預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯施工及抗震措施＊

王 珍，梁新亞

（1.黃河交通學(xué)院交通工程學(xué)院，河南 焦作 454950；2.中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

隨著建筑產(chǎn)業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展步伐加快，裝配式建筑正被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中。裝配式建筑的發(fā)展有效降低了施工過程中產(chǎn)生的揚塵和噪聲污染，同時可節(jié)約資源[1]。

預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯作為建筑結(jié)構(gòu)的核心功能部件，具有觀感質(zhì)量好、安裝效率高等優(yōu)點，可極大減少現(xiàn)場濕作業(yè)，簡化現(xiàn)場施工流程，縮短施工時間，且質(zhì)量容易得到保證[2]。樓梯作為聯(lián)系上下樓層的垂直交通，是建筑物的重要組成部分[3]。同時，樓梯也是建筑結(jié)構(gòu)抗震的薄弱部位，在地震作用下往往先于其他構(gòu)件被破壞，提前退出工作，給人民群眾的生命安全帶來嚴(yán)重威脅[4]。

在現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)上對預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯分類和特點、制作施工、抗震性能以及減震措施進(jìn)行總結(jié)分析，為預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯的設(shè)計、施工提供理論參考。

1 預(yù)制裝配式樓梯與主體連接形式

一般情況下，設(shè)計人員可按照不同依據(jù)自行確定預(yù)制裝配式樓梯與主體結(jié)構(gòu)之間的連接形式。當(dāng)采用整澆方式連接樓梯與主體結(jié)構(gòu)時，需要根據(jù)作為斜撐的樓梯構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)剛度作用大小進(jìn)行確定。當(dāng)參照國家標(biāo)準(zhǔn)圖集15G367-1《預(yù)制鋼筋混凝土板式樓梯》進(jìn)行生產(chǎn)時，可采用上端部固定式鉸支座、下端部滑動式鉸支座的形式進(jìn)行連接。該形式下樓梯屬于靜定結(jié)構(gòu)，可不參與結(jié)構(gòu)的整體抗震計算。

2 預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯特點及分類

預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯由梯段、梯梁和休息平臺板等構(gòu)件組成，在工廠完成批量化制作，然后根據(jù)施工計劃對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行吊運、安裝。在專業(yè)人員指揮下，將預(yù)制好的裝配式樓梯吊至預(yù)定位置并完成安裝。

采用預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯不影響主體結(jié)構(gòu)施工，二者可同步進(jìn)行，極大程度上縮短施工時間，省去現(xiàn)場支模、澆筑以及養(yǎng)護(hù)等施工工序，縮短工期的同時節(jié)約工程成本。

2.1 預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯特點

預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯與傳統(tǒng)現(xiàn)澆樓梯相比具有以下特點。

2.1.1 成本控制

根據(jù)施工圖紙，可以在工廠完成構(gòu)件的制作，能夠更準(zhǔn)確下料，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，將構(gòu)件運至施工現(xiàn)場，通過起重設(shè)備完成吊裝作業(yè)，可精確計算吊運、安裝成本。能夠提前規(guī)避傳統(tǒng)施工模式受材料價格動態(tài)變化、現(xiàn)場施工勞動力成本改變等不確定因素影響，精準(zhǔn)把控施工成本。

2.1.2 進(jìn)度控制

采用預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯，根據(jù)工廠的生產(chǎn)力，在原材供應(yīng)足夠的前提下精準(zhǔn)控制生產(chǎn)進(jìn)度。同時，預(yù)制裝配式混凝土樓梯構(gòu)件在安裝后即可作為施工通道供施工人員通行。避免傳統(tǒng)施工時受材料供應(yīng)、現(xiàn)場環(huán)境、天氣因素、工人施工水平等諸多因素影響，極大提高模板利用率，有效控制施工進(jìn)度。

2.1.3 質(zhì)量控制

預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯的部分施工工序可采用機械完成，提高施工效率的同時能夠提升構(gòu)件的成品觀感質(zhì)量。避免因工人技術(shù)水平不一致導(dǎo)致構(gòu)件表面出現(xiàn)空鼓、裂縫等質(zhì)量問題，提高結(jié)構(gòu)整體安全系數(shù)，還能避免因不同工序間的交叉造成成品污損問題，極大保證施工質(zhì)量。

2.2 預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯分類

預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯根據(jù)空間尺度可分為大型構(gòu)件、中型構(gòu)件和小型構(gòu)件3 種類型。預(yù)制樓梯構(gòu)件形式的選擇主要受樓層層高、平面形式以及層數(shù)等因素影響。

2.2.1 大型構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土樓梯

大型構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土樓梯是將梯段、梯梁和平臺板整體作為一個構(gòu)件進(jìn)行加工制作，能夠大大減少構(gòu)件數(shù)量。安裝只需借助大型吊裝機械，大大提高施工速度，整體便于施工，常用于工業(yè)化程度高的工業(yè)廠房等大型裝配式建筑中。

2.2.2 中型構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土樓梯

中型構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土樓梯由樓梯梯段和平臺板分開制作，然后進(jìn)行安裝作業(yè)。平臺板通常采用普通預(yù)應(yīng)力空心板，單獨設(shè)置平臺梁或者將平臺梁和平臺板組成一個構(gòu)件。利于吊裝機械進(jìn)行吊運安裝，施工便捷。

2.2.3 小型構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土樓梯

小型構(gòu)件裝配式樓梯具有質(zhì)量輕、體積小、便于制作等優(yōu)點，其缺點是濕作業(yè)較多，整體施工效率較低。該樓梯構(gòu)件由斜梁、平臺板、平臺梁等組成。斜梁根據(jù)形式不同可分為矩形、鋸齒形等。預(yù)制踏步板根據(jù)斷面形式不同可分為三角形、L 形、一字形3 種類型，支撐形式有梁承式、懸掛式、懸臂式和墻承式等，其中梁承式支撐方式最為常用。

小型構(gòu)件預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯主要由預(yù)制梯段、平臺板、支撐等構(gòu)件組成。各構(gòu)件體積小、質(zhì)量輕，施工程序煩瑣，現(xiàn)場濕作業(yè)多，適用于施工條件比較差的施工場地。

3 預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯施工及吊裝

預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯在工廠完成預(yù)制，然后運至施工現(xiàn)場進(jìn)行吊裝作業(yè)，預(yù)制樓梯制作和施工涉及模板工程、鋼筋工程和混凝土工程，以及起重吊裝作業(yè)。

3.1 預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯施工

3.1.1 模板工程

根據(jù)施工方案進(jìn)行模板加工、組裝，組裝完成后根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量檢驗，經(jīng)驗收符合質(zhì)量要求后方可進(jìn)行澆筑施工。同時應(yīng)嚴(yán)格控制模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，當(dāng)模板表面出現(xiàn)較大形變時，需要使用儀器進(jìn)行監(jiān)測，符合質(zhì)量要求可繼續(xù)周轉(zhuǎn)使用，當(dāng)偏差大于規(guī)范要求時應(yīng)停止使用，更換新模板進(jìn)行施工，更換的模板應(yīng)符合質(zhì)量要求。

一個企業(yè)國際形象的塑造主要通過兩種方式：行動和傳媒。海外特別是西方因意識形態(tài)的偏見，對中國國企的對外行為方式產(chǎn)生了各種各樣的曲解，因此，如何塑造國企的海外形象，除了要做好發(fā)展和經(jīng)營以外，最關(guān)鍵的就是要全力提升自己的國際傳播能力，認(rèn)識和把握海外傳播及形象塑造的規(guī)律。

當(dāng)模板表面起皮時，應(yīng)涂刷適量脫模劑，保證構(gòu)件觀感質(zhì)量。脫模劑應(yīng)選用水性脫模劑，均勻涂刷在模板表面，不應(yīng)出現(xiàn)涂刷不均勻、漏刷問題。否則會導(dǎo)致構(gòu)件表面出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問題，影響構(gòu)件的觀感質(zhì)量。

3.1.2 鋼筋工程

根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙，按照規(guī)范要求進(jìn)行下料，然后進(jìn)行定位安裝。當(dāng)預(yù)埋件或預(yù)埋件錯筋尺寸較大與構(gòu)件網(wǎng)片鋼筋發(fā)生碰撞時，應(yīng)對網(wǎng)片位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直到與預(yù)埋件互不干擾。提前完成預(yù)埋件的固定，網(wǎng)片鋼筋放入模板后應(yīng)保證其保護(hù)層厚度滿足圖紙要求。

3.1.3 混凝土工程

澆筑混凝土前應(yīng)對模板位置、鋼筋種類數(shù)量、預(yù)埋件位置等要素進(jìn)行驗收，合格后澆筑混凝土?；炷翉姸鹊燃壓退涠鹊倪x用應(yīng)符合施工圖紙要求，且澆筑時應(yīng)從構(gòu)件一端向另一端移動，保證構(gòu)件內(nèi)部不出現(xiàn)氣泡，并安排振搗手在混凝土澆筑后及時進(jìn)行振搗，振搗時應(yīng)遵循快插慢拔的原則，同時避免漏振、過振，保證振搗質(zhì)量。

3.2 預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯吊運和安裝

3.2.1 預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯吊運

預(yù)制樓梯構(gòu)件出模后首先進(jìn)行檢查驗收，將滿足要求的構(gòu)件擺放至成品堆放區(qū)，有質(zhì)量缺陷的構(gòu)件必須進(jìn)行修補處理。然后對預(yù)制樓梯構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待構(gòu)件的強度不低于規(guī)范要求后方可進(jìn)行起吊。當(dāng)外觀存在輕微缺陷時，必須當(dāng)天進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后應(yīng)養(yǎng)護(hù)至規(guī)定強度方可進(jìn)行起吊作業(yè)。

3.2.2 預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯安裝

預(yù)制樓梯構(gòu)件安裝前需要對其安裝位置進(jìn)行放線，同時對擱置角點、安裝中心線等重要控制點位進(jìn)行標(biāo)記，將構(gòu)件精確吊運至指定部位。在進(jìn)行吊運、碼放時應(yīng)輕起輕放，采取措施防止構(gòu)件在起吊、運輸過程中出現(xiàn)碰撞，損壞構(gòu)件陰陽角。構(gòu)件應(yīng)隔層安裝，并且樓梯平臺支座構(gòu)件的強度需達(dá)到要求后，方可進(jìn)行安裝固定。

4 預(yù)制樓梯震害形式及原因分析

進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常在樓梯間周圍施加等效的豎向荷載，忽略了樓梯構(gòu)件對結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響。地震作用下，結(jié)構(gòu)局部受力狀態(tài)受樓梯構(gòu)件影響較大。預(yù)制樓梯構(gòu)件位于結(jié)構(gòu)樓層之間，地震作用下傳力途徑較為復(fù)雜，由于樓梯的“斜撐”作用以及框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小，因此樓梯在框架結(jié)構(gòu)層間變形較大的情況下會產(chǎn)生破壞。

預(yù)制樓梯在水平、豎向地震作用下會產(chǎn)生強大的側(cè)向力，使構(gòu)件承受循環(huán)拉、壓作用，造成貫通裂縫，構(gòu)件內(nèi)部受力筋被壓曲或拉斷，進(jìn)而導(dǎo)致樓梯構(gòu)件出現(xiàn)嚴(yán)重破壞[5-7]。根據(jù)破壞的構(gòu)件類型不同，震害主要有以下幾種類型。

4.1 梯段板破壞

由于梯段板在預(yù)制的過程中施工工藝不當(dāng)造成板內(nèi)支座負(fù)筋不連續(xù)，從而使得梯段板在橫向、豎向地震作用下被循環(huán)拉伸、剪切，造成梯段板薄弱處發(fā)生斷裂破壞。

4.2 梯柱破壞

梯柱主要作用是傳遞豎向荷載，設(shè)計人員在設(shè)計梯柱時，往往會忽略地震作用，導(dǎo)致柱子的設(shè)計截面過小，地震作用下的抗破壞能力不足，在水平地震作用下發(fā)生破壞，并且在澆筑過程中由于澆筑質(zhì)量不高也會導(dǎo)致梯柱承載能力不足。

4.3 樓梯間角柱破壞

樓梯間角柱在地震作用下承擔(dān)樓梯平臺板傳遞的水平方向剪力，使構(gòu)件被破壞。樓梯間角柱的破壞主要表現(xiàn)為跨中部位鋼筋發(fā)生屈曲、混凝土酥碎剝落，發(fā)生剪切破壞。

4.4 樓梯平臺梁、板破壞

梯段板連接休息平臺板、平臺梁，由于“斜撐”效應(yīng)，導(dǎo)致地震作用下平臺梁受彎矩、剪力等復(fù)合作用，受力狀態(tài)極為復(fù)雜，而平臺梁在設(shè)計時往往未考慮地震作用下所產(chǎn)生的水平剪力，使混凝土保護(hù)層剝落，造成樓梯平臺梁、板發(fā)生剪切破壞。

4.5 樓梯間兩側(cè)填充墻破壞

由于填充墻內(nèi)部拉結(jié)筋錨固長度、數(shù)量不滿足構(gòu)造要求，致使填充墻與主體結(jié)構(gòu)之間相對獨立，在地震作用下易與主體結(jié)構(gòu)分離，發(fā)生倒塌破壞。

5 抗震措施

目前，常從“抗”和“放”2 個角度采取措施提高預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯抗震性能[7-10]?！翱埂奔赐ㄟ^加強設(shè)計和構(gòu)造措施，提升構(gòu)件的整體剛度和抗震性能；“放”則采取消能減震措施，使樓梯構(gòu)件在地震作用下允許發(fā)生一定的位移，避免與主體結(jié)構(gòu)因剛性連接發(fā)生破壞，同時耗散地震能量，達(dá)到延緩破壞時間、減輕破壞程度的效果。

5.1 保證鋼筋質(zhì)量

選擇具有保障的鋼筋生產(chǎn)廠家進(jìn)行合作，確保鋼筋原材的質(zhì)量符合要求，保證在樓梯構(gòu)件制作時使用延展性好的熱軋光圓、帶肋鋼筋，提高預(yù)制樓梯構(gòu)件延性，嚴(yán)禁使用延展性差的冷軋鋼筋，避免發(fā)生脆性破壞。

5.2 加強構(gòu)造措施

設(shè)計時適當(dāng)增大樓梯梁水平方向尺寸，并且在剪力較大部位對箍筋間距進(jìn)行加密處理，增強樓梯構(gòu)件的水平剛度，平臺板應(yīng)采取雙層雙向的配筋形式；當(dāng)樓梯間填充墻較長時，應(yīng)在填充墻內(nèi)部布置拉結(jié)筋，并且保證錨固長度，以加強它與主體結(jié)構(gòu)的可靠連接，提高抗震作用。

5.3 采取消能措施

預(yù)制樓梯與支撐構(gòu)件的連接按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計，高端采用固定鉸支座，低端為滑動鉸接的連接形式，采用滑動支座可以削弱樓梯構(gòu)件與結(jié)構(gòu)間的剛性連接，降低“斜撐”效應(yīng)，提升樓梯間抗震性能。在預(yù)制梯段板和樓梯梁部位設(shè)置具有消能減震效果的阻尼器，當(dāng)遭受地震作用時二者通過相對滑移，使阻尼器幫助結(jié)構(gòu)消耗地震能量，并且能夠提供部分豎向剛度，降低梯段板下部損壞程度。

6 結(jié)束語

預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯具有施工效率高、綠色環(huán)保、現(xiàn)場應(yīng)用效果好等突出優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用到工程建設(shè)當(dāng)中，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。目前對于預(yù)制裝配式樓梯構(gòu)件的消能減震措施的研究還相對較少，應(yīng)加大相關(guān)研究力度。