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1、预制混凝土楼梯在现代建筑产业化工程中的设计与应用 利莎莎 重庆大学 摘 要： 楼梯是现代建筑中日常生活以及进行应急逃生的重要通道之一, 文章重点介绍预制混凝土楼梯的构成部分, 以及预制混凝土楼梯的设计环节。分析预制混凝土楼梯在地震等情况下楼梯的稳定性能。关键词： 预制混凝土楼梯; 现代建筑; 产业化工程; 设计; 作者简介：利莎莎 (1995-) , 女, 本科, 研究方向:工程管理。预制混凝土楼梯在现代建筑产业化工程中发挥着重要的作用, 因此在预制混凝土楼梯的应用上需要进行全面的设计。1 预制混凝土楼梯的构成1.1 预制混凝土楼梯的主体部分楼梯的作用负责连接建筑物中不同高度的空间, 因此楼梯
2、的主体部分包括楼梯休息平台部分、楼梯段部分以及踏步板部分。(1) 楼梯休息平台部分。楼梯的休息平台部分是指在两个楼梯段之间负责承上启下, 供人们暂时停留以及保护行人安全的部分。人们登楼梯时, 十层台阶就是正常人的极限, 一旦超过这个数量, 人们的身体就会出现不适。因此, 两个楼梯段之间设计一个休息平台。一方面, 行人可以在攀登楼梯的过程中进行适当的休息, 缓解连续攀登所带来的不适;另一方面, 当人们出现意外不慎滚落楼梯时, 休息平台可以接住行人, 防治行人连续性的滚落楼梯, 降低意外出现时给人们带来的伤害。休息平台作为楼梯中一个单独存在的构件, 其结构连接在平台梁、结构梁、墙体等相关的构件上,
3、 也有的休息平台是与平台梁以及楼梯段进行整体预制, 在休息平台的构建中应当注意在不同的位置上, 平台的结构可以单独预制, 也可以整体预制。其中层中的休息平台就是需进行单独预制的休息平台部分。(2) 楼梯段。在预制混凝土楼梯中, 楼梯段可以作为整体的一部分, 直接连接在平台梁以及楼梯主体的结构中。而在梁式的楼梯里, 楼梯段既可以当成是踏步段的整体进行搭接, 同时也可以作为单独的楼梯段进行搭接。(3) 楼梯踏板。在许多小型楼梯的构件中, 楼梯的踏板可以在现场进行单独的预制。例如, 在梁式的楼梯设计中, 楼梯的踏板会与一般的楼梯梁进行连接, 而在悬臂楼梯的设计中, 楼梯的踏板会与其专门承载重力的墙体
4、部分进行连接, 在这样的构造中踏板上会装有与墙体连接部分。在悬挂楼梯, 楼梯的踏板需要使用螺栓与吊筋等部分进行连接, 重新吊装到梁上。1.2 预制混凝土楼梯的支撑部分楼梯的支撑部分是预制混凝土楼梯中最为重要的部分, 通常会由楼梯的承重墙、平台梁、楼梯梁以及其他梁柱部分共同起到承重的作用。在承载楼梯自身的重量之外, 还需要有足够的支撑力去承载行人的负荷。(1) 梁柱部分。在预制混凝土楼梯的整体结构中, 楼梯的支撑力主要由梁柱承担。因此楼梯的梁柱一般也会被视为建筑结构中整体的一部分存在。(2) 墙体。楼梯的墙体在功能上不仅仅会起到支撑的作用同时也会起到围合的作用。在预制混凝土楼梯中, 墙体通常是由
5、钢筋混凝土结构制成, 主要承载楼梯的自身重量。在现代的建筑工程中, 楼梯墙体还会与保温材料、外层装饰等结合建设。(3) 平台梁。平台梁是楼梯与主体之间进行连接的构件, 作为连接楼梯柱、梁、墙体的平台梁会将楼梯的重量传递到与之相连的各个受力结构上。(4) 楼梯梁。在梁式楼梯中, 楼梯梁会连接在平台梁上, 而也有的施工过程中会将楼梯梁连接在建筑的主体部分上。2 现代建筑产业化工程中预制混凝土楼梯设计与应用2.1 楼梯的配筋在预制混凝土楼梯中, 通常会使用滑动式的连接方式, 以免在楼梯中出现支撑, 楼梯板的上端部分要制作相应的铰接底座, 而在楼梯段的下端则需要设置滑动支座。楼梯的支撑梁需要使用钢制梁
6、, 钢制梁与楼梯的连接部分不可以对楼梯的斜板造成变形效果上的约束。计算楼梯斜板时, 根据楼梯的弯矩以及预制混凝土楼梯的自身重量, 计算出楼梯的跨度以及楼梯板应当采用的厚度。楼梯的上半部分需要安装通长钢筋, 一方面避免预制混凝土楼梯在使用的过程中由于地震原因造成混凝土开裂;另一方面, 防止出现在运输、安装中脱模。2.2 应对地震作用预制混凝土楼梯承受的地震影响主要是来自于其自身重量。因此, 在使用等效侧力的计算方式中, 可以计算预制混凝土楼梯在地震中会受到的地震作用数值。在预制混凝土楼梯的地震作用中, 还需要计算铰接底座的承载力计算, 铰接底座是安装在楼梯段顶端的支点, 而滑动支座则设置在楼梯的
7、底端。当地震发生时, 地震的剪力由楼梯的铰接底座负责传递, 而楼梯与钢制的楼梯梁之间的水平方向的剪力则是由钢制楼梯梁的楼梯板和栓钉与梁的接触面承担, 但在钢制楼梯梁与梯板接触面之间能够产生的摩擦力太少, 因此这一部分的承重能力只能作为地震时的安全后备, 通常在设计的过程中是不计算在内的。发生地震时, 楼梯的水平剪力会由楼梯支座部分的栓钉进行承担, 在每个楼梯上都会有两个栓钉进行连接。2.3 滑动支座的设计滑动支座在设计上会出现两种情况, 首先是在非地震的设计中, 预制混凝土楼梯在位移上的数值不能小于楼梯主体部分上弹性层上的楼梯位移数值;其次在具有避震以及紧急疏散的楼梯中, 需要进行抗震设计,
8、其中预制混凝土楼梯的位移数值不能低于主体部分大型震层中的位移。而在大型的地震情况下, 层间的位移数值为限值的五十分之一。2.4 在节点上的设计在楼梯的节点上进行设计的过程中, 其设计的原则主要是考虑到楼梯结构在受力时要明确, 力量传递的渠道要可靠、节点的构造在延性、耐久性以及承载能力上要符合标准。在顶端的铰接底座节点上, 如果是在非地震的情况下, 通常预制混凝土楼梯的楼梯板会使用纵向的承重力方式将负荷传送到钢制楼梯梁上, 也就是将楼梯板设置在钢制楼梯梁上。而在出现地震的情况下, 就需要预制混凝土楼梯在钢制的楼梯梁上安装螺杆负责传递地震的水平作用力, 螺杆是在钢制梁的螺母处于钢梁进行连接的。因此
9、在预制混凝土楼梯上就需要在顶端设置支座安装孔, 专门安装螺杆, 然后在施工后期在安装孔内进行注浆, 使螺杆与楼梯连接成为一个整体。在支座的设计中, 安装孔的位置应当设计在楼梯边缘, 距离应当为楼梯板宽度的 0.25 倍。然后在安装孔的周围设计加强环避免在施工或者制作时对安装孔造成破坏。同时在支座孔的设计中需要将安装的空间误差考虑进去, 在顶端安装边缘与休息平台之间留出空隙, 在安装完成之后在使用灌浆材料将缝隙填满。滑动支座设计时, 需要保证节点在构造上减小对地震时的位移, 降低对楼梯的整体构造的影响, 留有一定的连接方式, 避免地震时位移太大而使楼梯的主体从支撑结构中脱落。需要做到以下几点:首
10、先, 预制混凝土楼梯在顶端部分支撑的长度需要大于 100mm;其次, 预制混凝土楼梯在支座上的栓钉需要符合在大地震中剪力的承载标准。在预制混凝土楼梯与钢制楼梯梁之间应当铺设石墨粉, 以保证滑动支座的效果, 减小钢制楼梯梁与楼梯板之间的摩擦力。在楼梯板与楼梯的休息平台之间应当留有一定的空间, 以免出现误差, 在全部安装完成之后再将预留空间填满。2.5 吊装设计在预制混凝土楼梯的施工过程中, 通常是使用吊钩以及其他相应的设备进行吊装工作, 在施工的过程中需要符合预制构件在进行运输、翻转、脱模、安装等环节上的受力标准。2.6 安装设计在预制混凝土楼梯构件进入施工现场之后, 需要进行及时的检验, 包括
11、对材料的质量、型号、预埋件情况等进行仔细的核对, 当发现有不符合标准的预制混凝土楼梯构件时, 应当及时的进行返厂更换。在施工的过程中, 应当根据构件的大小、重量、外形等因素使用合理的吊装设备, 在进行吊装的过程中及时的做好防护措施, 避免在施工的过程中出现构件因失误而遭到变形或者损坏。3 结束语总而言之, 预制混凝土楼梯在现代建筑的产业化过程中发挥着重要的作用, 是现代建筑重要的组成部分, 在进行预制混凝土楼梯的构件施工时, 应当从楼梯配筋、抗震作用、滑动支座设计、楼梯节点设计、吊装设计、安装设计等一系列的环节中, 对预制混凝土楼梯进行正确的设计, 将预制混凝土楼梯作为地震情况下应急逃生通道的重要建筑部分之一。参考文献1丁成章.加拿大全预制混凝土结构技术手册 (下) J.住宅与房地产, 2017, (20) :51-54. 2戴锦晓.预制混凝土楼梯构造连接问题研究在工业化住宅中的应用D.北京建筑大学, 2015. 3徐建, 李海洲, 王玮.预制混凝土楼梯在现代建筑产业化工程中的设计与应用J.建筑结构, 2014, 44 (13) :44-46+23. 4高云华, 孙国栋, 付兴杰, 等.混凝土楼梯施工缝留置及处理J.工程技术研究, 2016, (7) :181-182. 5陈春林.预应力钢筋混凝土 T 梁预制的施工工艺研究J.工程技术研究, 2017, (4) :58-59.
