楼梯建筑结构设计技巧与实例精解
楼梯建筑结构设计技巧与实例精解
楼梯作为建筑物中重要的竖向交通设施，在日常使用以及紧急疏散时都发挥着至关重要的作用。因此，楼梯的设计不仅需要满足基本的功能需求，还需要兼顾结构安全、防火安全以及美观经济等多方面的要求。本文将从楼梯建筑设计的基本规定、组成、形式、画法图例、民用建筑设计要求、无障碍设计要求以及防火设计要求等多个方面，详细介绍楼梯建筑设计的相关技巧和实例。
楼梯建筑设计基本规定
楼梯建筑设计总体要求
功能要求：楼梯的数量、位置、形式和楼梯的宽度、坡度均应该符合上下通畅、疏散方便的原则，楼梯间必须直接采光，采光面积应不小于1/12楼梯间平面面积。
结构和建筑构造要求：在建筑构造方面要满足坚固与安全的要求，例如扶手、栏杆和踏步之间应有牢固的连接，选用栏杆式样也应注意花饰形式，杆件与杆件的间距应考虑防止发生意外事故，栏杆间距的净空尺寸应按照少年儿童头部的平均宽度来考虑。如图1-1所示的栏杆设计是不恰当的，容易造成攀爬安全事故并且容易踩变形。空花栏杆以栏杆竖杆作为主要受力构件才是稳妥的。
图1-1 不恰当的栏杆形式
防火、安全要求：为保证楼梯有足够的通行和疏散能力，楼梯的间距和数量应根据建筑物的耐火等级，满足防火设计规范中民用建筑及工业辅助建筑安全出口所规定的要求。楼梯间四周墙厚至少为240mm，并且不准有凸出的砖柱、砖礅、散热片、消防栓等任何构件，防止人员在紧急疏散通行时受阻而发生意外。
美观、经济要求：楼梯形式、材料和细部做法的选择，应根据建筑不同的使用要求和装修标准，做出恰当的选择，既要考虑建筑空间的装饰效果，也要考虑经济合理的问题。
楼梯的组成
楼梯一般由梯段；平台梁（梁式楼梯还包括斜梁，在本书第2章楼梯结构设计技巧中详细说明）；休息平台板；楼层平台板；栏杆；扶手等组成，如图1-2所示。梯段的踏步步数一般不宜超过18级，但也不宜少于3级，如果步数太少，则不易为人们察觉，容易摔倒。休息平台或楼层平台最好不能有凸出的结构构件，避免人群拥挤时发生踩踏。栏杆（或栏板）和扶手一般在梯段临空一侧设置，当梯段宽度大于1.65m时，应加设靠墙扶手；当梯段宽度大于2.2m时，还应在梯段中间设置中间扶手。
图1-2 楼梯的组成
楼梯的形式
楼梯的形式主要由楼梯梯段与平台的组合形式来区分的，主要有单跑直楼梯、双跑直楼梯、转角楼梯、双跑平行楼梯、双分平行楼梯、三角形三跑楼梯、双分转角楼梯、三跑楼梯、五角形楼梯、六角形楼梯、八角形楼梯、马蹄形楼梯、圆形楼梯等基本形式，如图1-3所示。比较复杂的防火交叉楼梯、剪刀楼梯和交叉楼梯的平面图和剖面图如图1-4所示。悬挑式楼梯如图1-5所示，由于没有中间平台梁和立柱，建筑效果较好，多用于次要楼梯。螺旋楼梯分无中柱和有中柱两种类型，无中柱形式分为板式螺旋楼梯和梁式螺旋楼梯，如图1-6所示；有中柱螺旋楼梯如图1-7所示。弧形楼梯如图1-8所示，其造型优美，一般用于门厅。
图1-3 楼梯的基本形式
G—踏步宽度；b—梯段净宽；W—平台净宽
图1-4 复杂楼梯平面图和剖面图
G—踏步宽；b—梯段净宽；W—平台净宽
图1-5 悬挑式楼梯
图1-6 无中柱螺旋楼梯
图1-7 有中柱螺旋楼梯
图1-8 弧形楼梯
民用建筑设计对楼梯的基本要求
墙面至扶手中心线或扶手中心线之间的水平距离即楼梯梯段宽度除应符合防火规范的规定外，供日常主要交通用的楼梯梯段宽度应根据建筑物使用特征，按每股人流为0.55m+（0～0.15）m确定，并不应少于两股人流。0～0.15m为人流在行进中人体的摆幅，公共建筑人流众多的场所应取上限值。
梯段改变方向时，扶手转向端处的平台最小宽度不应小于梯段宽度，并不得小于1.20m，当有搬运大型物件需要时应适量加宽。
每个梯段的踏步不应超过18级，亦不应少于3级。
楼梯平台上部及下部过道处的净高不应小于2m，梯段净高不宜小于2.20m。梯段净高为自踏步前缘（包括最低和最高一级踏步前缘线以外0.30m范围内）量至上方突出物下缘间的垂直高度。
托儿所、幼儿园、中小学及少年儿童专用活动场所的楼梯，梯井净宽大于0.20m时，必须采取防止少年儿童攀滑的措施，楼梯栏杆应采取不易攀登的构造，当采用垂直杆件做栏杆时，其杆件净距不应大于0.11m。
楼梯踏步的高宽比应符合表1-2的规定。
楼梯的无障碍设计要求
供残疾人使用的楼梯与台阶应符合表1-3的设计要求。残疾人使用的楼梯、台阶踏步的宽度和高度应符合表1-4的设计要求。
注：1.当每层人数不等时，疏散楼梯的总宽度可分层计算，地上建筑中下层楼梯的总宽度应按其上层人数最多一层的人数计算；地下建筑中上层楼梯的总宽度应按其下层人数最多一层的人数计算；
2.当人员密集的厅、室以及歌舞娱乐放映游艺场所设置在地下或半地下时，其疏散走道、安全出口、疏散楼梯以及房间疏散门的各自总宽度，应按其通过人数每100人不小于1.0m计算确定；
3.首层外门的总宽度应按该层或该层以上人数最多的一层人数计算确定，不供楼上人员疏散的外门，可按本层人数计算确定；
4.录像厅、放映厅的疏散人数应按该场所的建筑面积1.0人/m2计算确定；其他歌舞娱乐放映游艺场所的疏散人数应按该场所的建筑面积0.5人/m2计算确定。
高层民用建筑防火设计对楼梯的要求
在《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）中规定的高层建筑是指建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的非单层厂房、仓库和其他民用建筑。对于高层建筑，疏散楼梯的设计非常重要。
疏散楼梯的设置要求
一类高层公共建筑和建筑高度大于32m的二类高层公共建筑，其疏散楼梯应采用防烟楼梯间。裙房和建筑高度不大于32m的二类高层公共建筑，其疏散楼梯应采用封闭楼梯间。下列多层公共建筑的疏散楼梯，除与敞开式外廊直接相连的楼梯间外，均应采用封闭楼梯间：
- 医疗建筑、旅馆、老年人建筑及类似使用功能的建筑；
- 设置歌舞娱乐放映游艺场所的建筑；
- 商店、图书馆、展览建筑、会议中心及类似使用功能的建筑；
- 6层及以上的其他建筑。
高层公共建筑的疏散楼梯，当分散设置确有困难且从任一疏散门至最近疏散楼梯间入口的距离不大于10m时，可采用剪刀楼梯间，设置要求如下：
- 楼梯间应为防烟楼梯间；
- 梯段之间应设置耐火极限不低于1.00h的防火隔墙；
- 楼梯间的前室应分别设置。
住宅建筑疏散楼梯的设置要求如下。
- 建筑高度不大于21m的住宅建筑可采用敞开楼梯间；与电梯井相邻布置的疏散楼梯应采用封闭楼梯间，当户门采用乙级防火门时，仍可采用敞开楼梯间。
- 建筑高度大于21m、不大于33m的住宅建筑应采用封闭楼梯间；当户门采用乙级防火门时，可采用敞开楼梯间。
- 建筑高度大于33m的住宅建筑应采用防烟楼梯间。户门不宜直接开向前室，确有困难时，每层开向同一前室的户门不应大于3樘且应采用乙级防火门。
建筑高度大于33m的住宅建筑、一类高层公共建筑和建筑高度大于32m的二类高层公共建筑、设置消防电梯的建筑的地下或半地下室、埋深大于10m且总建筑面积大于3000m2的其他地下或半地下建筑（室）等建筑应设消防电梯。
每层疏散楼梯总宽度应按其通过人数每100人不小于1.00m计算，各层人数不相等时，其总宽度可分段计算，下层疏散楼梯总宽度应按其上层人数最多的一层计算。疏散楼梯的最小净宽度不应小于表1-6的规定。
疏散楼梯间的设计要求
耐火构造：疏散楼梯间的墙体应为耐火2h以上，可用厚15cm的砖、混凝土和加气混凝土等材料建成；楼梯应耐火1～1.5h以上，可用钢筋混凝土制作，也可用钢材加防火保护层。楼梯间的内装修采用A级材料。
前室：前室的功能是火灾烟气的隔离空间和人员滞留的暂避地，在发生火灾的情况下，前室自身是第二安全分区。因此要保证前室不得作其他房间使用。我国规定楼梯间前室面积：公共建筑不小于6m2，居住建筑不小于4.5m2；与消防电梯合用前室时，公共建筑不小于10m2，居住建筑不小于6m2。
门窗洞口：各门开启的方向均须与疏散方向一致。楼梯间及防烟楼梯间前室的内墙上，除开设通向公共走道的疏散门外，不应开设其他房间的门、窗、洞口。
尺寸与面积：疏散楼梯的宽度及前室面积等应通过计算确定。梯跑和平台的宽度不宜小于1.2m；踏步宽不宜小于25cm；高不宜大于20cm；防火门的宽度不宜小于0.9m。