請輸入樓梯總高度(從下層地板到上層地板的高度)和一級的級深。級高可以用「指定目標值」或「指定級數」其中一種方式決定。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入樓梯總高度(從下層地板到上層地板的高度)和一級的級深,馬上就能知道級高(一級的高度)、級數、水平總長、斜樑長度和樓梯角度
- 可以切換「用級高的目標值決定級數」和「用級數決定級高」兩種模式。斜樑的安裝方式(標準/齊平)和踏板的厚度也能算進去
- 用級數前後增減的比較表,對照級數增減時級高和坡度怎麼變化
- 自動檢查是否符合建築技術規則(建築設計施工編第 33 條)一般建築物樓梯的規定(級高 20 cm 以下、級深 21 cm 以上)
- 輸入上層樓板的厚度和樓梯開口的長度,就能算出和樓梯上方突出的樓板(天花板)之間的淨高,以及為了確保所需高度要多長的開口(選填)
- 公式的淺顯解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 的公式,也都整理在這個頁面
這個計算有什麼用?
樓高(1 樓地板到 2 樓地板)300 cm 的房子,以級高 20 cm 為目標,段差是 \(300 \div 20 = 15\),級數是 14 級;級深 24 cm 時水平總長是 \(24 \times 14 = 336\) cm(約 3.4 m)。
能用數字確認「樓梯多加一級,級高會比較輕鬆,但會往走廊那側多伸出約 24 cm」這種取捨,和設計師討論格局時,就能一邊自己驗證一邊聽提案。透天厝的樓梯常常佔很大的空間,事先算好很有幫助。
建築技術規則(建築設計施工編第 33 條)對一般建築物的規定是級高 20 cm 以下、級深 21 cm 以上,但這只是最低標準,剛好卡在極限的尺寸(級高 20 cm、級深 21 cm)角度約 \(\arctan(20 \div 21) \approx 43.6^\circ\),對長輩和小孩來說是相當陡的樓梯。
再搭配好走程度的經驗法則「級高 × 2 + 級深 = 55~65 cm」一起確認,就能用數字檢查居家意外常發生的樓梯安全性。家裡有長輩時,選擇級高 16~18 cm 左右會更安心。
在高 50 cm 的木棧板露台加上級高約 17 cm 的台階,段差是 \(\mathrm{round}(50 \div 17) = 3\),級數是 2 級,餘數讓第 1 級變成 \(50 - 17 \times 2 = 16\) cm。
就算是小台階,先算好「平均分配後每級幾 cm」,就能避免高度參差不齊、容易絆倒的樓梯。
水平總長 336 cm、斜樑高度 280 cm 的樓梯,斜樑的長度是 \(\sqrt{336^2 + 280^2} \approx 437\) cm。
市售的木材或型鋼的長度(例如 12 尺約 364 cm、14 尺約 424 cm)夠不夠、需不需要接續,用這個畢氏定理的計算就能在採購前判斷。斜向的材料比想像中長,只看水平距離買料往往會不夠。
要在 120 cm 的深度(級深 20 cm × 6 級)內,做一座通往高 250 cm 夾層的樓梯,級高是 \(250 \div 7 \approx 35.7\) cm,角度是 \(\arctan(35.7 \div 20) \approx 60.7^\circ\),陡到接近爬梯。
先算好「放進這個深度角度會是幾度」,就能當作判斷夾層要做固定樓梯還是爬梯的依據(夾層的設置本身也要符合法規,請向建築師或主管機關確認)。
樓梯上方被 2 樓走廊或房間的樓板蓋住的格局,爬到快上去時頭頂會變窄。級高 20 cm、級深 24 cm 的樓梯,樓板厚 35 cm、樓梯開口長 240 cm 時,淨高是 \(20 \times 240 \div 24 - 35 = 165\) cm,大人可能會撞到頭,也未達建築技術規則第 35 條的 190 cm。
要確保 190 cm,開口需要 \((190 + 35) \times 24 \div 20 = 270\) cm。「開口加長 30 cm」「樓梯變陡」「樓板變薄」要選哪一個,就能帶著數字和設計師討論。
公式與圖示
符號與用語解說
符號
| \(H\) | H | 樓梯總高度。從下層地板完成面到上層地板完成面的垂直距離(例如:1 樓到 2 樓 300 cm)。 |
| \(R\) | R | 級高(一級的高度),也就是一個段差的垂直距離。 |
| \(T\) | T | 一級的級深,也就是腳踩的面的水平長度。 |
| \(n\) | n | 段差數。垂直往上升的部分的數目,標準安裝時比級數多一個。 |
| \(s\) | s | 級數(踏面數),也就是腳踩的面的數目。 |
| \(D\) | D | 水平總長。樓梯在水平方向占的長度,用 \(D = T \times s\) 求出。 |
| \(K\) | K | 斜樑的高度。斜樑在垂直方向涵蓋的高度,標準安裝是 \(H - R\),齊平安裝是 \(H\)。 |
| \(L\) | L | 斜樑的長度,用 \(L = \sqrt{D^2 + K^2}\)(畢氏定理)求出。 |
| \(t\) | 小寫 t | 踏板的厚度。考慮時,會從斜樑的高度和第 1 級的級高扣掉這個厚度。 |
| \(t_f\) | t sub f | 上層樓板的厚度。從上層地板完成面,到樓梯這一側看得到的天花板面(樓板底面或梁底)的厚度。f 取自 floor(樓板)的字首,和踏板厚度 \(t\) 是不同的量。 |
| \(L_o\) | L sub o | 樓梯開口的長度。從上層地板的邊緣,到突出在樓梯上方的樓板邊緣的水平距離。o 取自 opening(開口)的字首,和斜樑的長度 \(L\) 是不同的量。 |
| \(h_c\) | h sub c | 淨高。在開口邊緣正下方,從級鼻連線垂直量到天花板的高度,用 \(h_c = R \times L_o \div T - t_f\) 求出。c 取自 clearance(淨空)的字首。 |
| \(h_{\mathrm{req}}\) | h sub req | 所需淨高。在開口邊緣正下方想確保的高度,台灣的法規(建築技術規則第 35 條)是 190 cm 以上。req 是 required(所需的)的縮寫。 |
| \(L_{\mathrm{req}}\) | L sub req | 所需開口長度。為了確保所需淨高的樓梯開口長度,用 \(L_{\mathrm{req}} = (h_{\mathrm{req}} + t_f) \times T \div R\) 求出。 |
| \(\theta\) | theta | 樓梯角度(坡度),用 \(\theta = \arctan(R \div T)\) 求出。 |
| \(\sqrt{x}\) | 根號 x | 平方根,平方後等於那個數的值(例如:\(\sqrt{25} = 5\))。 |
| \(\arctan\) | arctangent | 由正切(傾斜的比)反推角度的函數,工程計算機上也可能顯示成 tan⁻¹(例如:\(\arctan(1) = 45^\circ\))。 |
用語
| 級高 | 樓梯一級的高度(垂直距離)。數值越大,每一步要上升的高度越大,樓梯就越陡、越累。建築技術規則規定一般建築物 20 cm 以下(學校、醫院等 18 cm 以下,供兒童使用 16 cm 以下)。 |
| 級深 | 腳踩的面(踏面)的水平深度。數值太小腳會踩不穩、容易踩空。建築技術規則規定一般建築物 21 cm 以上(每層居室樓地板面積超過 200 m² 的建築物 24 cm 以上,學校、醫院等 26 cm 以上)。 |
| 段差 | 踏面和踏面之間垂直往上升的部分(豎板的部分)。本頁的「段差數」就是往上升的次數,標準安裝時比級數(踏面數)多一個。 |
| 斜樑 | 在樓梯兩側斜著支撐踏板的結構材(也稱側樑,英文是 stringer)。木樓梯或鋼構樓梯會斜放板材或型鋼,切成階梯狀或焊上托架來放踏板。 |
| 踏板 | 構成踏面的板子本身。木製一般厚約 30 mm,厚度會影響和斜樑接合的尺寸。 |
| 齊平安裝 | 把斜樑上端和上層地板對齊同高的安裝方式。和標準安裝(裝在比上層地板低一級的位置)相比,級數會多一級。 |
| 坡度 | 傾斜的程度。樓梯用級高 ÷ 級深的比,或由此求出的角度表示。數值越大樓梯越陡。 |
| 建築技術規則 | 內政部依建築法訂定的建築物技術規定。樓梯的尺寸在「建築設計施工編」第 33 條,一般建築物規定樓梯及平臺寬度 75 cm 以上、級高 20 cm 以下、級深 21 cm 以上;第 34 條規定平臺,第 35 條規定垂直淨空 190 cm 以上,第 36 條規定扶手(距級鼻 75 cm 以上)。用途和規模不同,規定也不同。 |
| 淨高 | 上下樓梯的人頭頂上方確保的空間高度(垂直淨空距離)。本頁是從連接各級前端的級鼻連線,垂直量到突出在樓梯上方的樓板底面(天花板)的高度,在天花板開始的開口邊緣正下方最小。台灣的法規是 190 cm 以上。 |
| 樓梯開口 | 在樓梯上方那一層的樓板,為了讓樓梯通過而開的洞(沒有樓板的部分)。本頁的「樓梯開口的長度」是從上層地板的邊緣,到突出在樓梯上方的樓板邊緣的水平距離。 |
| 級鼻連線 | 連接各級前端(級鼻,法規用語是「級面最外緣」)的斜線,代表樓梯的坡度。頭頂的淨高和扶手的高度,一般都是從這條線垂直量起。每一級往前一個級深、往上一個級高。 |
建議先了解的基礎知識
為了讓您「理解意思」地使用這個頁面的計算,這裡整理了事先了解會更好懂的基礎知識。
| 除法與四捨五入(國小四~五年級,9~11 歲) |
|
| 長度的單位換算(國小二~三年級,7~9 歲) |
|
| 畢氏定理(國中八年級,13~14 歲) |
|
| 三角比與正切(高中,15~18 歲) |
|
| 比與互相牽制的想法(國小六年級~國中七年級,11~13 歲) |
|
| 正比與相似(國小六年級~國中九年級,11~15 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 樓梯總高度 H(cm) | 300 |
| 目標級高 R(cm) | 20 |
| 段差數 n | =ROUND(B1/B2,0) |
| 級數(標準安裝) | =B3-1 |
| 第 1 級的級高(cm) | =B1-B2*(B3-1) |
| 樓梯總高度 H(cm) | 300 |
| 級數(踏面數) s | 14 |
| 級高 R(cm) | =B1/(B2+1) |
| 一級的級深 T(cm) | 24 |
| 級數(踏面數) s | 14 |
| 水平總長 D(cm) | =B1*B2 |
| 水平總長 D(cm) | 336 |
| 斜樑的高度 K(cm) | 280 |
| 斜樑的長度 L(cm) | =SQRT(B1^2+B2^2) |
| 級高 R(cm) | 20 |
| 一級的級深 T(cm) | 24 |
| 樓梯角度(度) | =DEGREES(ATAN(B1/B2)) |
| 級高 R(cm) | 20 |
| 一級的級深 T(cm) | 24 |
| 樓梯開口的長度 L_o(cm) | 240 |
| 上層樓板的厚度 t_f(cm) | 35 |
| 淨高 h_c(cm) | =B1*B3/B2-B4 |
| 所需淨高 h_req(cm) | 190 |
| 上層樓板的厚度 t_f(cm) | 35 |
| 一級的級深 T(cm) | 24 |
| 級高 R(cm) | 20 |
| 所需開口長度 L_req(cm) | =(B1+B2)*B3/B4 |
「ROUND(值,0)」是四捨五入到最接近的整數,「SQRT」是平方根,「ATAN」是由傾斜的比求角度的函數(結果是弧度),再用「DEGREES」把弧度換成角度。
第 1 個表格 B3 是 15、B4 是 14 級、B5 是 20 cm,第 2 個表格 B3 是 20 cm,第 3 個是 B3 336 cm,第 4 個是 B3 約 437.37 cm,第 5 個是 B3 約 39.81 度。只要把 B 欄改成您自己的數值就能使用。
第 6 個表格是淨高(B5 是 165 cm,未達法規的 190 cm),第 7 個是所需開口長度(B5 是 270 cm),兩者都能改寫級高、級深、樓板厚度使用(這是標準安裝的公式。齊平安裝時,第 6 個表格的 B3 請填開口長度減去一個級深的值,第 7 個表格請把 B5 的結果加上一個級深)。
用 Google 試算表計算的方法
| 樓梯總高度 H(cm) | 300 |
| 目標級高 R(cm) | 20 |
| 段差數 n | =ROUND(B1/B2,0) |
| 級數(標準安裝) | =B3-1 |
| 第 1 級的級高(cm) | =B1-B2*(B3-1) |
| 樓梯總高度 H(cm) | 300 |
| 級數(踏面數) s | 14 |
| 級高 R(cm) | =B1/(B2+1) |
| 一級的級深 T(cm) | 24 |
| 級數(踏面數) s | 14 |
| 水平總長 D(cm) | =B1*B2 |
| 水平總長 D(cm) | 336 |
| 斜樑的高度 K(cm) | 280 |
| 斜樑的長度 L(cm) | =SQRT(B1^2+B2^2) |
| 級高 R(cm) | 20 |
| 一級的級深 T(cm) | 24 |
| 樓梯角度(度) | =DEGREES(ATAN(B1/B2)) |
| 級高 R(cm) | 20 |
| 一級的級深 T(cm) | 24 |
| 樓梯開口的長度 L_o(cm) | 240 |
| 上層樓板的厚度 t_f(cm) | 35 |
| 淨高 h_c(cm) | =B1*B3/B2-B4 |
| 所需淨高 h_req(cm) | 190 |
| 上層樓板的厚度 t_f(cm) | 35 |
| 一級的級深 T(cm) | 24 |
| 級高 R(cm) | 20 |
| 所需開口長度 L_req(cm) | =(B1+B2)*B3/B4 |
用 Python 計算的方法
import math
total_height_cm = 300 # 樓梯總高度(下層地板到上層地板)
run_cm = 24 # 一級的級深
target_rise_cm = 20 # 目標級高
# 段差數=總高度÷級高的四捨五入
# ※Python 的 round() 會把「.5」捨入到偶數,所以用 floor(x + 0.5) 四捨五入
num_risers = math.floor(total_height_cm / target_rise_cm + 0.5)
steps = num_risers - 1 # 級數(標準安裝)
first_step_cm = total_height_cm - target_rise_cm * (num_risers - 1) # 餘數用第 1 級調整
total_run_cm = run_cm * steps # 水平總長
stringer_height_cm = total_height_cm - target_rise_cm # 斜樑的高度(標準安裝)
stringer_length_cm = math.sqrt(total_run_cm ** 2 + stringer_height_cm ** 2) # 畢氏定理
angle_deg = math.degrees(math.atan(target_rise_cm / run_cm)) # 樓梯角度
# 淨高(和樓梯上方突出樓板之間的高度。標準安裝)
floor_thickness_cm = 35 # 上層樓板的厚度(地板完成面到樓梯側的天花板面)
opening_length_cm = 240 # 樓梯開口的長度(上層地板邊緣到突出樓板的邊緣)
headroom_required_cm = 190 # 想確保的淨高(建築技術規則第 35 條:190 cm 以上)
headroom_cm = target_rise_cm * opening_length_cm / run_cm - floor_thickness_cm
opening_required_cm = (headroom_required_cm + floor_thickness_cm) * run_cm / target_rise_cm
print(f"級數(踏面數):{steps} 級")
print(f"級高:{target_rise_cm} cm(第 1 級 {first_step_cm} cm)")
print(f"水平總長:{total_run_cm} cm")
print(f"斜樑的高度:{stringer_height_cm} cm")
print(f"斜樑的長度:{stringer_length_cm:.2f} cm")
print(f"樓梯角度:{angle_deg:.2f} 度")
print(f"淨高:{headroom_cm:.2f} cm")
print(f"所需開口長度:{opening_required_cm:.2f} cm")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
n = round(H ÷ R)
n = \mathrm{round}\left( \frac{H}{R} \right)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mi>round</mi>
<mo>⁡</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac><mi>H</mi><mi>R</mi></mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</math>
n = round(H / R)
Round[h/r]
n := round(H/R);
n = round(H/R);
n = round(H/R)
R = H ÷ (s + 1)
R = \frac{H}{s + 1}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>R</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>H</mi>
<mrow><mi>s</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
R = H / (s + 1)
h/(s + 1)
R := H/(s + 1);
R = H/(s + 1);
R = H/(s + 1)
D = T × s
D = T \times s
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>D</mi>
<mo>=</mo>
<mi>T</mi>
<mo>×</mo>
<mi>s</mi>
</mrow>
</math>
D = T * s
t*s
d := T*s;
D = T*s;
D = T × s
L = √(D² + K²)
L = \sqrt{D^2 + K^2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>L</mi>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msup><mi>D</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<msup><mi>K</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
</math>
L = sqrt(D^2 + K^2)
Sqrt[d^2 + k^2]
L := sqrt(d^2 + K^2);
L = sqrt(D^2 + K^2);
L = √(D^2 + K^2)
θ = arctan(R ÷ T)
\theta = \arctan\left( \frac{R}{T} \right)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>θ</mi>
<mo>=</mo>
<mi>arctan</mi>
<mo>⁡</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac><mi>R</mi><mi>T</mi></mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</math>
theta = arctan(R / T)
ArcTan[r/t]/Degree
theta := arctan(R/T)*180/Pi;
theta = atand(R/T);
θ = arctan(R/T)
h_c = R × L_o ÷ T − t_f
h_c = \frac{R \, L_o}{T} - t_f
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>h</mi><mi>c</mi></msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>R</mi><mo>⁢</mo><msub><mi>L</mi><mi>o</mi></msub></mrow>
<mi>T</mi>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<msub><mi>t</mi><mi>f</mi></msub>
</mrow>
</math>
h_c = R * L_o / T - t_f
r*lo/t - tf
h_c := R*L_o/T - t_f;
h_c = R*L_o/T - t_f;
h_c = R L_o/T − t_f
L_req = (h_req + t_f) × T ÷ R
L_{\mathrm{req}} = \frac{(h_{\mathrm{req}} + t_f) \, T}{R}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>L</mi><mi>req</mi></msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub><mi>h</mi><mi>req</mi></msub>
<mo>+</mo>
<msub><mi>t</mi><mi>f</mi></msub>
<mo>)</mo>
<mo>⁢</mo>
<mi>T</mi>
</mrow>
<mi>R</mi>
</mfrac>
</mrow>
</math>
L_req = (h_req + t_f) * T / R
(hreq + tf)*t/r
L_req := (h_req + t_f)*T/R;
L_req = (h_req + t_f)*T/R;
L_req = (h_req + t_f) T/R
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是樓梯尺寸的計算助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行以下計算,並只以執行結果的數值為根據回答(請不要用心算或推測回答)。 要做一座總高度 300 cm(1 樓地板到 2 樓地板)的樓梯,一級的級深是 24 cm,目標級高是 20 cm。斜樑採標準安裝(到上層地板的下一級)。 請分別求出以下的值。 1. 段差數=總高度÷級高的四捨五入,以及級數(踏面數)=段差數−1 2. 第 1 級的級高(總高度 − 級高× (段差數−1)) 3. 水平總長(級深×級數) 4. 斜樑的長度(√(水平總長² + 斜樑高度²)。斜樑高度=總高度−級高) 5. 樓梯角度(arctan(級高÷級深),以度表示) 6. 是否符合台灣建築技術規則建築設計施工編第 33 條第 4 款一般建築物的規定(級高 20 cm 以下、級深 21 cm 以上) 7. 2 樓樓板厚 35 cm、樓梯上方的開口長 240 cm 時的淨高(級高×開口長度÷級深 − 樓板厚度),以及確保淨高 190 cm(建築技術規則第 35 條)所需的開口長度((190 + 樓板厚度) ×級深÷級高) 請列出計算用的公式和執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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