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預(yù)制樓梯的標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)化設(shè)計(jì)方法

2020-10-20

裝配式建筑項(xiàng)目應(yīng)用較為廣泛的預(yù)制樓梯進(jìn)行研究,從預(yù)制樓梯的拆分布置方法、設(shè)計(jì) 規(guī)范等方面研究了標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制樓梯的拆分設(shè)計(jì)方法,同時對工程項(xiàng)目案例中的預(yù)制樓梯進(jìn)行歸納總結(jié),得出預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)庫。


01


預(yù)制樓梯拆分布置


預(yù)制樓梯是以樓梯間為單元進(jìn)行拆分,結(jié)合建筑層高、樓梯間開間和進(jìn)深的凈尺寸、踏步條 件、結(jié)構(gòu)計(jì)算等參數(shù)完成設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)建筑施工圖已明確樓梯定位,包括踏步高度、寬度和級數(shù),樓梯梯段板厚度和配筋由結(jié)構(gòu)計(jì)算得來,將2者信息綜合即可完成預(yù)制樓梯的設(shè)計(jì)。根據(jù)預(yù)制樓梯平面圖,將樓梯間開間凈尺寸減去梯井寬度,再一分為二,即為樓梯寬度。根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),1種便捷做法是采用樓梯寬度方向不預(yù)留安裝縫,通過中間的梯井調(diào)整尺寸,中間未完成部分現(xiàn)場現(xiàn)澆,這里不設(shè)置挑耳而采用局部現(xiàn)澆是為了方便構(gòu)件生產(chǎn)。樓梯上下部擱置長度根據(jù)樓梯角度調(diào)整,因梯板厚度變化而有所變化。


樓梯的平臺梁、平臺板可以采用現(xiàn)澆,一般樓梯平臺板處建筑面層厚度30mm,所以預(yù)制樓梯在對齊樓板頂標(biāo)高的基礎(chǔ)上抬高30mm。預(yù)制樓梯與支承構(gòu)件之間采用簡支連接,預(yù)制樓梯上部設(shè)置固定鉸,下部設(shè)置滑動鉸,固定螺桿也可以采用鋼筋替換。樓梯接觸面應(yīng)預(yù)留座漿高度20mm,梯插銷孔定位要與梯梁上的插筋定位相對應(yīng)。在無裝飾面層的情況下,預(yù)制樓梯應(yīng)設(shè)置防滑槽。裝配式預(yù)制樓梯與現(xiàn)澆樓梯的不同之處是要設(shè)置通長面筋,吊點(diǎn)和上下部銷鍵應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)筋。


02


預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)化


預(yù)制混凝土樓梯規(guī)范中要求,預(yù)制樓梯踏步寬度不小于250mm,宜采用260mm、280mm、300mm,預(yù)制樓梯寬度宜為100mm的整數(shù)倍, 低、高端平臺段長度應(yīng)滿足擱置長度要求,且宜不小于400mm。住宅設(shè)計(jì)規(guī)范中要求,樓梯踏步寬度不應(yīng)小于260mm,踏步高度不應(yīng)大于175mm,樓梯梯段凈寬不應(yīng)小于1100mm。綜合得出住宅建筑預(yù)制樓梯的踏步寬度最經(jīng)濟(jì)的數(shù)值為 260mm。


實(shí)際設(shè)計(jì)的踏步高度由樓層高度和踏步數(shù)決定。一般住宅建筑常用層高為2.8m、2.9m、 3.0m,樓層高度除以踏步數(shù)就得到了踏步高度。由于設(shè)計(jì)在限制踏步高度不大于175mm的條件下,踏步數(shù)越少越經(jīng)濟(jì)。雙跑樓梯因?yàn)橛?個梯段組合成1個層高,所以必須選用偶數(shù)作為踏步數(shù),剪刀樓梯可以選用奇數(shù)作為踏步數(shù)。例如層高2900,雙跑樓梯踏步數(shù)2×8=16,那么踏步高度為 2900÷16=161.1mm。同時踏步高度和踏步寬度的比值應(yīng)不大于0.7813,即最、大坡度要求≤38°, 得到數(shù)據(jù)后再來驗(yàn)算合理性。


樓梯間開間和進(jìn)深尺寸應(yīng)符合模數(shù)系列,宜為100的整數(shù)倍。預(yù)制樓梯寬度也應(yīng)采用100的整數(shù)倍,取常用寬度1200mm作為標(biāo)準(zhǔn)樓梯寬度。樓梯梯井的寬度一般為60~200mm,可以用來調(diào)節(jié)安裝縫之外的剩余尺寸。


樓梯梯段板的厚度應(yīng)不小于120mm。雙跑樓 梯中常用的梯板厚度為120mm、130mm,剪刀樓梯中常用的梯板厚度為200mm、210mm,具體數(shù)值由結(jié)構(gòu)根據(jù)梯板的跨度、樓梯的結(jié)構(gòu)形式、步高、步寬和所受的荷載來確定。通常粗略估算,板式樓梯的厚度按梯板凈跨的1/30~1/20取值。預(yù)制樓梯高、低端平臺段的長度應(yīng)滿足擱置長度,雙跑樓梯兩端的擱置長度不宜小于400mm,剪刀樓梯兩端的擱置長度不宜小于500mm。


另外,設(shè)計(jì)中要考慮預(yù)制樓梯的最、大重量不要超過設(shè)備的吊裝能力。如常用塔機(jī)TC6517在2倍率下,在2.5~32.5m范圍內(nèi)起重量為5t,尖端45m處起重量為3.6t,雙跑樓梯重量在1.5~2.5t之間,可以順利實(shí)現(xiàn)吊裝,對塔機(jī)位置和起重量基本無要求;而剪刀樓梯由于重量較重,基本都在4t以上,所以對設(shè)計(jì)的塔機(jī)位置和起重量要求較高,必要時會因僅僅1個樓梯吊不起而選擇更大的塔機(jī),增加施工成本。


預(yù)制樓梯一般采用鋼模生產(chǎn),成品外觀質(zhì)量良好,踏步側(cè)面和底面光滑平整。故預(yù)制樓梯踏步面層在無二次裝修的情況下可直接采用清水混凝土面,上部設(shè)置防滑條,不需額外的建筑面層,從而減少施工造價。


03


預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)庫


預(yù)制樓梯在目前裝配項(xiàng)目上成熟而應(yīng)用廣泛,因其克服了傳統(tǒng)混凝土現(xiàn)澆樓梯施工方法陳 舊、施工精度低、成品觀感質(zhì)量差、澆筑時難于振搗等問題,這種快速安裝、施工便捷的預(yù)制樓梯是行業(yè)的必然選擇。同時為了達(dá)到裝配率要求,項(xiàng)目都會選擇預(yù)制樓梯。但實(shí)際上樓梯的模具成本非常高,按異形模具8000元/t計(jì)算,鋼制樓梯模具每套2.4~4萬元不等。匯總已建裝配式建筑項(xiàng)目的樓梯參數(shù),可以看出大多數(shù)項(xiàng)目的樓梯重復(fù)率都低于50次,而各個項(xiàng)目之間樓梯更是幾乎沒有通用的,也就是說每個項(xiàng)目都要重新設(shè)計(jì)樓梯、設(shè)計(jì)樓梯模具和開模,造成不必要的成本增加。這個典型的裝配 式建筑問題可以通過樓梯部品的標(biāo)準(zhǔn)化來提高效率、降低成本攤銷。


將已有工程實(shí)踐的27個裝配式住宅項(xiàng)目資料 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),根據(jù)不同樓梯樣式和不同層高, 回溯與歸納,并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,得到標(biāo)準(zhǔn)樓梯6個,將此樓梯納入預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)庫如表1所示,作為標(biāo)準(zhǔn)部品在后續(xù)設(shè)計(jì)中選用。



目前樓梯模具平均重復(fù)利用率低于50次,模 具成本占比10%,如模具重復(fù)使用達(dá)到100次,模具費(fèi)用可以降低30%。如在標(biāo)準(zhǔn)樓梯前提下設(shè)計(jì),原來27個項(xiàng)目的27個樓梯可以減少為6個。這其中2.9m層高占18個,占比67%,以2.9m層高作為標(biāo)準(zhǔn) 預(yù)制樓梯中的優(yōu)選設(shè)計(jì)加以考慮,可以在裝配式住宅設(shè)計(jì)中推廣。大量的項(xiàng)目如果采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法,預(yù)制工廠就可以提前生產(chǎn),甚至備貨,已彌補(bǔ)產(chǎn)能不足或者項(xiàng)目工期緊的情況。


考慮到高層住宅的疏散性,建筑設(shè)計(jì)中優(yōu)選剪刀樓梯,但剪刀樓梯重量一般在4.5~5.5t以上, 這對施工中塔機(jī)的布置和塔機(jī)能力提出了較高的要求。塔機(jī)位置一定要距離樓梯近一些,并且起重量要大一些;考慮到對吊裝影響要小,優(yōu)選重量輕一半的雙跑樓梯。為了解決這一問題,本文研究了2種減小剪刀樓梯重量的設(shè)計(jì)方法,供設(shè)計(jì)人員參考和研討。


1.通過將剪刀樓梯的梯段在水平布置圖中一分 為二,即樓梯寬度為1200mm的剪刀樓梯從寬度方向平均分成2個600mm的剪刀樓梯,因跨度不變,預(yù)制樓梯的其他參數(shù)均不變,重量方面減小一半,這樣既達(dá)到原來的設(shè)計(jì)要求,也盡可能減弱了對塔機(jī)和位置的要求。該辦法的缺點(diǎn)是平面布置拼接的地方會有一道縫,影響美觀,可以通過后期施工處理補(bǔ)救和改善。



2.在剪刀樓梯立面中間設(shè)計(jì)1道梯梁,將樓梯一分為二。如圖1剪刀樓梯拆分示意圖,中間增設(shè)的Z字形梯梁可以作為樓梯搭接,也可以代替樓梯的1個踏步高。值得注意的是,這個 拆分后的預(yù)制樓梯高端平臺和低端平臺的高度會不一致,中間的Z字形梁是1個左右不同且分層的異形構(gòu)件,需要現(xiàn)場支?,F(xiàn)澆。


04


總結(jié)


預(yù)制樓梯是應(yīng)用最成熟的預(yù)制構(gòu)件,設(shè)計(jì)理論簡單,一端鉸接一端滑動,無水電預(yù)埋,在層高一致的情況下,理論上通用性強(qiáng)。但現(xiàn)有裝配式建筑項(xiàng)目中的預(yù)制樓梯由于建筑設(shè)計(jì)差異,造成樓梯踏步寬度、踏步高度、梯段寬度等尺寸不同,各項(xiàng)目之間模具無法通用,增加了設(shè)計(jì)成本和模具成本。


本文通過對已有工程實(shí)踐的數(shù)據(jù)歸納與標(biāo)準(zhǔn) 化,得出6個標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制樓梯,這些樓梯具有經(jīng)濟(jì)性和普適性,可以在后續(xù)裝配式項(xiàng)目中直接選用。另外,預(yù)制樓梯進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)之后,作為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件可在構(gòu)件廠的閑時對其進(jìn)行生產(chǎn),當(dāng)接到新項(xiàng)目訂單時,可以直接供貨,大大提高了生產(chǎn)效率,縮短了整個工程的建設(shè)周期。在實(shí)際工程案例中,剪刀樓梯因重量較重,對吊裝提出較高要求,本文提供了2種減輕剪刀樓梯重量的拆分方法,供設(shè)計(jì)人員參考和研討。



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