模數協(xié)調和標準化設計是實(shí)現裝配式建筑發(fā)展的前提條件，由于建筑類(lèi)型眾多，各類(lèi)規范體系不一，很多建筑仍是“定制設計”。以公共建筑中預制混凝土樓梯為研究對象，通過(guò)裝配式設計實(shí)踐，對調研案例進(jìn)行總結，整理形成一套具有普遍適應性的預制樓梯選型系統。

一、調研對象

首先要確定公共建筑的類(lèi)型。公共建筑功能多樣化，按照GB 50352—2005《民用建筑設計通則》的定義，一般是指供人們進(jìn)行各種公共活動(dòng)的建筑。公共建筑包括幼兒園、大中小學(xué)校、電影院、劇場(chǎng)、體育場(chǎng)、商場(chǎng)、醫院、酒店、辦公等其他類(lèi)民用建筑。每種功能類(lèi)型的建筑對建筑層高、樓梯的要求均有所區別。

影響公共建筑樓梯的要素眾多，在調研過(guò)程中并不需要將所有要素進(jìn)行整理，而是要提取重點(diǎn)，以符合公共建筑的使用要求及預制樓梯的加工要求，包括樓梯類(lèi)型、層高、樓梯間寬度、梯井寬度、梯段寬度、踏步數、踏步寬度、踏步高度、梯板厚度等要素(見(jiàn)圖1)。

圖1 影響樓梯選型的要素

二、調研結果

通過(guò)調研150個(gè)已歸檔項目，其中包括100個(gè)2000年以前的項目，以及50個(gè)2000年至今的項目，從公共建筑樓梯相關(guān)參數的變化趨勢可總結出以下特點(diǎn)。

1.建筑類(lèi)型

綜合、辦公、文教類(lèi)建筑占比約85%，基本覆蓋了絕大多數公共建筑類(lèi)型。

2.結構類(lèi)型

框架-剪力墻結構占比約76%，框筒結構占比約14%，框架結構占比約8%;框架公共樓梯在高層公共建筑中主要集中在高層裙房。另外，由于北京為8度抗震設防區，所以在多層公建中，框架-剪力墻結構較為普遍，剪力墻多設置在樓梯兩側或一側。

3.樓梯類(lèi)型

兩跑樓梯的占比逐漸升高，由2000年前的82%升至2000年后的94%;2000年前出現的三跑或四跑樓梯基本消失，但在高層建筑裙房層，經(jīng)常因為層高較高，出現三跑或四跑樓梯。

4.標準層層高

2000年以前的標準層主流層高依次為：3.6，3.3，3.0m;2000年以后的標準層主流層高依次為：4.2，3.9，3.6m。原因是人們對舒適度要求逐年提高，以及滿(mǎn)足規范修訂及設備系統要求。

5.梯井寬度

2000年以后，100mm寬的梯井占比約62%，200mm寬的梯井占比約為22%;其中100mm寬的梯井多用于高層建筑核心筒內樓梯，僅作為消防疏散使用，200mm寬的梯井多用于多層公共建筑，為人員經(jīng)常使用的樓梯，一般較為舒適。

6.梯段寬度

2000年以后，1.3m以?xún)忍荻螌挾鹊恼急燃s為66%，1.5m及以上梯段寬度的占比約為24%。僅用作疏散樓梯的寬度一般為1.2～1.3m，人員經(jīng)?；顒?dòng)的公共樓梯寬度一般為1.5m及以上。

7.踏步寬度

2000年以后，260mm踏步寬度占比約為42%，280mm踏步寬度占比約為40%。公共建筑樓梯的踏步寬度集中在260mm和280mm，260mm用于消防疏散樓梯，280mm用于人員經(jīng)?；顒?dòng)的公共樓梯。

8.踏步高度

根據層高、踏步數、踏步寬度確定，一般為160～170mm。

三、調研分析

1.建筑類(lèi)型

各種類(lèi)型公共建筑中，首先排除層數較低的幼兒園、小學(xué)校等樓梯。對于人員密集場(chǎng)所的樓梯，因需根據人流量計算疏散寬度，每個(gè)建筑的樓梯寬度均不相同，也排除在外。重點(diǎn)研究對象集中在最容易實(shí)現標準化、模數化的辦公類(lèi)其他建筑樓梯，此類(lèi)建筑樓梯的布置是以疏散出口為主、疏散寬度為輔，預制樓梯完全滿(mǎn)足其要求。

2.建筑層高

確定建筑功能以后，又對辦公等其他類(lèi)建筑的層高進(jìn)行調研，此類(lèi)建筑的層高多集中在3.3～4.5m。其中，3.3～4.0m的建筑層高以100mm為模數遞增，4.0～4.8m建筑層高以200mm或300mm為模數遞增，常見(jiàn)層高為4.2m和4.5m。

3.梯段凈寬

根據規范要求，公共建筑的疏散樓梯凈寬一般不低于1.2m，考慮扶手及墻面抹灰因素，樓梯寬度一般以1.3m為宜。如果公共建筑選用較為舒適的樓梯，增加每股人流0～0.15m的人體擺幅，或增加人流股數，樓梯寬度會(huì )相應增加，對于此類(lèi)樓梯，可對現有梯段進(jìn)行調整加寬，使之符合設計要求。通過(guò)實(shí)際項目調研也得出相應結果。

4.梯段類(lèi)型

在工程項目中，4.2m及4.5m層高建筑的樓梯，由于使用功能要求，部分會(huì )選擇三跑樓梯形式，調研中也進(jìn)行了選擇，作為樓梯形式的補充。更高層高的樓梯在項目中較為少見(jiàn)，由于可采取雙跑樓梯梯段復制的方式組合，故不列入預制樓梯選型范圍。

根據以上分析認為，預制樓梯可采用兩跑樓梯為主、三跑樓梯為輔的結構形式，根據不同建筑層高、梯段寬度總結了12種常用樓梯，在建筑方案設計階段可進(jìn)行選用，如表1所示。

從表1可看出，公共建筑預制樓梯的踏步寬度統一為260mm，踏步高度最/高為175mm，與現行民用建筑設計通則有部分矛盾。經(jīng)過(guò)與新的通則編制組專(zhuān)家溝通得知，公共建筑疏散樓梯的踏步高度已調整為175mm。同時(shí)也充分考慮了標準化設計，比如不同層高的預制樓梯，保證2個(gè)梯段的踏步數及踏步高度完全一致，便于預制構件廠(chǎng)實(shí)現批量生產(chǎn)。

公共建筑中的預制混凝土樓梯與住宅建筑不同，大多數公共建筑為框架結構或框架-剪力墻結構，樓梯平臺及梯段處均需設計梯柱以滿(mǎn)足抗震規范要求，在設計選型過(guò)程中，也考慮到梯梁及梯柱布置，使預制樓梯尺寸能夠滿(mǎn)足所有選型范圍內公共建筑的要求(見(jiàn)圖2)。

圖2 兩跑及三跑樓梯尺寸

四、預制樓梯節點(diǎn)設計

預制樓梯設計屬于預制構件設計，與傳統設計不同點(diǎn)在于設計過(guò)程中具有流程精細化、設計模數化、構件標準化、技術(shù)信息化等特點(diǎn)。落實(shí)到具體設計中，除需滿(mǎn)足前文中提到的標準化設計，還需在設計過(guò)程中注意預制樓梯的節點(diǎn)設計。

在預制樓梯設計圖紙中，各專(zhuān)業(yè)應配合將樓梯欄桿扶手預留洞定位準確，該部分將影響未來(lái)樓梯(成品)欄桿安裝的精/確度、梯井寬度、樓梯凈寬和樓梯的現場(chǎng)施工。同時(shí)，預留洞的定位也需與結構配筋及其他預留條件相配合(見(jiàn)圖3，4)。

圖3 預制樓梯模板平面

圖4 預制樓梯模板立面

在預制樓梯的深化設計中可采用BIM等信息化設計方法，提前在模型中確定標準化設計內容、統計用量及經(jīng)濟核算(見(jiàn)圖5)。

圖5 預制樓梯信息化模型

五、結語(yǔ)

裝配式建筑的發(fā)展離不開(kāi)預制構件的標準化設計，設計理念的變化植根于建造技術(shù)的升級。在公共建筑的設計創(chuàng )作中，通過(guò)設計合理的建筑層高及平面尺寸，選取合適的預制樓梯，對建筑師是很小的工作量，但對于裝配式建筑，則可較大程度地提升建筑質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減少資源浪費。