某后锚固大跨度悬挑钢结构楼梯设计浅析

白文彬

【摘要】大跨度悬挑钢结构楼梯，采用HILTI的HDA-T重型机械锚栓，后锚固于地下室外墙。主悬挑钢結构梁与上后锚固埋板坡口焊接，竖向钢支撑采用坡口焊接与下后锚固埋板，与主悬挑钢梁下翼缘采用剖口焊接。因结构采用钢三角支撑方案布置，受力明确，传力简单。

【关键词】后锚固;HDA-T重型机械锚栓;钢结构;三角支撑

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.028

1、工程概况

因建设单位需要在地下室外墙外侧增设一个疏散楼梯，现场实际情况见图1。

地下室外墙上部为混凝土悬挑连廊，下部为结构主体的地下室外墙。主悬挑钢梁需要后锚固在下部的地下室外墙，绕开凸出的地下室连廊，主悬挑钢梁实际长度达7.0米，结构体系的剖面示意，见图2。

2、结构布置及设计要点

由上图可知，因为主悬挑型钢梁长度可达7.0米，为了提高悬挑型钢梁结构承载力以及减少结构挠度，增加结构的整体刚度，提出两个方案，采用图二所示的悬挑钢结构三角斜支撑体系和悬挑钢桁架体系。如果采用悬挑钢桁架方案，需要尽量减小上、下后锚固预埋板外悬挑体系对地下室外墙的拉、压力作用，只能增大桁架的截面高度。但是这样反而增加了结构施工的难度和复杂型而且还会提高施工成本。所以，最简单的受力体系还是三角斜支撑，因为它传力明确，受力简单，现场需要焊接和拼装的钢构件较少，施工便捷，总体造价比钢桁架体系有所降低，三角钢支撑结构布置，见图三（a），上、下后锚固预埋板通用节点见图三（b）。

体系明确后，结构设计方面最关键的就是后锚固连接节点问题，这也是这个项目的重中之重。本项目最开始采用HILTI的RE500V3+HAS（穿墙螺杆配合结构锚栓胶），此方案对于悬挑根部的节点做法最为安全，受力较好，安全系数最高，但由于建设方地下室内部的设备制约，不能采用穿墙螺杆方案，退而求其次的采用HILTI的HAD-T重型机械锚栓作为替代方案。HILTI的HAD-T重型机械锚有其特殊的性能，埋深较其他产品更长，有效防止锚栓受拉，降低混凝土发生锥体破坏的概率，采用自切底工艺，安装力值更可靠。竣工验收简单，HDA红色标志线功能肉眼可视验收。相对特殊倒锥型化学栓锚，其清空要求低，如果清空不到位，力值影响很大，甚至失效。相对特殊倒锥形型化学锚，它的可焊接性墙，焊接不易失效，可明水，潮湿孔安装。HAD-T型机械锚栓对施工温度无要求，立即安装即可使用，节省工期，然而特殊倒锥形化学锚栓需要24h以上固化时间，施工工期较长。

HDA-T机械锚栓施工后锚固时需先用钢筋探测仪确定外墙钢筋实际位置，尽力避免施工时打断墙的分布钢筋，对原结构造成损失。主悬挑型钢梁与后锚固预埋板坡口焊接，斜支撑与主悬挑钢梁下翼缘采用剖口焊接，型钢构件主要截面见表1。

悬挑支撑结构上部楼梯通过钢管柱与三角支撑相连，楼梯采用梁式楼梯布置，踏步采用6mm厚的花纹钢板与楼梯梁两侧角焊缝连接。由于结构整体较柔，若干道悬挑支撑通过水平横向支撑和刚性系杆连接起来，平面体系布置见图4。

结语：

综上，此后锚固大跨度悬挑钢结构楼梯采用三角钢支撑结构布置合理，受力简单，传力明确。钢结构后锚固节点采用HILTI的HAD-T重型机械锚栓，施工方便，周期短，可靠性高，综合造价较低。

参考文献：

[1]郭兵、雷淑忠《钢结构的检测鉴定与加固改造》.北京：中国建筑工业出版社，2006

[2]张立人等《建筑结构检测、鉴定与加固》.武汉：武汉理工大学出版社，2003

[3]姚继涛、马永欣等《建筑物可靠性鉴定和加固：基本原理和方法》.北京：科学出版社，2003。