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摘要:近年来,我国的建筑工程建设有了很大进展,对预制楼梯的应用也越来越广泛。本文介绍一种新型预制楼梯—装配式钢丝骨架空心楼梯的开发背景、设计要则(包括材料要求,构造要求和结构设计),通过楼梯的结构性能实验验证了工程应用的可行性和可靠性,并对其特点进行了分析,供广大工程技术人员参考借鉴。
关键词:分片;装配式楼梯;施工质量
引言
在建筑中普遍采用现浇楼梯,但是楼梯构造较为复杂,模板支设难度大,受操作人员责任心与技术水平的制约,楼梯外观成型与混凝土质量很难得到控制,施工工期长。随着福建省装配式建筑施工技术的不断推广,梯段板十分适合作为装配式构件。采用分片预制的方法来降低单片梯段板的重量,从而在不升级塔吊型号的基础上完成预制楼梯的吊装,提高施工效率,确保梯段板安装质量。
1分片式装配楼梯施工核心技术原理
根据结构设计图纸深化设计,通过将常规单跑梯段板沿板宽跨中方向分成两片单独预制构件,两片梯段板在安装阶段拼合成一跑楼梯。两片梯段板拼合完成后,通过跨中设置的两根抗剪销预留孔植入定型钢管骨架形成整体,利用刚性连接协同受力;梯段板安装就位后再进行精准调平及复测,利用高强灌浆料填灌楼梯两端销栓孔,灌实梯段板上端销栓孔(固定铰支座),下端销栓孔留设空腔(滑动铰支座),梯段板周边缝隙用聚苯填充,顶部用密封胶封堵。
2装配式消能减震楼梯间的构造及减震机理
根据装配式消能减震楼梯间的结构设计,可将消能减震楼梯融入楼梯间的设计方案,在楼梯板的下部及与梯梁连接的支座间增设高分子材料阻尼层,并对楼梯上部及梯梁设计为装配式构件。孙佳等通过预留孔使其方便与下部承重构件安装,而且将装配式楼梯间隔墙改进为与消能减震楼梯相互匹配的轻质隔墙。在地震破坏载荷试验中,楼梯的梯台会随着载荷变化产生位移,楼梯的梯台和下梯梁也出现相对移动。这主要集中于阻尼材料支座中,并产生平移,防止楼梯剪力支撑效应,以减少楼梯的抗侧刚度,确保梯板等结构完整。利用滞回变形的减震作用,在一定程度上耗散地震时部分能量,减少地震对楼梯结构的影响。因此,能够保护楼梯的梯段板不受破坏,为建筑结构中楼梯间墙体提供了较大刚度效应和约束效应,并能确保楼梯间墙体的完整性。
3装配式钢丝骨架空心楼梯
目前我国装配式混凝土结构最常用的楼梯形式就是钢筋混凝土预制楼梯。随着国家对建筑材料节能和环保的要求逐年提高,叠加建筑行业劳动力成本上升带来的压力,极大地推动了建筑产业化的蓬勃发展。钢筋混凝土预制楼梯作为建筑产业化技术重要组成部分,具有节约模板、提升施工效率、改善施工现场作业环境及优良的外观质量等特点,被越来越多的工程所应用。经一年多的共同研究开发,中国建研院绿色围护结构研究中心与浙江钲浩建筑科技有限公司合作开发的装配式“三板体系”正式推向市场,包括装配式钢丝骨架叠合楼板、装配式钢丝骨架空心楼梯及钢丝网架夹心轻质复合墙板。装配式钢丝骨架空心楼梯(以下简称楼梯)是在工厂制作的2个平台之间以若干连续踏步和平板组合的混凝土构件,楼梯为板式楼梯,底板由钢丝网架加配钢筋桁架或普通钢筋组成钢丝骨架,浇筑混凝土构成。
4楼梯间楼梯单元试件制作
对于装配式混凝土楼梯单元试件,制作过程中可分为2个阶段:(1)楼梯间单元试件生产施工;(2)楼梯单元的装配施工。对于预制楼梯单元试件在生产施工过程中可将楼梯间单元试件分为3个施工阶段,分别为梯板、梯梁梯柱及承台3个单元。为确保在施工过程中预制楼梯单元试件的质量及安全性,研究采用钢筋与C35混凝土进行浇筑。
需要注意的是:(1)在绑扎钢筋架构时应当严格控制装配式楼梯板单元楼梯纵筋弯折角度,确保其与设计图纸一致,以保证施工精确度,避免试件变形,确保装配顺利。在绑扎钢筋笼时需要采取满扎处理,在连接时,梯梁和预埋锚具可采用焊接。(2)模板支护。钢筋混凝土构件施工中,模板支护的尺寸精度对楼梯构件影响非常重要,因此,在模板支护设计与施工中需要控制尺寸精度。(3)钢筋笼就位。本试验在钢筋架构就位时使用不同型号和类型的混凝土垫块,以满足不同种类和厚度的钢筋保护层使用需求。(4)模板加固。为确保楼梯间楼梯单元试件的完整性,做好模板加固环节,其也是在调平时精度控制的重要环节。采用打入锲型木板平整模板,对于梯板模板加固时可插入丝杠进行踏步加固,即插入80mm的螺纹杆以提高梯板的抗变形能力。(5)使用PVC管进行预留孔道模板打孔。对于L型梁构件可采用振捣棒和敲击模板振捣2种方法,当振捣棒无法进入空间时,混凝土密实性提升。(6)混凝土养护。通常混凝土养护龄期为28d,养护时可在模板缝灌水或表层喷水养护。从模板缝灌水养护,能够确保混凝土表面长期有水附着,以维持楼梯单元构件所需的水环境。而表面喷水养护能够维持混凝土表面的水化反应,节约用水,确保室内干净卫生。
5楼梯特点分析
(1)楼梯将钢丝网架与钢筋桁架结合,具有良好的整体受力性能,有利于提升构件的受力性能。(2)楼梯和钢丝骨架夹心保温板均在工厂制作,机械化程度高,能保证良好的养护效果。(3)梯板中间采用保温板,不仅减轻了自重,而且有利于层间保温隔断,特别适用于楼梯间的保温需求。(4)单个构件重量轻,便于运输安装,对吊装能力要求较低。(5)节约现场安装工作量,由于楼梯轻质化、小型化,不需大型起重设备即可安装,安装工艺简单,工业化程度高,节省人力。(6)单位面积造价比一般预制楼梯低,经济性和适用性都可得到保证。
结语
综上所述,装配式钢丝骨架空心楼梯既具有普通预制楼梯和钢筋桁架楼承板的双重优点,也具有独有特点。随着技术研究的不断深入,在未来工程建设中取得更多的应用经验,针对整体性单跑大跨度预制楼梯自重大、吊装容易出现旋转、楼梯间框架梁容易被碰撞和安装精度高等施工难题,创新性地采取分片预制和分片拼装的施工方案,有效地降低单片梯段板的自重,在不升级现有的塔吊型号基础上,快速完成梯段板的吊装。在梯段板吊装施工中,将常规的手拉葫芦吊具升级为平衡钢梁与手拉葫芦结合的吊具,增强大跨度梯段板吊装的稳定性。准确的安装控制线和标高控制线的设置有效提高梯段板的安装精度。一系列的施工技术扩大了装配式预制楼梯的应用范围,为类似项目积累宝贵的经验。
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