新型轻质装配式预制楼梯研究

新型轻质装配式预制楼梯研究

张映恒

佳构建筑产业化（深圳）有限公司  518000

摘要：针对建筑工业化对楼梯结构提出的新要求，提出一种新型轻质装配式预制楼梯，将该楼梯的生产和应用从以往的工厂模式转移到现场施工模式，主要包括材料、结构、工艺等三个方面的研究。通过研究新型轻质装配式预制楼梯的材料特性、结构设计、生产工艺以及在建筑工程中的应用，提出了该新型轻质装配式预制楼梯在设计、生产与施工等方面的要求和方法，解决了在实际应用中存在的材料强度低、重量大、生产效率低以及安装效率低等问题。同时，提出了该新型轻质装配式预制楼梯在产业化和标准化方面的建议，为以后相关产品的研究提供一定的参考。

关键词：新型轻质；装配式；预制楼梯

1 引言

装配式建筑是以工程设计为主导，将建筑的各组成部分，包括内外墙、梁、板、柱等在工厂内预制完成，并进行质量检验和拼接的建筑施工形式。由于其施工速度快、环境污染小以及节能等优点，在国内外得到了快速发展。其中楼梯结构是装配式建筑中最重要的组成部分之一，也是建筑工业化进程中不可或缺的重要环节。目前，我国多采用预制混凝土楼梯作为建筑结构的主要承重构件，通过预制楼梯板或预制楼梯来实现不同形式的装配式建筑。预制楼梯结构可分为预制叠合板式楼梯和预制板式楼梯两种形式，其中预制叠合板式楼梯应用较为广泛，主要包括钢框架叠合板、混凝土叠合板以及混合叠合板等。

2 新型轻质装配式预制楼梯的技术研究

2.1 轻质材料的选择与应用

新型轻质装配式预制楼梯的轻质材料主要有：水泥基复合材料（CRC）、酚醛树脂泡沫混凝土、硅藻土、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩等。

水泥基复合材料（CRC）是将水泥作为胶凝材料，在一定的温度和湿度下，与集料和外加剂在特定的模具中混合搅拌，并通过专用设备使之成型、养护而得到的一种新型复合建筑材料。水泥基复合材料具有高强度、高韧性、高耐久性及可加工性等优点[1]。水泥基复合材料成型效果图如图1所示：

图1 水泥基复合材料成型效果图

酚醛树脂泡沫混凝土是由酚醛树脂发泡剂作为发泡剂，添加一定量的水泥作为胶凝材料，通过专用设备在模具中混合搅拌后形成的一种新型建筑材料，具有强度高、韧性好、自重轻等特点，且能通过不同形状的模具制成不同形状的制品。

硅藻土、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩等都是由硅藻土作为主要原材料，添加一定量的泡沫玻璃粉、膨胀珍珠岩等混合后经压制成型而成，具有轻质、高强、隔热、隔音等优点，也是一种比较理想的新型轻质建筑材料。

2.2 装配式预制剪刀楼梯减重方案

剪刀楼梯的减重可以通过以下几种方式来实现，对比如图2所示：

图2 剪刀楼梯的减重方案对比

第一，梁式剪刀梯。预制梁板楼梯是一种比较简单的结构形式，但由于楼梯梁的存在，对支撑挑耳的尺寸、标高等的影响较大，同时又能满足构件的安装要求。梁式楼梯的减重效果并不显著，对塔式起重机的重要性仍然很高。梁式剪式梯形件模具比较复杂，零件制作难度大，现场安装与普通板式梯形件相似，施工效率高。

第二，纵向切分。这种方式简单直接，设计难度很小，往往被很多设计人员选用。从构件生产和现场安装的角度而言，生产和安装次数翻倍，且对现场安装精度要求较高，安装完毕后需要对拼接缝进行处理（一般需要打胶，并用弹性材料封堵），避免拼接缝部位在后期使用过程中产生开裂，整体施工效率降低。

第三，横向切分。这种方式设计难度相对较大，需要精细化设计中间支撑挑耳，并考虑中间增加牛腿梁是否会引起净空不足，这种做法往往适用于层高2.9m以上的项目。虽然减轻了构件重量，但从构件生产和现场安装的角度而言，生产和安装次数翻倍，施工效率降低[2]。

2.3 预制楼梯的生产工艺与质量控制

生产工艺流程：钢筋骨架制作、钢筋笼吊装、模具制作、混凝土浇筑、养护及拆模。

1.钢筋骨架制作：制作钢筋骨架包括钢筋制作和支撑，其中支撑包括斜撑、T形梁等，骨架由内模和外模组成，外模由两层钢模板组成。

2.钢筋笼吊装：将钢筋骨架安装在钢模上，并将其固定在钢模上。

3.混凝土浇筑：采用“S”形振捣器进行振捣，振捣器沿间距方向垂直于模壁移动，使混凝土与模壁贴合更紧实。

4.养护：混凝土浇筑后进行养护，养护时间不少于7d。

5.拆模：当混凝土达到拆模强度后，即可进行拆模，拆模后采用沙袋对楼梯进行临时保护。

3 新型轻质装配式预制楼梯的工程应用

3.1 预制楼梯在建筑工程中的实际应用案例

装配式预制楼梯在实际工程中的应用，从应用案例可以看出，我国装配式预制楼梯的应用还处在发展阶段。例如，笔者对装配式预制楼梯在我国实际工程中的应用情况进行了调查，并选取了国内某大型城市综合体项目作为研究对象。该项目采用了装配式预制楼梯技术，其具体应用情况如下：

（1）项目背景：该项目位于北京某大型城市综合体项目，用地面积约为9.33 ha，总建筑面积约为58.33 ha，总投资约为27.9亿元。项目的主体建筑形式为一栋地上21层、地下2层的商业综合体，其中1~5层为商业用房，6~21层为住宅用房。该项目采用的建筑类型为纯住宅，其使用功能主要有住宅、公寓、酒店等，其中1~5层的商业用房占整个项目的总建筑面积的70%左右，住宅用房占整个项目总建筑面积的30%左右。

（2）技术路线：该项目主要采用了预制混凝土结构技术、装配式建筑技术和 BIM技术，其中预制混凝土结构主要包括钢筋混凝土框架结构、现浇混凝土框架结构、剪力墙结构等；装配式建筑主要包括钢-混凝土组合结构、钢-玻璃混合结构等。

3.2 预制楼梯在实际应用中的性能表现与问题解决

在实际工程中，预制楼梯的性能表现主要取决于以下两个方面：

在装配式项目中，纵向切分剪刀梯可以通过预制构件的生产和现场安装，实现减重的效果。这种减重方式简单直接，设计难度很小，常常被很多设计人员选用。

此外，纵向切分剪刀梯还可以改善两块预制梯段板之间的拼缝处易开裂漏水的缺陷。在具体的工程应用中，纵向切分剪刀梯结构包括楼梯主体，其数量至少为两个并列设置，各楼梯主体的上下两端用于与安装台连接，各楼梯主体的相向一侧均设置有连接杆，各连接杆相互连接，各楼梯主体之间具有间隙形成浇筑带，连接杆位于浇筑带内，各楼梯主体之间通过向浇筑带内浇筑混凝土连接。

3.3 预制楼梯的市场前景与应用推广

我国建筑行业面临着产业转型升级，建筑工业化是建筑行业发展的必然趋势，其中包括建筑生产模式的转型升级和建筑施工方式的转型升级。随着国家“十三五”规划对装配式建筑的大力推广，以及《装配式混凝土结构技术规程》和《装配式混凝土剪力墙结构技术规程》的发布实施，我国装配式混凝土结构体系已逐步形成。“十四五”期间，国家累计下达了546项装配式建筑示范工程项目，其中包括了住宅产业化示范工程项目。目前，国内已有许多预制楼梯梯段、预制构件等的生产企业，在国内甚至国外市场上获得了越来越多的关注[3]。

结束语

总而言之，目前我国装配式建筑的发展速度非常快，但在装配式楼梯结构的发展上还存在一定的问题。新型轻质装配式预制楼梯是一种新型轻质装配式预制楼梯，采用轻质材料制作而成，在生产效率、安装效率以及成本等方面具有较大的优势，但其在设计、生产以及施工等方面还存在一定的问题，如材料强度低、重量大、生产效率低以及安装效率低等，需要进一步研究改进。同时，在实际应用中应根据工程实际情况进行合理的优化设计和施工，尽可能减少施工成本。未来在装配式建筑中预制楼梯结构将会得到广泛应用，也需要在设计、生产和安装等方面进行深入研究。

参考文献

[1]张琳.某装配式建筑预制混凝土板式楼梯结构性能检验分析[J].安徽建筑,2023,30(08):51-53.

[2]王成.高层建筑预制装配式楼梯引孔安装施工技术分析[J].散装水泥,2023,(03):111-113.

[3]王珍,梁新亚.预制装配式钢筋混凝土楼梯施工及抗震措施[J].科技与创新,2023,(10):39-41+45.

姓名:张映恒

性别:男

出生年月:1984/06/12

籍贯:山东省汶上县

单位:佳构建筑产业化（深圳）有限公司

研究方向:装配式建筑

邮编:518000