人員在探究和分析異形折板樓梯的時候，提供必要的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯秀， 李勇佳. 多層和高層建筑折板式樓梯施工技術(shù)研究[J]. 施工技術(shù)， 2018（04）：324-326.

[2]王慶楊. 新型裝配式混凝土建筑梁柱節(jié)點吊裝工藝研究[J]. 建筑建材裝飾， 2018（08）：158，191.

[3]顧小峰. 某大跨度異形板式樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[J]. 山西建筑， 2019（28）：76-77.