建筑構造與識圖 課件 單元4 建筑豎向承載體系的交通樞紐-樓梯、電梯與自動扶梯

建筑豎向承載體系的交通樞紐—樓梯、電梯與自動扶梯單元4學習目標了解樓梯的組成。掌握鋼筋混凝土樓梯的細部構造。掌握臺階與坡道的構造。掌握電梯及自動扶梯的構造。

單元小結4.5樓梯識圖訓練4.4電梯及自動扶梯構造4.3樓梯細部構造4.2鋼筋混凝土樓梯構造4.1初識樓梯4.1.1樓梯的組成

樓梯主要由樓梯梯段、樓梯平臺及欄桿扶手三部分組成，如圖4-1所示。1.樓梯梯段

設有踏步供建筑物樓層之間上下通行的通道稱為梯段。踏步又分為踏面（供行走時踏腳的水平部分）和踢面（形成踏步高差的垂直部分）。為了減輕疲勞，每個梯段的踏步不應超過18級，但也不應少于3級，因為個數(shù)太少不易被人們察覺，容易摔倒。2.樓梯平臺

樓梯平臺是連接兩個梯段的水平連系構件，其作用是解決梯段的轉向和樓層的連接問題，并可使人們在連續(xù)上樓時得到短暫的休息，所以又稱為休息平臺。樓梯平臺根據(jù)其在樓層中的位置不同，可分為樓層平臺和中間平臺。3.欄桿、扶手

欄桿是設置在樓梯梯段和平臺邊緣處起安全保障作用的圍護構件。扶手一般設于欄桿頂部，也可附設于墻上（稱為靠墻扶手）。當梯段寬度不大時，可只在樓梯臨空面設置；當梯段寬度較大時，非臨空面也應加設扶手；當梯段寬度很大時，則需在梯段中間加設中間扶手。另外，欄桿和扶手是具有較強裝飾作用的建筑構件，對材料、色彩、形式和質感等都有一定的要求。

樓梯作為建筑空間豎向連系的主要構件，其位置應明顯，起到提示及引導人流的作用，既要充分考慮造型美觀、人流通行順暢、行走舒適、結構安全、防火可靠等要求，又要滿足施工和經(jīng)濟條件要求。因此，需要合理選擇樓梯的形式、坡度、材料、構造做法，精心處理好細部構造。1）樓梯按位置不同分為室內樓梯與室外樓梯。2）樓梯按使用性質不同分為主要樓梯、輔助樓梯、安全樓梯、防火樓梯。3）樓梯按材料不同分為鋼筋混凝土樓梯、木樓梯、鋼樓梯和組合樓梯。4）樓梯按照封閉性不同分為封閉樓梯間（圖4-2a）、開放樓梯間(圖4-2b）、防煙樓梯間（圖4-2c）。4.1.2樓梯的類型5）樓梯按平面形式不同分為單跑樓梯、雙跑樓梯、折角樓梯、三跑樓梯、圓形樓梯、螺旋樓梯、弧形樓梯、交叉樓梯、剪刀樓梯、圓形樓梯等，如圖4-3所示。1.樓梯的設計要求1）樓梯應與主要出入口臨近且位置明顯；同時還應避免垂直交通與水平交通在交界處發(fā)生人流擁擠堵塞。2）必須滿足防火要求。樓梯間除了允許直接對外開窗采光外，不得向室內任何房間開窗；樓梯間四周墻壁必須為防火墻；防火要求較高的建筑物，特別是高層建筑，應設計成封閉樓梯間或防煙樓梯間，如圖4-2所示。3）樓梯間必須有良好的自然采光。2.樓梯的尺寸（1）樓梯的坡度與踏步尺寸1）樓梯的坡度。樓梯的坡度一般是指梯段的斜率，既可用斜面與水平面的夾角表示，也可用斜面在垂直面上的投影高和在水平面上的投影寬之比來表示。樓梯的坡度為23°~45°，一般取30°；當坡度小于10°時，采用坡道；大于45°時，由于坡度較陡，人們已經(jīng)不容易自如地上下，需要借助扶手的助力扶持，此時則采用爬梯(圖4-4）。

確定樓梯的坡度時，要根據(jù)房屋的使用性質、人員行走方便、層高和節(jié)約樓梯間的面積等多方面因素綜合考慮。對人流集中、交通量大的建筑，樓梯的坡度應小些；對使用人數(shù)較少、交通量小的建筑，樓梯的坡度可以大些。2）樓梯踏步尺寸。樓梯坡度實質上與樓梯踏步密切相關，踏步高與寬之比可反映樓梯坡度。樓梯踏步由踏面和踢面組成，踏步尺寸包括踏步寬度b和踏步高度h。踏步寬度與成年男子的平均腳長相適應，一般不宜小于250mm，常取250~350mm。為了適應人們上下樓梯時腳的活動情況，踏面宜適當寬一些。在不改變梯段長度的情況下，為加寬踏面，可將踏步的前緣挑出，形成凸緣，凸緣的挑出長度一般為20~30mm，也可將踢面做成向外傾斜，使踏面實際寬度增加，如圖4-5所示。常用樓梯踏步尺寸見表4-1。（2）梯段和平臺的尺寸1）梯段的寬度。梯段的寬度是指梯段臨空側扶手中心線到另一側墻面(或靠墻扶手中心線）之間的水平距離。梯段的寬度必須滿足上下人流及搬運物品的需要，從確保安全的角度出發(fā)，梯段的寬度是由通過該梯段的人流數(shù)確定的。除應符合防火規(guī)范的規(guī)定外，供日常主要交通用的樓梯的梯段寬度還應根據(jù)建筑物的使用特征，按每股人流寬[550+(0～150）]mm的人流股數(shù)確定，且不少于兩股人流，其中“（0～150)”是人流行進中人體的擺幅，人流較多的公共建筑應取上限。表4-2、圖4-6為梯段寬度的設計依據(jù)。

為方便施工，在鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓梯的兩梯段之間應有一定的距離，這個距離稱為梯井寬度，其尺寸一般為150～200mm。梯段的長度L取決于該梯段的踏步數(shù)及其踏步寬度。如果某樓梯有n步臺階的話，那么該樓梯梯段的長度為b(n-1)，梯段的尺寸如圖4-7所示。2）平臺寬度。為了保證通行順暢和搬運物件方便，樓梯平臺的寬度應不小于梯段的寬度，如圖4-8所示。

為方便施工，在鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓梯的兩梯段之間應有一定的距離，這個距離稱為梯井寬度，其尺寸一般為150～200mm。梯段的長度L取決于該梯段的踏步數(shù)及其踏步寬度。如果某樓梯有n步臺階的話，那么該樓梯梯段的長度為b(n-1)，梯段的尺寸如圖4-7所示。2）平臺寬度。為了保證通行順暢和搬運物件方便，樓梯平臺的寬度應不小于梯段的寬度，如圖4-8所示。（3）樓梯欄桿、扶手的尺寸樓梯欄桿、扶手的高度是指從踏面前緣至扶手上表面的垂直距離。樓梯扶手的高度與樓梯的坡度、樓梯的使用要求有關，很陡的樓梯，扶手的高度要矮些；坡度平緩時，扶手高度可稍大些。一般室內樓梯欄桿、扶手的高度不宜小于900mm（通常取900mm），室外樓梯欄桿、扶手的高度應不小于1100mm。在幼兒建筑中，需要在600mm高度處再增設一道扶手，以適應兒童的身高，如圖4-9所示。另外，與樓梯有關的水平護身欄桿高度應不低于1650mm。頂層平臺處的水平欄桿高度不小于1050mm，如圖4-9所示。當梯段的寬度大于1650mm時，應增設靠墻扶手；梯段寬度超過2200mm時，還應增設中間扶手。為保證兒童的使用安全，樓梯欄桿垂直桿件之間的凈距不應大于110mm。（4）樓梯的凈空高度樓梯的凈空高度是指梯段的任何一級踏步至上一層平臺梁底的垂直高度，或底層地面至底層平臺(或平臺梁)底的垂直距離，或下層梯段與上層梯段之間的高度。為保證在這些部位通行或搬運物件時不受影響，其凈高在平臺處應大于2000mm，在梯段處應大于2200mm，如圖4-10所示。

當樓梯底層中間平臺下方有出入口時，為保證下方空間凈高不小于2000mm，常采用以下幾種處理方法。1）將樓梯底層設計成“長短跑”，讓第一跑的踏步數(shù)量多些，第二跑的踏步數(shù)量少些，利用踏步數(shù)量來調節(jié)下部凈空的高度，這種做法會加大樓梯間的進深尺寸，如圖4-11a所示。2）利用室內外高差，保持樓梯長度不變，降低底層中間平臺下的地面標高，增大人口處中間平臺與地面的相對高度，如圖4-11b所示。3）將上述兩種方法結合，即降低底層中間平臺下的地面標高，同時增加樓梯底層第一個梯段的踏步數(shù)量，如圖4-11c所示。4）將底層樓梯改為單跑樓梯，如圖4-11d所示。這種方式多用于少雨地區(qū)的住宅建筑，但要注意入口處雨篷底面標高的位置，保證通行凈空高度的要求。1.現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓梯

現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓梯結構整體性好、剛度大，能適應各種樓梯間平面形式和樓梯形式，可以充分發(fā)揮鋼筋混凝土的特性；但由于需要現(xiàn)場支模，模板耗費較大，施工周期較長并且抽孔困難，不便于做成空心構件，所以多用于樓梯形式復雜或抗震要求較高的建筑中。2.預制裝配式鋼筋混凝土樓梯

預制裝配式鋼筋混凝土樓梯是將組成樓梯的各個部分分成若干個小構件，在預制廠或現(xiàn)場預制后，再到現(xiàn)場組裝。預制裝配式鋼筋混凝土樓梯能提高建筑工業(yè)化程度，具有施工速度快、受氣候影響小、質量容易保證等優(yōu)點；但施工時需要配套起重設備，投資較多，施工靈活性較差。4.2.1鋼筋混凝土樓梯的分類

樓梯承擔著建筑中的安全疏散功能，所以對其耐火性能要求很高，鋼筋混凝土的耐火性和耐久性能都好于木材和鋼材，所以民用建筑中多采用鋼筋混凝土樓梯。

現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓梯按梯段特點及結構形式的不同，可分為板式樓梯和梁板式樓梯。1.板式樓梯

板式樓梯，把梯段看作一塊斜放的梯板，梯板分為有平臺梁和無平臺梁兩種。有平臺梁板式樓梯(圖4-12a)的梯段兩端放置在平臺梁上，平臺梁之間的距離為梯段的跨度。傳力過程：梯段→平臺梁→樓梯間墻。無平臺梁板式樓梯(圖4-12b）是將梯段和平臺板組合成一塊折板，這時板的跨度為梯段的水平投影長度與平臺寬度之和。板式樓梯底面光潔平整，外形美觀，便于支模施工；當梯段跨度較大時，梯段板較厚，混凝土和鋼筋的用量會增加，因此板式樓梯在梯段跨度不大時(一般在3m以下）采用比較經(jīng)濟。4.2.2鋼筋混凝土樓梯的分類

2.梁板式樓梯

梁板式樓梯的梯段由踏步板和斜梁組成，踏步板把荷載傳給斜梁，斜梁兩端支承在平臺梁上。其傳力過程為：踏步板→斜梁→平臺梁→樓梯間墻。梁板式樓梯在結構布置上有雙梁布置和單梁布置之分。雙梁布置梁板式樓梯是將梯段斜梁布置在踏步板的兩端，踏步板的跨度即梯段的寬度，這樣板跨小，對受力有利；單梁布置梁板式樓梯是近年來公共建筑中采用較多的一種結構形式，每個梯段只有一根梯段斜梁支承踏步板，梯段斜梁布置在踏步板端形成單梁懸臂樓梯或在踏步板的中間形成單梁挑板樓梯，如圖4-13所示。梁板式樓梯具有跨度大、承載力高、剛度大的特點，適用于荷載較大、層高較大的建筑，如教學樓、商場等。

根據(jù)梯梁和踏步板的位置關系不同，梁板式樓梯又可分為明步和暗步兩種。明步梁板式樓梯的斜梁一般設兩根，位于踏步板兩側的下部，這時踏步板外露，如圖4-14a所示；暗步梁板式樓梯的斜梁位于踏步板兩側的上部，這時踏步板被斜梁包在里面，如圖4-14b所示。

預制裝配式鋼筋混凝土樓梯是將樓梯構件在工廠或施工現(xiàn)場進行預制，施工時將預制構件在現(xiàn)場進行裝配。這種樓梯現(xiàn)場濕作業(yè)少，施工速度快；但整體性較差。按照組成樓梯的構件尺寸和裝配程度不同，預制裝配式鋼筋混凝土樓梯有小型構件裝配式樓梯、中型構件裝配式樓梯和大型構件裝配式樓梯等形式。4.2.3預制裝配式鋼筋混凝土樓梯

1.小型構件裝配式樓梯

小型構件裝配式樓梯是將踏步板與承重結構分開預制，將踏步板作為基本構件。這種樓梯具有構件尺寸小、質量小、加工容易，以及運輸、安裝方便等特點；但施工工序較多，建筑工業(yè)化水平較低。

預制踏步板的斷面形式常用的有一字形、L形和三角形等，如圖4-15所示。小型構件裝配式樓梯按照預制踏步板的支承方式分類主要有墻承式樓梯、梁承式樓梯和懸挑式樓梯三種類型。（1）墻承式樓梯墻承式樓梯是把預制的踏步板擱置在兩側的墻上，并按事先設計好的布置方案，依次升降、移動，最后形成梯段。此時，踏步板相當于一塊簡支板，擺脫了對平臺梁的依賴，可以不設平臺梁，以增加平臺下面的凈高。通常可將墻承式樓梯的踏步板做成L形，也可做成三角形。平臺板一般采用實心板，也可以采用空心板和槽形板。為了保證行人的通行安全，應在樓梯間的側墻上設置扶手，如圖4-16所示。墻承式樓梯適用于二層建筑的直跑樓梯或中間設有電梯井道的三跑樓梯。（2）梁承式樓梯梁承式樓梯是將踏步板支承在預制斜梁上，形成梯段，斜梁支承在平臺梁上，有梁板式梯段和板式梯段兩種形式，如圖4-17所示。梁承式樓梯在構造設計中要考慮兩個方面問題：一方面是踏步板在斜梁上的擱置構造；另一方面是斜梁在平臺梁上的擱置構造。

斜梁在平臺梁上的擱置構造與平臺處上下行梯段的踏步板相對位置有關。平臺處上下行梯段的踏步板相對位置一般有三種：一是上下行梯段同步，擱置構造如圖4-18a所示；二是上下行梯段錯開一步，擱置構造如圖4-18b所示；三是上下行梯段錯開多步，擱置構造如圖4-18c所示。平臺梁既可采用等截面的L形梁，也可采用兩端帶缺口的矩形梁。

（3）懸挑式樓梯

懸挑式樓梯又稱懸臂式樓梯，它是將預制踏步板的一端固定在墻上，另一端懸挑，形成懸臂構件，全部荷載通過踏步板傳遞到墻體，如圖4-19所示。預制踏步板一般有L形和一字形兩種，樓梯間兩端的墻體厚度不應小于240mm，踏步板的懸挑長度一般不超過1500mm。2.中型及大型構件裝配式樓梯

中型構件裝配式樓梯一般由預制梯段、平臺梁、平臺板等構件組合而成。大型構件裝配式樓梯是將梯段與平臺板組成一個構件，如圖4-20所示，從而減少預制構件的種類和數(shù)量、簡化施工過程、減輕勞動強度、加快施工速度；但施工時需用中型及大型吊裝設備，主要用于裝配式建筑中。（1）平臺板

中型及大型構件裝配式樓梯的平臺板有帶梁和不帶梁兩種，常采用空心板、槽形板或平板。采用空心板或槽形板時，一般平行于平臺梁布置；采用平板時，一般垂直于平臺梁布置。帶梁平臺板是把平臺梁和平臺板制作成一個構件，平臺板一般采用槽形板，其中一個邊肋截面加大，并留出缺口，以供擱置樓梯段用。中型及大型構件裝配式樓梯的頂層平臺板的細部處理與其他各層略有不同，邊肋的一半留有缺口，另一半不留缺口，但應設置預埋件或插孔，供安裝欄桿用，如圖4-21所示。（2）預制梯段

預制梯段有板式梯段和梁板式梯段兩種形式。1）板式梯段按構造方法不同有實心梯段和空心梯段兩種類型，如圖4-22所示。實心梯段自重較大，在起重或運輸設備不足時，可沿梯段寬度方向分塊預制，安裝時拼成整體?？招奶荻斡锌v向抽孔和橫向抽孔兩種形式，孔形有圓形和三角形。當板厚較大時，宜采用縱向抽孔，否則應采用橫向抽孔。2）梁板式梯段由踏步板和斜梁組合而成。為減輕自重，可采用L形踏步板和抽孔三角形踏步板。斜梁可設在踏步板兩端，或只在梯段一側設置，另一側由墻體代替，也可以只在中間設置一根斜梁。（3）梯段的擱置

用來擱置梯段的平臺梁，其斷面一般為L形，其出挑翼緣的頂面有平面和斜面兩種形式。梯段與平臺處有兩種連接方法，一種方法是通過預埋件焊接，如圖4-23a所示；另一種方法是將梯段預留孔套接在平臺梁的預埋插筋上，孔內用水泥砂漿填實，如圖4-23b所示。底層第一跑梯段的下端應設基礎或基礎梁，如圖4-23c、d所示。

踏步面層應當平整光滑，耐磨性好。公共建筑樓梯的踏步面層經(jīng)常與走廊的地面面層采用相同的材料。面層材料要便于清掃，并且應當具有較好的裝飾效果，常見的有水泥砂漿、水磨石、各種石材、地面磚等，如圖4-24所示。4.3.1踏步面層及防滑措施

通行人流量大或踏步表面光滑的樓梯，為防止行人在行走的時候滑倒，踏步表面應采取防滑和耐磨措施，通常是在踏步的踏口處做防滑條。防滑材料可采用地面磚、金剛砂、塑料條、橡膠條、金屬條、馬賽克等，如圖4-25所示。1.欄桿和欄板（1）欄桿欄桿多用方鋼、圓鋼、扁鋼等型材焊接或鉚接成各種圖案，既起防護作用，又有一定的裝飾效果。欄桿與梯段應有可靠的連接，連接方法主要有預埋件焊接，就是將欄桿的立桿與梯段中預埋的鋼板或套管焊接在一起；預留孔洞插接，就是將欄桿的立桿端部做成開腳或倒刺狀，然后插入梯段預留的孔洞內，再用水泥砂漿或細石混凝土填實，或用螺栓連接；在踏步板側面預留孔洞或設置預埋件進行連接等。（2）欄板欄板多用鋼筋混凝土、加筋磚砌體、有機玻璃等制作。對磚砌欄板，當欄板厚度為60cm時（即用標準磚側砌），外側要用鋼筋網(wǎng)加固，再用鋼筋混凝土扶手與欄板連成整體?，F(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓梯的欄板經(jīng)支模、綁扎鋼筋后，與梯段整體澆筑；預制裝配式鋼筋混凝土樓梯的欄板則用預埋鋼板焊接。欄桿與欄板的構造如圖4-26所示。（3）欄桿與梯段的連接方式1）欄桿與梯段上的預埋件焊接，如圖4-27a所示。2）欄桿插入梯段上的預留孔中，用細石混凝土、水泥砂漿或螺栓固定，如圖4-27b、c所示。3）在踏步板側面用預留孔洞或預埋件進行連接，如圖4-27d、e所示。4.3.2欄桿、欄板和扶手構造

2.扶手

扶手位于欄桿頂部，可以用優(yōu)質硬木、金屬型材(鐵管、不銹鋼、鋁合金等）、工程塑料及水泥砂漿抹灰、水磨石、天然石、大理石材等制作，如圖4-28所示。

室外樓梯不宜使用木扶手，以免淋雨后變形和開裂。不論何種材料的扶手，其表面必須要光滑、圓順，便于扶持。大多數(shù)扶手是連續(xù)設置的，接頭處應當仔細處理，使之平滑過渡。樓梯頂層的樓層平臺臨空一側，應設置水平欄桿、扶手，扶手端部與墻應固定在一起，施工時，在墻上預留孔洞，將扶手和欄桿插入洞內，用水泥砂漿或細石混凝土填實；也可將扁鋼用木螺釘固定于墻內預埋的防腐木磚上；若為鋼筋混凝土墻或柱，則可采用預埋件焊接。如圖4-29所示為樓梯扶手端部與墻（柱）的連接。

樓梯首層梯段不能直接擱置在地坪層上，而是先在梯段下面設置基礎。梯段的基礎做法有兩種：一種是在梯段下直接設磚、石、混凝土基礎，如圖4-30a所示；另一種是在樓梯間墻上擱置鋼筋混凝土地梁，將梯段支承在地梁上，如圖4-30b所示。4.3.3首層梯段的基礎

4.4.1電梯

電梯和自動扶梯是目前房屋建筑工程中常用的建筑設備。電梯多用于多層及高層建筑中；有些建筑雖然層數(shù)不多，但由于建筑級別較高或使用上有特殊需要，往往也設置電梯，如高級賓館、多層倉庫等。部分高層及超高層建筑，為了滿足疏散及消防的需要，還要設置消防電梯。自動扶梯主要用于人流集中的大型公共建筑，如大型商場、展覽館、火車站等。1.電梯的類型

電梯按照用途不同，分為乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、病床電梯、觀光電梯、雜物電梯等，如圖4-31所示；按運行速度不同，分為高速電梯、中速電梯和低速電梯；按照消防要求分為普通乘客電梯和消防電梯。2.電梯的組成

電梯由電梯井道、轎廂和電梯機房三個部分組成，如圖4-32所示。電梯井道屬于土建工程內容，涉及井道、地坑和機房三部分，井道的尺寸由轎廂的尺寸確定；轎廂要求堅固、耐用和美觀；機房內是運載設備，包括動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。（1）電梯井道電梯井道的構造設計應滿足如下要求。1）平面尺寸。平面凈尺寸應當滿足電梯生產(chǎn)廠家提出的安裝要求。2）井道的防火。井道和機房四周的圍護結構必須具備足夠的防火性能，其耐火極限不低于該建筑物對耐火等級的規(guī)定。當井道內的電梯超過兩部時，需用防火結構隔開。3）井道的隔振與隔聲。一般在機房的設備底座下設彈性隔振墊，并在機房下部設置高度大于1.3m的隔聲層，如圖4-33所示。4）井道的通風。在井道的頂層和中部適當位置（高層建筑時)及坑底設置不小于300mm×600mm或面積不小于井道面積3.5%的通風口，通風口總面積的1/3應經(jīng)常開啟。（2）電梯井道的細部構造1）電梯門套。門套的構造做法應與電梯廳的裝修相協(xié)調，常用的做法有水泥砂漿門套、水磨石門套、大理石門套、硬木板門套、金屬板門套等（圖4-34）。2）電梯廳地面的牛腿構造如圖4-35所示。其中，圖4-35a是預制鋼筋混凝土結構，圖4-35b是現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。3）導軌撐架的固定。導軌撐架與井道內壁的連接構造可采用錨接、栓接和焊接（圖4-36）。（3）電梯機房

電梯機房一般設置在電梯井道的頂部，也有少數(shù)設在底層井道旁邊。機房平面尺寸需要根據(jù)機械設備尺寸、維修等來決定，一般至少有兩個邊每邊應擴出600mm以上的空間，高度多為2.7~3.0m。通往機房的通道、樓梯和門的寬度應不小于1.20m。機房圍護結構的防火要求和井道一樣。為了便于安裝和維修，機房的樓板應按機器設備要求的部位預留孔洞。如圖4-37所示為電梯機房平面圖示例。

自動扶梯適用于有大量人流上下的公共場所，如車站、超市、商場、地鐵站等。自動扶梯可正、逆兩個方向運行，機器停轉時可作為普通樓梯使用。自動扶梯的布置形式有平行排列、交叉排列、連貫排列等，可單臺設置或雙臺并列設置。自動扶梯的坡度