輕型預(yù)制裝配式樓梯體系應(yīng)用

游銳涵

(四川省第七建筑有限公司，四川德陽 618000)

裝配式建筑即是將傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作好建筑用的構(gòu)件和配件，然后再運(yùn)到建筑施工現(xiàn)場進(jìn)行裝配安裝。與傳統(tǒng)建造方式相比，裝配式建筑具備“兩提兩減”優(yōu)勢，即提高效率、提高質(zhì)量、減少用工及節(jié)能減排，是對傳統(tǒng)建造方式的轉(zhuǎn)型，符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

因此，裝配式建筑成為國家大力推行的新型建造方式。在政策層面，國家相繼出臺多個政策明確了裝配式建筑的發(fā)展目標(biāo)，四川省人民政府、成都市人民政府及其他各地、市、州也都出臺了最低預(yù)制裝配率的相關(guān)政策，裝配式建筑市場迎來廣闊的發(fā)展空間。

樓梯作為民用建筑中必不可少的構(gòu)件，尤其是在高層建筑中，其標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化程度高，重復(fù)次數(shù)多，特別適合做裝配式構(gòu)件。

1 樓梯應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)多高層民用建筑樓梯成型主要分為現(xiàn)場現(xiàn)澆和預(yù)制板式樓梯2種方式，其應(yīng)用過程中均不同程度的存在一些問題。

1.1 現(xiàn)澆樓梯

樓梯采用現(xiàn)場現(xiàn)澆方式施工時，施工支模繁瑣、施工質(zhì)量不受控，普遍存在的質(zhì)量問題：

(1)樓梯踏步尺寸超標(biāo)，表面不平整。

(2)踏步缺角掉棱。

(3)表觀質(zhì)量差、氣泡麻面等。

樓梯現(xiàn)場現(xiàn)澆施工時，往往還需留設(shè)施工縫，施工縫處理較為繁瑣，多存在處理不到位的情況，導(dǎo)致接頭成型質(zhì)量差；施工縫處浮漿、松動石子及雜物清理不徹底時，還會造成施工縫部位夾渣，不僅影響觀感質(zhì)量，還影響梯板結(jié)構(gòu)安全。

1.2 預(yù)制板式樓梯

預(yù)制樓梯與現(xiàn)澆樓梯相比，具備較為明顯的優(yōu)勢。預(yù)制樓梯作為建筑工程中常見的裝配式構(gòu)件，可提升建筑預(yù)制裝配率，且其與主體結(jié)構(gòu)間連接簡單，吊運(yùn)至施工樓層即可，安裝過程中無需支撐，可快速形成樓層間上下通道，有效解決施工現(xiàn)場樓梯現(xiàn)澆施工支模困難、施工質(zhì)量不易控制等問題。

然而，目前民用建筑工程中應(yīng)用的預(yù)制樓梯基本均為預(yù)制板式樓梯，其應(yīng)用又大致分為2種場景，一是采用預(yù)制單跑板式樓梯，二是在建筑樓層中部增加結(jié)構(gòu)梁，將單塊板式樓梯拆分為2塊預(yù)制樓梯進(jìn)行組合。

1.2.1 采用單跑預(yù)制剪刀樓梯時，其應(yīng)用存在的問題

1.2.1.1 自重重

以3m層高、樓梯間凈空2.5m的普通高層建筑剪刀樓梯為例(文中均以此應(yīng)用條件為例)，據(jù)國標(biāo)圖集15G367-1《預(yù)制鋼筋混凝土板式樓梯》，單跑預(yù)制剪刀樓梯混凝土方量為1.993m3，其重量達(dá)5t，對起重吊裝設(shè)備要求高，項目現(xiàn)場常用的塔式起重機(jī)均無法吊裝，而為樓梯吊裝單獨(dú)增大起重設(shè)備型號會大幅度增加施工成本，在很大程度上限制了預(yù)制樓梯的推廣和應(yīng)用。

1.2.1.2 造價高

高層建筑中剪刀樓梯普遍跨度較大，采用預(yù)制板式結(jié)構(gòu)時(國標(biāo)圖集單跑剪刀樓梯板厚為210mm)，因其為簡支受力結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)澆板式樓梯相比，其板厚和配筋往往較現(xiàn)澆方式還有所增加，故在構(gòu)件材料用量上無節(jié)約，且預(yù)制樓梯還存在運(yùn)輸和安裝費(fèi)用，故其成本較現(xiàn)澆方式相比有成本增量(圖1)。

圖1 國標(biāo)圖集預(yù)制板式樓梯示意

1.2.2 采用在樓層中部增加結(jié)構(gòu)梁方式

將單跑預(yù)制樓梯拆分為2塊預(yù)制樓梯，雖解決了單跑預(yù)制梯板材料用量多、自重重的問題，但需在樓層中部增加結(jié)構(gòu)梁，施工繁瑣，且結(jié)構(gòu)梁兩端還需增設(shè)梯柱支撐，額外增加現(xiàn)場工程量，施工成本亦有所增加，同時每層預(yù)制樓梯數(shù)量由以前的每層2塊變更為每層4塊，增加了預(yù)制樓梯的安裝工作量，現(xiàn)場預(yù)制樓梯安裝效率亦有降低(圖2)。

圖2 國標(biāo)圖集預(yù)制板式樓梯示意

1.3 剪刀樓梯間隔墻

目前，高層建筑剪刀樓梯間隔墻多采用砌筑方式施工，隔墻施工時，由于操作面狹小，墻體較高，砌筑施工需搭設(shè)架體，且樓梯間處無固定標(biāo)高平面，砌筑施工較為麻煩，成為現(xiàn)場施工的痛難點(diǎn)(圖3)。

圖3 剪刀樓梯間隔墻砌筑施工示意

2 輕型預(yù)制裝配式樓梯體系

無論是單跑板式預(yù)制樓梯還是沿樓層中部拆分為2塊的板式預(yù)制樓梯，均未能很好的發(fā)揮預(yù)制樓梯的應(yīng)用優(yōu)勢，限制了預(yù)制樓梯的應(yīng)用及推廣。為解決民用高層建筑剪刀樓梯間施工中存在的問題和痛點(diǎn)，我們針對性的開展了一系列研究，開發(fā)了以輕型預(yù)制單跑樓梯及集成式的裝配一體化輕質(zhì)隔墻板組成的輕型預(yù)制樓梯體系產(chǎn)品，形成了“一站式”、一體化的樓梯間預(yù)制解決方案。

2.1 簡介

輕型預(yù)制樓梯體系是由四川省第七建筑有限公司自主研發(fā)，具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的一體化、“一站式”多高層建筑樓梯解決方案；主要產(chǎn)品包括輕型預(yù)制剪刀梯、裝配一體化輕質(zhì)隔墻板產(chǎn)品，適用于非抗震設(shè)防及抗震設(shè)防烈度7度及以下地區(qū)的多、高層住宅及其他符合條件的建筑物(圖4)。

圖4 輕型預(yù)制樓梯體系示意

2.2 特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢

輕型預(yù)制樓梯屬國家專利產(chǎn)品，通過了四川省建筑科學(xué)研究院有限公司理論校核驗(yàn)證，四川省建筑工程質(zhì)量檢測中心結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)及國家建材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心防火性能檢測；技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)可靠，具有安裝方便、重量輕、質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、縮短工期、綠色環(huán)保、有效提升建筑預(yù)制裝配率等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2.2.1 重量輕

通過對預(yù)制樓梯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了預(yù)制樓梯和裝配一體化隔墻板的輕量化；標(biāo)準(zhǔn)輕型預(yù)制剪刀樓梯重量僅為2.2t，裝配一體化樓梯間隔墻板重量僅為1.9t。在項目施工平面布置策劃時，合理布置塔機(jī)位置，僅用50型塔機(jī)即可完成輕型預(yù)制樓梯體系產(chǎn)品的吊裝，不會額外增加垂直運(yùn)輸費(fèi)用，保證了在普通起重設(shè)備條件下其應(yīng)用的普遍適用性。

輕型預(yù)制樓梯在保證結(jié)構(gòu)安全及使用功能的前提下對構(gòu)件截面進(jìn)行了優(yōu)化，采用梁式承重結(jié)構(gòu)，梯梁采用梯形截面，下小上大，截面尺寸最優(yōu)，同時增大了梁受壓區(qū)面積，也保證了樓梯脫模所需的拔模斜度要求。梯板背部采用與樓梯踏面一致的凹凸?fàn)钚问?，減小梯板厚度，梯板最薄處厚度僅為50mm，大大減輕了構(gòu)件重量，節(jié)約材料，與國標(biāo)圖集預(yù)制板式樓梯相比重量減少約3t，僅為預(yù)制板式剪刀樓梯的44%(圖5)。

圖5 輕型預(yù)制樓梯典型剖面示意(單位：mm)

裝配一體化的樓梯間輕質(zhì)隔墻板采用掛板式自承重結(jié)構(gòu)，采用上部承重梁，邊、中部鋼筋混凝土肋及內(nèi)部填充的大面積輕質(zhì)條板，共同組成了自承重的裝配一體化隔墻板，具備輕質(zhì)、隔音、防火及功能分區(qū)等功能，一次吊裝即可形成樓梯間隔墻使用功能(圖6)。

圖6 裝配一體化隔墻板示意

2.2.2 經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)

(1)混凝土和鋼筋用量節(jié)省顯著，單塊輕型預(yù)制樓梯混凝土用量僅為0.88m3，含鋼量僅為135kg/塊；國標(biāo)圖集單塊預(yù)制板式樓梯方量為1.993m3，含鋼量為213kg/塊，可有效降低綜合成本40%左右(表1)。

(2)省工序。①樓梯成品可達(dá)清水混凝土效果，表面無需抹灰，省去抹灰工序及費(fèi)用；②樓梯間裝配一體化隔墻板一次吊裝、一次安裝成型，省去樓梯間隔墻砌筑繁瑣、操作困難的工序。輕型預(yù)制樓梯體系隨建筑施工進(jìn)度同步應(yīng)用，隔墻板與預(yù)制樓梯同時安裝，快速形成樓梯間使用功能，即安即用，能有效保證施工人員的通行順暢和安全，同時省去了樓梯間安全欄桿的支護(hù)工序和費(fèi)用；③省起重設(shè)備費(fèi)用。通過前期塔吊總平面優(yōu)化布置，現(xiàn)場常用的普通塔吊即可滿足輕型樓梯及隔墻板的起重吊裝需求，無需額外增大起重設(shè)備型號，與預(yù)制板式樓梯相比，可節(jié)約大筆起重設(shè)備費(fèi)用。

表1 輕型預(yù)制樓梯與預(yù)制板式樓梯經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)對比分析

2.2.3 質(zhì)量好

(1)采用定型鋼模制作，幾何尺寸精準(zhǔn)，誤差可控制在2mm以內(nèi)。

(2)樓梯采用立式方式生產(chǎn)，踏面均為模板接觸面，表觀質(zhì)量好，可達(dá)清水混凝土水平。

(3)采用高強(qiáng)混凝土(混凝土強(qiáng)度C40)制作，構(gòu)件防破損能力強(qiáng)。

(4)工廠制作，內(nèi)部鋼筋精準(zhǔn)定位安裝，避免了樓梯現(xiàn)澆施工過程中對鋼筋的踩踏，結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量可靠。

2.2.4 安裝方便快捷

構(gòu)件安裝時將吊裝連接件與構(gòu)件內(nèi)預(yù)埋套筒連接擰緊，通過手拉葫蘆將樓梯構(gòu)件調(diào)整至使用狀態(tài)即可安裝，單個樓層預(yù)制樓梯及隔墻板安裝僅需0.5h，安裝方便快捷(圖7)。

圖7 輕型預(yù)制樓梯吊裝過程

輕型預(yù)制樓梯上下兩端留設(shè)有銷釘孔，輕型樓梯與主體結(jié)構(gòu)間連接采用銷釘連接方式；隔墻板與主體結(jié)構(gòu)間采用預(yù)埋鐵件焊接連接方式；輕型預(yù)制樓梯體系產(chǎn)品與結(jié)構(gòu)連接處理可在整個樓棟主體封頂后進(jìn)行，預(yù)制樓梯僅需進(jìn)行簡單的嵌縫、填孔作業(yè)，隔墻板僅需進(jìn)行簡單的焊接連接作業(yè)與主體結(jié)構(gòu)間形成連接，方便快捷(圖8)。

圖8 樓梯銷釘連接方式及隔墻板焊縫連接方式示意

2.2.5 綠色環(huán)保

工廠化、工業(yè)化施工，大大降低能耗、減少建筑垃圾，安裝過程免支撐、易通行、易保潔，符合綠色施工標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

輕型預(yù)制樓梯體系市場反響良好，先后應(yīng)用于雙流華潤公園九里項目、溫江建大萬和嘉苑項目、雙流花樣年家天下項目、什邡萬象國際項目、華西雅河苑項目等，受到施工總包、監(jiān)理、甲方及相關(guān)政府部門的一致好評(圖9)。

圖9 輕型預(yù)制樓梯體系完成效果圖

4 結(jié)束語

輕型預(yù)制樓梯體系在保留預(yù)制裝配式構(gòu)件高質(zhì)量、縮短工期、綠色環(huán)保、提高建筑預(yù)制裝配率等優(yōu)勢的前提下，有效解決了現(xiàn)有預(yù)制樓梯應(yīng)用過程中的諸多問題，形成了“一站式”、一體化的多高層建筑樓梯解決方案，同時，其特有的輕量化、低成本優(yōu)勢極好地迎合了市場需求，具有良好的應(yīng)用前景及市場推廣價值。