
门窗与楼梯是建筑中最为常见且极为重要的构造元素,是联系建筑空间与外部环境、实现功能分区与竖向流线的关键。门窗被誉为建筑的“眼睛”和“出入口”,不仅决定了建筑的通风、采光和视野,也直接影响居住者的舒适度、安全性及建筑的节能隔热性能。科学合理的门窗设计能有效提升建筑空间的采光质量、通风效率,同时通过优化材料和构造,提高隔声、密封和安全防盗等多方面性能。近年来,随着人们对绿色建筑和低碳生活的关注,节能型门窗、智能门控系统等新技术在住宅和公共建筑中的应用日益普及。
楼梯则是联通不同楼层的主要交通工具,是实现垂直交通和空间转换不可或缺的构件。楼梯不仅在结构上承担荷载,并影响建筑的安全疏散和日常使用便捷性,而且其样式、构造与装饰也丰富了室内外空间的层次感与美学表现。合理的楼梯设计应充分考虑人体工效学、结构安全性、防火疏散、材料选型和装饰协调性。无论是常见的现浇混凝土楼梯、钢结构楼梯,还是充满艺术气息的悬挑楼梯,其构造方式、受力特点、施工工艺和细部节点处理,都是保障建筑品质和使用功能的重要基础。
门是建筑中最基本的出入口构件,按照使用位置可分为户门、室内门和特殊功能门。每一类门都有其特定的构造要求和性能指标。
门的构造包括门框、门扇、五金配件三个基本部分。门框固定在墙体的门洞口上,承担整个门的重量并与墙体形成稳固的连接。门扇通过合页与门框连接,是门启闭运动的主体部分。五金配件包括合页、门锁、拉手、闭门器等,这些看似不起眼的小件却决定了门的使用寿命和开启便利性。
以住宅户门为例,门框一般采用实木或钢质材料,厚度通常在40-50毫米之间。门框与墙体的连接采用膨胀螺栓或预埋铁件焊接的方式,连接点间距不宜大于600毫米。门框与墙体之间的缝隙需要用水泥砂浆或发泡聚氨酯填充密实,外侧用密封胶封闭,防止雨水渗入和气流穿透。
木门因其自然的质感和良好的装饰效果,在住宅建筑中应用广泛。传统的实木门采用整块木材或拼接木材制作,质量较重,成本较高,但隔声性能和装饰效果优良。现代木门多采用实木复合结构,门扇外层为实木贴面或木皮饰面,内部填充刨花板、蜂窝纸或轻质木材,这种结构既保持了木质门的外观效果,又降低了重量和成本。
在高层住宅项目中,室内门全部采用实木复合门。门扇厚度40毫米,外层为樱桃木木皮贴面,内部填充桥洞力学板。这种门扇重量仅为传统实木门的60%,但隔声量仍能达到25分贝以上,完全满足住宅使用要求。项目竣工三年后回访,门扇未出现变形开裂现象,合页连接牢固,使用状态良好。
木门的含水率控制是保证使用质量的关键。门扇木材含水率应控制在8%-12%之间,与当地大气平均含水率相适应。含水率过高会导致门扇收缩变形,含水率过低则容易开裂。
钢质门和铝合金门因其强度高、耐久性好、防火性能优良等特点,在公共建筑和住宅建筑中的应用日益增多。钢质防火门的门扇由冷轧钢板制成,内部填充防火珍珠岩板或硅酸铝纤维毡,门框与门扇之间嵌装膨胀型防火密封条。当发生火灾时,密封条遇热膨胀,封闭门缝,阻止烟气和火焰穿透。
根据耐火时间的不同,防火门分为甲级(耐火1.5小时)、乙级(耐火1.0小时)、丙级(耐火0.5小时)三个等级。在高层建筑的疏散楼梯间、消防电梯前室等部位,规范要求必须设置乙级以上防火门,且应向疏散方向开启,具有自动关闭功能。
门的安装质量直接影响使用效果,安装过程需要严格控制门框的垂直度和门扇的开启灵活性。门框安装前,应先检查门洞口尺寸是否符合设计要求,洞口两侧和顶面的平整度应在3毫米以内。门框就位后,用木楔或塑料楔临时固定,用水平尺和靠尺检查门框的水平度和垂直度,调整合格后再进行固定。
门扇的安装应保证与地面的间隙在5-8毫米之间,这个间隙既要防止门扇与地面摩擦,又要控制门底缝隙不至于过大影响密封性。门扇与门框的配合间隙一般控制在2-3毫米,间隙过小会导致门扇开启不畅,间隙过大则影响密封和隔声效果。门锁的安装高度通常在距地面900-1000毫米位置,这个高度符合大多数人的使用习惯。
例如,办公楼在门的安装中采用了精细化施工工艺。施工前对所有门洞进行实测实量,发现洞口尺寸偏差较大的部位提前进行修补找平。门框安装时使用三维调节片,可以在三个方向上微调门框位置,确保门框垂直度控制在1毫米以内。门扇安装后,开启关闭顺畅无异响,门扇与地面间隙均匀一致,工程质量获得业主好评。
窗是建筑外围护结构的重要组成部分,承担着采光、通风、观景、隔声、保温等多重功能。随着建筑节能要求的提高,窗的构造和性能也在不断发展。

按照窗扇的开启方式,窗可分为固定窗、平开窗、推拉窗、上悬窗、下悬窗等类型。固定窗不能开启,但密封性能最好,常用于不需要开启通风的部位或与其他可开启窗配合使用。平开窗的开启面积大,通风效果好,但向外开启时需要考虑高空坠落风险,向内开启时会占用室内空间。推拉窗不占用室内外空间,但最大开启面积仅为窗面积的50%,通风效果相对较差。
现代建筑窗户多采用塑钢或铝合金型材。塑钢窗的型材主要成分是聚氯乙烯树脂,内部加入钢衬增强结构强度。塑钢窗的保温性能优于铝合金窗,但强度和刚度较低,大尺寸窗户需要加强型材或增加立柱。铝合金窗的型材强度高,可以制作较大尺寸的窗户,但导热系数大,需要采用断桥隔热型材才能满足建筑节能要求。
断桥铝合金窗在两层铝合金型材之间嵌入聚酰胺隔热条,将窗框在室内外两侧分隔成两个独立的腔体,阻断了铝合金型材的热传导,大幅提高了窗的保温性能。配合中空玻璃使用,整窗的传热系数可以降低到2.5瓦每平方米开尔文以下,满足寒冷地区建筑节能要求。
窗的性能指标包括气密性、水密性、抗风压性能、保温性能、隔声性能等。这些性能指标通过实验室检测获得,是窗产品质量的重要评价标准。
气密性反映窗户在关闭状态下阻止空气渗透的能力,用单位时间内通过单位缝隙长度的空气量表示。窗的气密性能分为8个等级,等级越高气密性越好。对于北方采暖地区的住宅外窗,气密性能不应低于6级,即在压力差10帕时,每米缝隙的空气渗透量不大于1.5立方米每小时。
水密性反映窗户在暴雨天气条件下防止雨水渗漏的能力,用不发生渗漏时的最大压力差表示。水密性能分为6个等级,沿海多台风地区的窗户应选用高等级产品。一个典型案例是深圳某高层住宅,建筑高度80米,窗户水密性能等级选用4级(350帕),经历多次台风考验,室内未出现渗漏现象。
窗的节能性能已成为建筑设计的重要考量因素。在夏热冬冷地区,外窗面积每增加1%,空调能耗约增加3%-5%。合理控制窗墙比、选用高性能节能窗,是降低建筑能耗的有效措施。
窗的安装质量关系到窗的使用功能和建筑的节能效果。窗框与墙体的连接采用固定片或膨胀螺栓,固定点间距不应大于500毫米,距窗角的距离不应大于150毫米。窗框周边的缝隙处理是安装的关键环节,缝隙宽度通常控制在10-30毫米之间,缝隙过小会导致填充不密实,缝隙过大则浪费填缝材料并可能影响窗框的稳定性。
窗框周边缝隙的填充材料宜采用发泡聚氨酯,这种材料膨胀后能够充满缝隙,具有良好的保温和密封性能。发泡聚氨酯填充时应控制用量,充填量为缝隙体积的60%-70%,过多会导致发泡后挤压窗框变形,过少则填充不密实。发泡聚氨酯固化后,窗框外侧应用耐候密封胶进行密封,形成防水层,防止雨水沿窗框周边渗入。窗框内侧用防火密封材料封堵,阻止火灾时火焰和烟气在窗框周边传播。
住宅项目在窗的安装中注重细节控制。窗框安装前在洞口周边涂刷防水涂料,窗框下框位置铺设泡沫条作为防水垫层。窗框周边发泡聚氨酯填充后,外侧耐候密封胶采用中性硅酮密封胶,胶缝宽度8毫米,深度6毫米,胶缝表面平整光滑。工程验收时对窗的气密性和水密性进行现场抽检,各项指标均满足设计要求。
上图展示了不同类型窗户的传热系数对比。传热系数越小,窗户的保温性能越好。从图中可以看出,传统的单层玻璃铝合金窗传热系数在5.0-5.8之间,无法满足现行建筑节能要求。中空玻璃塑钢窗和断桥铝窗的传热系数降低到2.3-3.2之间,可以满足夏热冬冷地区的节能要求。采用Low-E镀膜中空玻璃的断桥铝窗,传热系数可以降低到1.6-2.0,达到高性能节能窗的标准,适用于寒冷地区和严寒地区。

玻璃是窗户的核心部件,玻璃的种类和性能直接决定了窗户的采光、保温、隔声、安全等功能。随着玻璃加工技术的发展,建筑玻璃的品种日益丰富,性能不断提高。
普通平板玻璃是最传统的建筑玻璃,采用浮法工艺生产,表面平整光滑,透光率高。根据厚度不同,平板玻璃分为3毫米、4毫米、5毫米、6毫米等规格,厚度越大,强度越高,但重量也越大。普通平板玻璃破碎后形成锋利的碎片,容易造成人身伤害,在人员密集场所和容易受到撞击的部位不宜单独使用。
钢化玻璃是将普通玻璃加热到软化点附近,然后快速冷却制成。这种处理使玻璃表面形成压应力层,内部形成张应力层,大幅提高了玻璃的机械强度。钢化玻璃的抗冲击强度是普通玻璃的3-5倍,抗弯强度是普通玻璃的3-4倍。钢化玻璃破碎后会形成蜂窝状的钝角小颗粒,不易伤人,属于安全玻璃。钢化玻璃不能进行切割、钻孔等机械加工,必须在钢化处理前完成所有加工。
夹层玻璃由两片或多片玻璃,中间夹有透明的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片或其他粘结材料,经过加热加压粘合而成。夹层玻璃即使破碎,碎片也会粘附在胶片上不会脱落,避免碎片飞溅伤人。夹层玻璃还具有良好的隔声性能,PVB胶片能够有效阻隔声波传播,隔声量比同等厚度的普通玻璃提高5-10分贝。在高层建筑外窗、玻璃幕墙、天窗等部位,夹层玻璃的应用日益广泛。
中空玻璃由两片或多片玻璃,四周用密封胶条和铝合金隔条密封,内部充填干燥空气或惰性气体。空气层的存在大幅降低了玻璃的导热系数,显著提高了保温性能。中空玻璃的传热系数约为单层玻璃的50%-60%,在建筑节能中发挥重要作用。中空玻璃的空气层厚度通常为9毫米、12毫米或16毫米,空气层过薄保温效果不佳,过厚会导致空气对流加强反而降低保温效果。
Low-E玻璃是在玻璃表面镀一层或多层金属或金属氧化物薄膜,这层膜能够反射太阳辐射中的红外线,减少太阳热量进入室内,同时阻止室内热量向外散失。Low-E玻璃分为高透型和遮阳型两类。高透型Low-E玻璃适用于寒冷地区,可见光透过率高,有利于冬季获得太阳辐射热量;遮阳型Low-E玻璃适用于炎热地区,太阳辐射透过率低,有利于夏季隔热降温。
玻璃镶嵌是将玻璃固定在窗框或门框中的工艺过程,镶嵌质量直接影响窗的使用功能。传统的木窗采用木压条镶嵌,玻璃放入裁口后,用木压条固定,压条与玻璃之间垫弹性密封条。这种方法施工简单,但密封性能较差,在现代建筑中已较少使用。
现代塑钢窗和铝合金窗多采用橡胶密封条镶嵌。玻璃周边先套装橡胶密封条,然后整体推入窗框裁口,用压线固定。橡胶密封条在玻璃与窗框之间形成连续的密封层,有效阻止雨水和空气渗透。密封条材质通常采用三元乙丙橡胶(EPDM),这种材料耐老化性能好,使用寿命可达20年以上。
结构胶镶嵌在玻璃幕墙中应用广泛。玻璃周边用硅酮结构密封胶与铝合金副框粘结,形成牢固的结构连接,可以承受玻璃自重和风荷载。结构胶的粘结宽度和厚度需要经过计算确定,一般胶缝宽度不小于6毫米,厚度不小于6毫米。结构胶的使用寿命要求达到25年以上,必须选用经过认证的品牌产品,施工前需要进行相容性试验和粘结性能试验。
例如,写字楼采用全隐框玻璃幕墙,玻璃面积达2.5万平方米。玻璃采用6毫米+12毫米空气层+6毫米的Low-E中空钢化玻璃,周边用硅酮结构胶与铝合金副框粘结。结构胶施工严格按照工艺要求进行,胶缝尺寸控制在8毫米×10毫米,表面平整光滑无气泡。工程竣工后进行了四性检测(气密性、水密性、抗风压性能、平面内变形性能),各项指标均满足设计要求。建筑使用五年后检查,幕墙状态良好,玻璃无脱落现象,结构胶无开裂老化迹象。
玻璃的搬运和安装需要特别注意安全。大尺寸玻璃重量大、易碎,搬运时必须采用专用吸盘工具,至少两人配合操作。高层建筑玻璃安装时应采取防坠落措施,操作人员必须系安全带,作业区域下方设置警戒线。
建筑五金虽然体积小,但在门窗的使用中发挥着关键作用。五金件的质量和选型直接影响门窗的开启灵活性、密封性能和使用寿命。
合页是连接门扇与门框的重要配件,承担门扇的全部重量并使门扇能够顺畅开启关闭。普通合页由两片合页页片和连接轴组成,适用于轻质木门和室内门。每扇门的合页数量根据门扇重量确定,木门通常安装2-3个合页,钢质防火门因重量较大需要安装3-4个合页。
抽芯合页的连接轴可以抽出,便于门扇的拆卸和安装,在需要经常拆卸门扇进行清洁或维护的场所使用。单向合页只能向一个方向开启,防止门扇向另一个方向开启造成安全隐患,常用于疏散门和防火门。子母合页的一片页片较宽、一片较窄,适用于门框较窄无法安装普通合页的情况。
铰链与合页功能相似,但结构更为复杂,可以实现多角度开启和缓冲关闭功能。液压铰链内置阻尼器,门扇关闭时会自动减速,避免猛烈关闭造成损坏或噪音。这种铰链在橱柜门、家具门上应用广泛,在建筑门窗中也逐渐推广使用。
合页和铰链的材质通常为不锈钢或铁质镀锌。不锈钢材质耐腐蚀性能好,使用寿命长,但成本较高;铁质镀锌材质成本低,但在潮湿环境中容易锈蚀,适用于室内干燥环境。合页的承载能力通过轴承直径和页片厚度体现,选型时应根据门扇重量选择合适规格,避免承载能力不足导致合页变形或脱落。
门锁是门的安全装置,既要保证使用便利,又要具备防盗功能。机械门锁的核心部件是锁芯,锁芯的防盗等级分为A级、B级、超B级(C级)。A级锁芯的防技术开启时间不低于1分钟,B级不低于5分钟,超B级不低于270分钟。住宅户门应选用B级以上锁芯,重要场所和保密房间应选用超B级锁芯。
智能门锁近年来在住宅建筑中迅速普及。智能门锁通过密码、指纹、刷卡、手机蓝牙等方式开启,无需携带钥匙,使用便利。部分智能门锁还具备远程开锁、访客记录、防撬报警等功能,安全性和便利性显著提升。智能门锁的供电方式通常为电池供电,电池寿命一般在8-12个月,需要定期更换。高端智能门锁配备应急充电接口或机械钥匙备用开锁方式,避免电池耗尽无法开门的情况。
窗执手是推拉窗和平开窗的开启装置。推拉窗执手一般采用半圆形或弧形把手,抓握舒适,拉动省力。平开窗执手多采用旋转式设计,执手旋转带动传动杆运动,实现窗扇的开启、锁闭和通风三种状态转换。执手的材质通常为铝合金或锌合金压铸件,表面进行喷涂或电镀处理,既美观又耐用。
闭门器是使门扇自动关闭的装置,通过液压阻尼控制门扇关闭速度,实现缓慢关闭,避免猛烈关闭造成的冲击和噪音。闭门器分为外置式和内置式两种。外置式闭门器安装在门扇上方或门框上方,外观可见,但安装调节方便;内置式闭门器安装在门扇或门框内部,外观隐蔽,但安装要求较高,调节不便。
闭门器的关闭力量分为7个等级,从1级到7级依次递增。等级选择应根据门扇的重量和宽度确定。一般室内门选用3-4级,外门选用4-5级,大型门扇选用6-7级。闭门器具有两级调节功能,可以分别调节大角度关闭速度和小角度关门速度,使门扇关闭过程更加柔和。部分高端闭门器还具有延时关闭功能,门扇开启到一定角度后会停留数秒再开始关闭,方便人员通过或搬运物品。
地弹簧安装在地面和门扇底部,通过内部液压系统控制门扇的开启和关闭。地弹簧主要用于玻璃门和无框门,这类门无法安装普通合页,必须采用地弹簧支承。地弹簧的承载能力通常在80-150公斤之间,能够承受较大尺寸门扇的重量。地弹簧的安装需要在地面预留安装坑,坑深约300毫米,坑底浇筑混凝土基础,地弹簧固定在基础上,坑口用金属盖板封闭。
例如,商场的疏散门全部采用防火门配闭门器的方案。闭门器选用5级产品,关闭力量充足,能够克服门扇重量和防火密封条的摩擦力,确保门扇自动关闭。闭门器的关闭速度经过细致调节,门扇从完全开启到关闭需要5-7秒,既保证了人员疏散时的通畅,又避免了门扇快速关闭可能造成的夹伤风险。商场运营三年来,闭门器运行稳定,门扇关闭顺畅无卡阻,未发生过闭门器失效导致的防火门常开现象。

楼梯是建筑中连接不同楼层的垂直交通设施,住宅楼梯的设计既要满足通行安全的基本功能,又要考虑使用舒适性和空间美观性。
楼梯由梯段、平台、栏杆扶手三部分组成。梯段是楼梯的倾斜部分,由若干踏步连续排列而成。平台是梯段之间或梯段与楼层之间的水平连接部分,平台为人员提供短暂休息的空间,也是转换行走方向的场所。栏杆扶手设置在梯段和平台的临空一侧,保护行人安全并提供扶持。
踏步是梯段的基本组成单元,每个踏步包括踏面和踢面两部分。踏面是踏步的水平面,供脚掌踏踩;踢面是踏步的垂直面,连接上下两级踏面。踏面的宽度称为踏步宽度,用字母b表示;踢面的高度称为踏步高度,用字母h表示。踏步高度和宽度的比例关系是楼梯设计的核心,直接影响行走舒适性和安全性。
根据人体工程学研究,人在平地行走时,每步的水平距离约600毫米,抬脚高度约5-10毫米。在楼梯上行走时,每抬高1毫米的垂直高度,需要消耗约2毫米的水平距离。基于这一规律,法国建筑师布隆代尔在18世纪提出了楼梯设计的经验公式:2h + b = 600-620毫米。这个公式在现代楼梯设计中仍然广泛应用。
楼梯踏步尺寸设计的黄金法则:2h + b = 600-620mm。其中h为踏步高度,b为踏步宽度。符合这一公式的楼梯行走最为舒适自然。
住宅楼梯的踏步尺寸应根据建筑性质和使用人群确定。普通住宅楼梯的踏步高度不应大于175毫米,踏步宽度不应小于260毫米。老年人住宅和无障碍住宅的楼梯踏步高度宜为150毫米,踏步宽度宜为300毫米,更低缓的坡度使老年人行走更加安全舒适。儿童活动场所的楼梯踏步高度宜为120-150毫米,踏步宽度宜为260-300毫米,适应儿童的步幅特点。
梯段宽度是指两侧墙面或栏杆扶手之间的水平净距。住宅套内楼梯的梯段宽度不应小于800毫米,公共楼梯的梯段宽度不应小于1100毫米。当梯段宽度大于1400毫米时,应在中间增设扶手,方便使用者抓扶。梯段长度以梯段所包含的踏步数量表示,一个梯段的踏步数量不应超过18步,也不应少于3步。踏步数量过多会使人疲劳,过少则楼梯占用空间过大,平台过多。
楼梯平台的宽度不应小于梯段宽度,通常取梯段宽度的1.2-1.5倍。楼梯平台的进深应满足人员通行和搬运家具的需要,中间平台的进深不应小于1200毫米,楼层平台的进深不应小于1500毫米。当楼梯平台改变方向时,平台尺寸应适当增大,保证转角处有足够的回旋空间。
上图展示了楼梯踏步尺寸的舒适区域和住宅楼梯的设计范围。两条绿色虚线之间的区域代表符合布隆代尔公式(2h+b=600-620mm)的舒适区域。红色实线围成的区域是住宅楼梯规范允许的设计范围(h≤175mm,b≥260mm)。最佳设计点位于舒适区域与规范范围的交叉部分,例如h=150mm、b=300mm或h=165mm、b=280mm,这样的尺寸既满足规范要求,又能提供良好的使用体验。
木楼梯在低层住宅和别墅中应用较多,木材的自然质感和良好的装饰效果使木楼梯深受欢迎。木楼梯的结构形式主要有梁承式和墙承式两种。
梁承式木楼梯采用斜梁承载踏步板,斜梁称为楼梯梁,通常布置在梯段两侧。楼梯梁的截面尺寸根据梯段跨度和荷载计算确定,一般梁高为跨度的1/12-1/15,梁宽为120-180毫米。踏步板搁置在楼梯梁上,踏步板厚度为30-40毫米。为了增加踏步的承载能力,在踏步板下方增设横档,横档与楼梯梁用榫卯连接或螺钉固定。
墙承式木楼梯的踏步板一端嵌入墙体,另一端悬挑。这种结构形式减少了楼梯梁,视觉上更加轻巧通透,但对墙体的强度要求较高。踏步板嵌入墙体的深度不应小于120毫米,嵌入部位用砂浆填实,外侧用不锈钢角钢加固,防止踏步板从墙体中拔出。
木楼梯的栏杆通常采用木制立柱和扶手。立柱间距不应大于120毫米,防止儿童头部伸入被卡住。立柱可以采用方柱或圆柱,也可以采用具有装饰花纹的木旋柱,增加楼梯的艺术性。扶手为连续的木条,截面呈圆形或椭圆形,便于手掌抓握。扶手顶面距踏步前缘的垂直高度不应小于900毫米,临空高度大于24米的部位,栏杆高度不应小于1100毫米。
例如,在三层独栋别墅中,采用梁承式木楼梯。楼梯梁采用美国红橡木,梁高260毫米,梁宽150毫米,表面涂清漆处理,保留木材的自然纹理。踏步板厚度40毫米,宽度280毫米,踏步高度165毫米,符合舒适设计要求。栏杆立柱采用木旋柱,造型典雅,间距110毫米。扶手为实木圆杆,直径50毫米,表面打磨光滑。整座楼梯施工精细,各部件连接牢固,使用三年后状态良好,未出现异响和松动现象。

钢筋混凝土楼梯是现代建筑中应用最广泛的楼梯形式,具有强度高、刚度大、耐火性能好、耐久性优良等特点,适用于各类多层和高层建筑。
板式楼梯是将梯段看作两端支承在平台梁上的斜向板,荷载沿梯段纵向传递。板式楼梯的结构简单,构造清晰,模板支设方便,施工效率高,是住宅建筑中采用最多的楼梯类型。
板式楼梯梯段板的厚度根据跨度确定,通常取跨度的1/25-1/30,一般不小于80毫米。梯段板的配筋分为受力钢筋和分布钢筋。受力钢筋沿梯段纵向布置,承受弯矩作用,钢筋直径通常为8-12毫米,间距100-150毫米。分布钢筋沿梯段横向布置,固定受力钢筋位置并承受温度应力,钢筋直径6-8毫米,间距200-250毫米。
梯段板两端与平台梁的连接有铰接和固接两种方式。铰接连接时,梯段板支承在平台梁顶面,梯段板的受力钢筋伸入平台梁内锚固,锚固长度不小于15倍钢筋直径。固接连接时,梯段板与平台梁形成刚性连接,梯段板顶部和底部均需配置受力钢筋,以承受支座处的负弯矩。固接连接能够减小梯段板跨中的弯矩,降低板厚和钢筋用量,但配筋和施工较为复杂。
平台板与平台梁的连接通常为固接。平台板四周支承在平台梁上,按双向板进行配筋设计。平台板厚度一般为80-100毫米,配筋为双层双向钢筋网,钢筋直径8-10毫米,间距150-200毫米。平台梁承受平台板和梯段板传来的荷载,梁截面高度通常为跨度的1/8-1/12,梁宽为200-250毫米。
一栋12层住宅采用板式楼梯。梯段板跨度3300毫米,板厚100毫米,受力钢筋采用直径10毫米的HRB400钢筋,间距130毫米,分布钢筋采用直径8毫米钢筋,间距200毫米。平台板厚度100毫米,配筋为直径10毫米双层双向钢筋网,间距150毫米。平台梁截面尺寸200毫米×400毫米,配筋为4根直径16毫米纵筋,箍筋直径8毫米,间距200毫米。楼梯施工中严格控制钢筋保护层厚度,梯段板底面保护层厚度为20毫米,采用混凝土垫块固定钢筋位置。混凝土浇筑采用C30混凝土,振捣密实,表面压光。楼梯成型后线条流畅,踏步尺寸准确,未出现裂缝、蜂窝等质量缺陷。
梁式楼梯是在梯段两侧或中间布置斜梁,踏步板支承在斜梁上,荷载沿梯段横向传递到斜梁,再由斜梁传递到平台梁。梁式楼梯的梯段刚度大,适用于梯段跨度较大或荷载较重的情况。
斜梁通常布置在梯段两侧,梁高300-500毫米,梁宽200-250毫米。斜梁的纵筋根据弯矩计算配置,通常为4-6根,直径14-20毫米。箍筋直径8-10毫米,间距150-200毫米。踏步板跨度为梯段宽度,厚度50-80毫米,配筋为单层受力钢筋,直径8-10毫米,间距100-150毫米。
梁式楼梯的踏步可以预制也可以现浇。预制踏步在工厂或现场预制,养护到设计强度后吊装就位,搁置在斜梁上。预制踏步的优点是施工速度快,踏步表面质量好,但需要吊装设备,运输和安装也容易造成踏步损坏。现浇踏步与斜梁整体浇筑,结构整体性好,但需要搭设复杂的模板,施工周期较长。
旋转楼梯属于梁式楼梯的一种特殊形式,楼梯呈螺旋形盘旋上升。旋转楼梯的中心布置混凝土圆柱或钢管柱,踏步板一端与中心柱连接,另一端悬挑。踏步板呈扇形,内侧窄外侧宽,为保证外侧踏步宽度满足要求,内侧踏步宽度通常较小,行走时需要注意脚下。旋转楼梯造型优美,占地面积小,在别墅、商场、酒店等建筑中应用较多,但施工难度大,模板和钢筋绑扎都较为复杂。
悬挑楼梯的踏步板一端固定在墙体或主体结构中,另一端悬空,不设斜梁和支柱。这种楼梯结构轻巧、通透,具有强烈的现代感,在博物馆、展览馆、高档住宅中应用较多。
悬挑踏步板的受力状态为悬臂板,固定端承受较大的弯矩和剪力。踏步板厚度通常为80-120毫米,配筋为上下两层钢筋,上层钢筋承受固定端的负弯矩,下层钢筋控制裂缝。踏步板嵌入墙体的深度不应小于240毫米,嵌入部位浇筑混凝土或用钢筋与墙体钢筋焊接,形成可靠的固定连接。
悬挑楼梯对墙体的刚度和强度要求较高,承重墙体厚度不应小于240毫米,墙体混凝土强度等级不应低于C25。当踏步板悬挑长度较大时,可在踏步板端部增设钢拉杆,拉杆上端与顶部楼板或梁连接,下端与踏步板端部连接,通过拉杆的拉力减小踏步板根部的弯矩。
例如,在某个艺术中心的中庭楼梯采用悬挑楼梯设计。踏步板为钢筋混凝土结构,宽度1200毫米,悬挑长度1000毫米,厚度100毫米。踏步板一端嵌入混凝土剪力墙内,嵌入深度300毫米。踏步板配筋为上下两层,每层5根直径16毫米钢筋。为了增强装饰效果,踏步板侧面和底面进行了精细打磨,混凝土表面暴露出骨料的质感。楼梯下方不设任何支撑,视觉上如同踏步悬浮在空中。整座楼梯造型独特,成为建筑的视觉焦点,获得了良好的社会反响。
楼梯施工中必须严格控制踏步尺寸的准确性。同一梯段内各级踏步的高度和宽度应保持一致,高度误差不应大于5毫米,宽度误差不应大于10毫米。踏步尺寸不一致会导致使用者产生错觉,容易发生踏空摔倒事故。
楼梯踏步表面的防滑处理是保证使用安全的重要措施。混凝土楼梯踏步表面常见的防滑处理方式有以下几种:
表面拉毛处理。混凝土初凝后,用钉耙在踏步表面纵向拉出若干条浅沟,形成粗糙表面,增大摩擦系数。这种方法简单易行,成本低廉,但表面不够美观,且容易积灰,清洁困难。
铺设防滑条。在踏步前缘嵌装橡胶防滑条或金属防滑条,防滑条表面有凸起的花纹或齿槽,防滑效果显著。橡胶防滑条质地柔软,行走时脚感舒适,但耐久性较差,使用数年后容易老化脱落。金属防滑条通常采用铝合金或不锈钢,耐久性好,但成本较高。
铺装石材。在混凝土踏步表面铺装花岗岩、大理石或瓷砖,石材表面进行烧毛或酸洗处理,增加粗糙度。石材铺装的楼梯外观高档,易于清洁,在公共建筑和高档住宅中应用广泛。石材铺装应注意边角部位的收口处理,避免出现锐角,防止磕碰伤人。
环氧树脂自流平涂层。在踏步表面涂刷环氧树脂自流平材料,材料中添加金刚砂等耐磨骨料,形成坚硬耐磨的防滑表面。环氧树脂涂层无接缝,整体性好,表面光洁易清洁,在工业厂房、地下车库的楼梯中应用较多。
一栋高层住宅的疏散楼梯踏步采用现浇混凝土,表面铺装火烧面花岗岩。花岗岩厚度20毫米,采用干挂法安装,与踏步基层之间留有10毫米空隙,空隙用干硬性水泥砂浆填实。石材边缘倒角处理,倒角半径2毫米,既保证了边缘的耐久性,又避免了锐角伤人。石材表面的火烧处理使表面形成均匀的微小凹凸,防滑效果良好,即使在雨天湿滑状态下,摩擦系数仍能满足安全要求。楼梯投入使用五年,石材状态良好,未出现破损脱落现象,防滑性能保持稳定。
门窗与楼梯作为建筑中不可或缺的功能性与空间联系构件,其设计与施工质量直接关系到建筑的实用性、舒适性、安全性以及整体节能表现。在门窗设计方面,应综合分析使用部位的具体特点、建筑功能需求、当地气候条件及整体建筑风格。例如,住宅建筑通常更注重门窗的采光、通风、保温与隔声性能,而公共建筑则更加侧重于门窗的耐火、防盗和应急逃生要求。选用适合的门窗型材和开启方式,不仅能够提升室内环境品质,还能有效降低能耗,实现绿色建筑目标。此外,还需关注门窗的气密性、水密性和耐久性,确保长期使用安全可靠。
楼梯作为建筑内部垂直交通的重要载体,其设计更需以人为本。合理的踏步高度与宽度、适宜的扶手高度、舒适的坡度和顺畅的交通组织,均需遵循人体工程学原理,以提升使用者的安全性和舒适性。不同类型的楼梯(如板式楼梯、梁式楼梯、悬挑楼梯等)应结合空间条件和建筑用途进行选型设计。同时,楼梯的结构形式需与建筑空间相协调,装饰与防滑处理应满足不同建筑的美观和安全要求。施工过程中应注意钢筋布置、混凝土强度、模板精度及保护层厚度等关键工艺节点,避免出现蜂窝、裂缝、踏步尺寸不一致等质量通病。
因此,门窗与楼梯的设计和施工不仅关系到建筑基本功能的实现,更直接影响使用者的生活品质和安全体验。设计人员和施工单位需深入理解其构造和工作原理,科学选材,精细施工,严格把控每一道工序,以确保建筑作品功能完善、节能环保、安全耐用,并在美观与实用之间取得最佳平衡,创造出舒适宜人、经久不衰的建筑空间。