钢楼梯之家 制造安装 【案例分析】宜家建成20年的室外钢楼梯案例分析

【案例分析】宜家建成20年的室外钢楼梯案例分析

钢结构设计“,


        在上海生活过的人,肯定都去过徐汇区宜家超市,这是宜家在中国大陆的第一家店,1998年建成开业,至今已20年。

        近日,小编到上海徐汇宜家超市,注意到了入口处的室外钢楼梯有很多特别 之处,今天跟大家分享一下小编的看法。

 

        这是钢梯的整体外景照,位于宜家超市的主出入口,钢梯下方是徐汇宜家店的地址门牌:漕溪路126号;

        钢梯整体为焊接H型柱+热轧槽钢梯梁结构,普通碳钢材质+热镀锌表面处理。虽然经历了20年的日晒雨淋,仍基本完好,远处看没有明显的锈迹。说明20年前的热镀锌技术和施工质量还是很不错的。

 

        从远处整体看,梯梁是连续的整体结构,实际到近处仔细看,会发现梯梁在中部有两个位置是间断的,是单侧连接板的螺栓铰接连接节点。梯梁的铰接拼接位置留下了多年雨淋的接缝痕迹。


问题1:什么是刚接节点、铰接节点、半刚接节点?

        刚接节点是指可以传递弯矩、剪力、轴力的连接节点,构件的弯矩、剪力在节点位置连续无突变,最明显的特点是翼缘板被螺栓或焊缝完全固定;铰接连接节点只能传递剪力和轴力,构件在铰接节点位置无弯矩,剪力大小相等方向相反,铰接节点不考虑传递弯矩,最明显的特点是只有腹板连接,翼缘板断开。一般是腹板螺栓单排螺栓连接,当节点抗剪承载力不足时,采用双排螺栓(如本例图片所示);半刚性节点比较复杂,介于刚接节点和铰接节点之间,目前尚处于研究阶段。我国规范没有给出具体的应用指导意见,常规项目设计上很少采用半刚性节点。

问题2:为什么要设置梯梁间断点? 梯梁都刚接连成整体,不是更好吗?

        本案例中梯梁设置间断点,是考虑到镀锌构件不宜焊接和超长构件运输施工便利的原因。单根梯梁长度大于14米,市区运输比较困难,因此梯梁需要分段。镀锌构件一般不宜焊接,一方面镀锌层对焊缝质量有一定的影响,锌的熔点低,铁的熔点高,焊接时熔融的锌层与铁水融合,使焊缝强度降低,并容易产生夹杂、气泡等焊接缺陷。另一方面,焊接会破坏焊缝周边的镀锌层,焊缝位置容易生锈。因此,外露的热镀锌构件,一般不采用焊接连接。

        当然也可以将焊缝周边的镀锌层打磨清理后焊接,但是焊接位置的补刷的油漆颜色与原镀锌层颜色差异大,影响美观。间断点也可以采用螺栓端板刚接节点,比如采用门式刚架梁的端板连接,但是本例中连续的槽钢梯梁,如果采用端板螺栓刚接,在梯梁上表面会留下突出的端板和螺栓,影响美观。

问题3:梯梁间断点设置在什么位置合适?

        本例的梯梁断点为铰接节点比较合适。因此,间断点应设置在弯矩较小的位置。一般设置在靠近梯梁中间支座的1/4~1/5跨位置比较合适。本例梯梁的两个间断点位置,就比较合理。引申一下,门式刚架的屋面梁分段点,虽然是端板刚性连接节点,拼接位置也遵守这个规律,拼接点应设置在刚架梁弯矩包络图中弯矩较小的位置。


 

        本例中的两个梯柱设计也比较合理,中部间隔1米左右设置了防止腹板侧向局部屈曲失稳的加劲肋,并且两端加密、中间稀疏。因为上下刚接的立柱两端有较大的弯矩,与轴力共同作用,上下端部的腹板更容易局部屈曲失稳。

        梯柱上端的悬挑梁,采用了变截面,设计合理。

        梯柱柱脚采用了混凝土和石材装饰包裹,柱脚加劲板没有外露,柱脚耐久性更好,也比较美观。

        但是有个位置设计有点瑕疵,梯柱顶部与变截面悬挑梁连接,现场采用了螺栓端板铰接连接,螺栓连接在梯柱翼缘板内侧。应该采用螺栓端板刚接节点,螺栓应设计在梯柱翼缘板外侧,这样梯柱可以传递楼梯整体的偏心弯矩,在只有单侧行人时,对楼梯整体稳定更有利。


        还有个问题,梯柱柱脚的预埋螺杆的外露长度计算错误,或现场施工标高控制错误,导致柱脚螺杆外露,影响美观。梯梁的梯脚连接板和第一个扶手立杆连接板,也没有考虑到完成面的标高问题,梯脚连接板扶手立杆连接板外露,影响美观。

 

 

        镀锌钢梯的整体防腐基本达到了设计要求,镀锌层厚度应该是满足规范要求的。但是楼梯扶手位置有部分镀锌层脱落,整体基本没有明显的锈蚀。

        镀锌层脱落有两方面的原因,一方面是镀锌层附着力不满足要求;另一方面是人为破坏。宜家超市每天的人流量较大,钢梯已建成20年,在人容易接触的地方,难免人为破坏导致部分镀锌层脱落。


  

        踏步面板采用了铝合金花纹板,部分位置有损坏。因为普通铝合金的强度比碳钢强度低,铝合金耐磨性差,多处被人为破坏。

问题4 本案例钢梯踏步为什么采用铝合金面板?

        普通铝合金花纹 板(高强铝合金除外)强度比碳钢略低、耐磨性差、加工性能差、不能现场焊接、与钢结构连接是异种材质有电化学腐蚀,这些缺点导致普通钢结构楼梯很少采用铝合金花纹板做踏步面板,但本项目却适合采用这种面板。



        铝合金踏步面板的好处是耐腐蚀,免防腐处理。本项目的室外镀锌钢楼梯,也不宜现场焊接,恰好可以采用铝合金踏步面板,采用螺栓连接和铆钉连接。

  

        格栅踏步板与梯梁采用自攻钉连接,自攻钉顶部在踏步板面板与格栅踏步之间有个钢垫片。格栅踏步板仅仅靠这种自攻钉连接是不太牢靠的,踩上去有晃动感,该楼梯只是备用消防楼梯很少有人使用,如果经常使用的话,踏步板早就损坏了。

        后来宜家超市室外钢梯的常见做法是,踏步板采用折边的花纹钢板,直接与梯梁整体焊接,整个梯段整体镀锌。

    

        平台的护栏采用多孔铝板,螺栓连接,铝板与碳钢扶手是不同材质,存在电化学腐蚀,这些位置腐蚀比较明显。

        正确的做法是,两种金属接触面采用绝缘垫圈,避免不同材质直接接触,能减少锈蚀。


        扶手中间横档与扶手立柱采用可伸缩的套入式连接,现场略微调整长度,方便扶手立柱与梯梁连接。扶手立柱的连接螺栓采用的是普通冷镀锌螺栓,镀锌层较薄,耐腐蚀性较差,局部锈蚀比较明显。正确做法是,应该与梯梁连接螺栓一样,采用热镀锌螺栓,耐腐蚀性强,效果会好很多。

        这是小编去宜家超市发现的建成20年的室外钢楼梯,对钢梯设计、加工、安装合理或不合理之处做了分析。因小编个人经验和能力有限,有不妥之处,欢迎大家讨论和指正。

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来源:钢结构设计,作者:Steeler,转载请注明。

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作者: ganglouti

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