结构新人为何都从楼梯画起--给结构新员工

作者:张于程          发布于:2015-1-15 15:34:50          点击量:

  新一届的大学毕业生入职近半年了,本来这个题目是应该早点写的,但考虑到新员工经过一定的时间实践后,再来看也许会有更深的体会,所以现在也应该不算很晚吧,如果此文能对你们有所帮助,本人将深感欣慰。
绝大部分结构新人所画的第一张图,都是从楼梯开始的。为什么会这样?我想主要是基于以下几个原因:
  1.楼梯包含了结构最基本的元素:梁、板、柱,而且这些构件之间,传力路径简单明确,在结构计算越来越依赖计算机的今天,楼梯计算却很难依靠电脑来完成,但手工复核起来却又十分简单明了,即使是新人,也能做到心中有底;
  2.现在的市场对结构设计要求越来越高,周期越来越短,作为师傅或者技术负责人,在对新人一无所知的情况下,不会也不敢让他们承担过多的任务,害怕因此耽误工期,但是,新人的培养却又是必须的,这时,让他们画楼梯就成为最好的切入点。相对其它部分,新人在一个项目中仅仅承担楼梯的工作量,他们有足够的时间去推敲、琢磨,退一步讲,即使新人在这一块完成得不是很好,校审过程中,哪怕需要重新绘制,找一个熟手,也能很快返工,不至于因此耽误工期;
  3.出于对新人的考核。虽然每个用人单位在录用新人的过程中都会对他们进行面试、笔试等多道程序,但他们到底是什么水平其实也不是很有底,这时候让他们从结构设计中最简单的楼梯开始,一张小小的楼梯图纸,差不多可以看出这个人工作认不认真、是否善于学习、会不会眼高手低、是不是善于思考与交流等;

       4.楼梯虽是平面图,但却是空间结构,搞清楚了板、梁、柱之间的传力路径关系,也就明白了结构设计的最基本要求,除了弄清楚这些结构要求之外,作为新人,更应该明白,结构是为建筑服务的,因此,结构设计不仅要满足结构受力计算要求(也就是规范说指的承载力极限状态要求),而且还需要满足建筑功能的要求(也就是规范所指的正常使用极限状态要求)。
       那么,楼梯设计需要注意那些事项呢?
       首先,必须满足规范规定的净高要求,楼梯间不同情况下的净高要求,是必须满足的。还有一点必须注意的是,净高要求是指建筑装修完成之后的,因而我们不能仅仅满足结构净高的要求,还要扣除板底板面的粉刷厚度。
       如何实现规范的这一规定呢?别说新入职的结构员工,就算一些建筑师,也未必完全弄清楚了,这也是为什么一些建筑方案到了施工图阶段要被翻盘的部分原因。通常梯口梁会设置在楼梯斜板的端部,这样可以尽量减小斜板的跨度,但如果存在净高不满足的情况,就需要将梯口梁往平台内偏移一定距离。按照我们普通建筑的层高,两跑楼梯基本不存在这个问题,一旦因层高加高成为三跑或四跑楼梯时,就要特别注意这个问题。而对于我们最常见的高层住宅建筑,为节约竖向交通面积,减小公摊,通常会设计成双向单跑楼梯(俗称剪刀梯),由于成本控制的原因,建筑层高在不断减小,武汉地区住宅以前的层高基本为3米,但现在慢慢做成了2.95~2.8米,这时需要退梁的问题就出来了。     

      如上图示,因为剪刀梯的对称性,所以两端梯梁都需要往平台方向退一定长度,所退最小长度如下表:

      其次,必须满足楼梯入口门洞宽度的要求,尤其是侧入口时,这往往是结构设计容易忽略的。以前就不止一次地发生过这种设计质量问题,主体结构施工完了,安装门窗时,发现结构的梯柱设置在了门洞上,门安装不上了,如下图所示:

  

        造成这种错误的原因是,结构设计时只注意了在梯口梁下设柱,没有仔细核对建筑图纸要求、关注梯间入口,结果往往是需要进行改造,将梯柱移位,加长加高平台梁,给业主造成不必要的损失。
  楼梯设计虽然简单,但很容易触犯强条,除了上述建筑规范规定的净高要求可能不满足外,结构设计比如框架结构,因为梯平台的设置,造成主体框架柱计算高度减半,这时框架柱容易形成短柱,柱箍筋需要全高加密,对剪跨比不大于2的柱,还需复核体积配箍率是否不小于1.2%;楼梯构件本身,梯平台梁跨度小,梁高小于400mm时,往往容易忽视梁加密区箍筋间距不应大于四分之一梁高的规定;再就是梁主筋直径小于14mm时,也容易忽视梁加密区箍筋间距不应大于纵筋直径的8倍的规定,这些都是我们在设计中必须倍加小心的。
  楼梯设计同样也是个熟能生巧的过程,记得我刚参加工作时,绘的就是武汉客运港(汉口江滩南京路口,现已改造为博物馆)的五六部楼梯,其中还有个螺旋楼梯,真的让刚工作的我不知所以,请教了很多师傅才弄清楚,到了武汉体育中心,离出图只有两天了,设计人请我帮忙画大大小小十几部各种规格的楼梯,跨度最大的有11.2米,根本没有时间计算,先画了再说。回头来补计算书时,惊奇地发现,不论跨度和开间,每一部楼梯都是如此吻合,根本没有一处需要修改的必要,为此我很是得意了一阵子,甚至将计算书保存了上十年,后来因工作异动,不小心弄丢了还很遗憾。说这些是告诉大家,只要用心,肯学肯钻,你们将很快地步入结构设计的大道,期待你们有朝一日成为结构大师。

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