裝配式樓梯結構性能自檢方法及注意事項

黃振興，薛東旭，劉浩建

（天津市啟源裝配式建筑有限公司，天津 301600）

0 前言

為了環(huán)保，為了發(fā)展新型建筑工程建造方式，減少建筑垃圾和施工現(xiàn)場的揚塵污染，使傳統(tǒng)建筑的建造方式向科學化、標準化、工廠化、成品化、信息化、裝配施工升級換代，來縮短工期，提高工程質量， 2016 年國家出臺了大力發(fā)展綠色、裝配式建筑的政策，要求各地力爭至 2026 年，用十年時間，使新建建筑裝配率達到 30%；各地方政府緊隨其后，陸續(xù)出臺了強有力的支持裝配式建筑發(fā)展的各項政策，其中北京、天津、浙江要求，到 2020 年新建建筑裝配率要達到 20%；江蘇省甚至提出到 2025 年新建建筑裝配率要到達 50% 的高標準要求；其它城市也紛紛跟進，尤其是廣東等沿海發(fā)達城市。在政策的導向下，精明的投資者和聰明的資金紛紛涌向裝配式建筑這個領域，各地裝配式工廠如雨后春筍般快速涌現(xiàn)，裝配式建筑行業(yè)得到了迅猛發(fā)展。目前有些地區(qū)還出現(xiàn)了 PC 構件供不應求的現(xiàn)象，裝配式建筑行業(yè)呈現(xiàn)一片欣欣向榮的景象。

裝配式建筑工廠生產的構件中，以樓梯最為常見。裝配式建筑工廠每個項目，按國家相關規(guī)范要求都要對PC 構件做結構性能檢驗，而樓梯最適合做結構性能檢驗，所以一般都用樓梯做結構性能檢驗；同時，樓梯也是首件產品驗收之一。因此，裝配式建筑工廠有必要在正式第三方檢驗前，做好自檢，了解生產的 PC 構件的質量情況，以及結構性能是否符合相關規(guī)范要求，以便自檢合格后能及時大批量生產。

1 項目概況

我公司供應 PC 構件的項目為“天津市靜海區(qū)董家窠新苑項目二標段”，由“天津市源泉市政工程有限公司”承建。該項目坐落在天津市靜海區(qū)團泊新城西區(qū)原董家窠村，東至千島湖路、西至常海道、南至西次干路、北至北華南路；總建筑面積 321754m2，二標段總建筑面積 145800m2。地上建筑面積 104798m2，地下建筑面積 40821m2，結構形式為剪力墻和框架結構；住宅戶數(shù)為 2164 戶；其中疊合板、樓梯、空調板構件采用我公司生產的 PC 構件。

經過與業(yè)主、施工單位、監(jiān)理單位、設計單位協(xié)商，選樓梯構件作為本項目 PC 構件結構性能檢驗構件。

2 檢驗前準備工作

2.1 場地準備

由于樓梯構件自重較大，此次檢驗的樓梯自重 1.94噸，不便于送檢，經過與第三方檢驗單位協(xié)商，由該檢驗單位攜帶檢驗儀器來我公司檢測。我公司選擇了不影響生產、行吊工作范圍內、地面平坦、工作人員一般不去的相對安全性較高的車間一角作為檢驗場地，這塊場地遠離振動源，還防風，不受風力影響。檢驗前事先架設好檢驗架、架設好樓梯，做好檢驗前準備工作。如圖1、圖 2 所示。

圖1 架設好樓梯的正面圖

圖2 架設好樓梯的側面圖

2.2 樓梯檢驗架的準備

樓梯檢驗架要根據(jù)樓梯圖紙自行設計加工，在構件安放在檢驗架上后，保證縱橫兩個方向必須處于水平狀態(tài)；樓梯低端采用鉸支撐，樓梯高端采用滾動支撐。

（1）樓梯低端鉸支撐實物圖見圖 3 和圖 4。

圖3 樓梯低端鉸支撐配件圖

圖4 樓梯低端鉸支撐組合完畢圖

（2）樓梯高端滾動支撐架實物圖見圖 5 和圖 6。

圖5 樓梯高端滾動支撐架配件圖

圖6 樓梯高端滾動支撐架組合完畢圖

2.3 提前準備好加荷載的砝碼

提前購置經過計量檢定合格的砝碼（圖 7），每塊砝碼 20kg，共需 125 塊，合計 2.5 噸。

圖7 檢驗用砝碼

2.4 提前準備好所需的檢驗儀器

（1）水平尺

（2）裂縫卡

（3）百分表

（4）鋼卷尺

以上所有計量儀器必須經過計量檢定合格后方可使用。

2.5 受檢樓梯構件的準備

任意抽取同條件試件達到 100% 的樓梯三部，兩部樓梯用于自檢，其中一部用立模生產，另一部用臥模生產，主要想看看不同模具生產的樓梯，對結構性能有什么影響；第三部樓梯用于第三方檢測。

3 檢驗過程

3.1 樓梯及檢驗儀器的安放

根據(jù)樓梯長度，先安放好樓梯低端鉸支撐和樓梯高端滾動支撐架，并使這兩個支撐保持平行。然后用行吊平穩(wěn)吊起待檢樓梯，慢慢地、平穩(wěn)地安放到檢驗架上；構件與支撐面應緊密接觸，鋼墊板與構件、鋼墊板與樓梯低端鉸支撐、樓梯高端滾動支撐應完全接觸，支撐的中心線位置應符合設計要求；注意縱橫兩個方向必須保持水平，以便使各級踏步處于水平，這樣就能使樓梯受力與設計保持一致，否則會出現(xiàn)檢驗誤差，如有偏差須及時調整。在樓梯高端中心位置、低端中心位置、樓梯兩側中間位置，分別安放四塊百分表，并使指針回零，用來檢測樓梯撓度（見圖 8）。

圖8 安放百分表

3.2 樓梯相關設計數(shù)據(jù)

長度 2880mm，寬度 1180mm，設計要求該構件的標準荷載（正常使用）組合為 4.5kN/m2，基本荷載（承載能力）組合為 6.1kN/m2。

3.3 陳舊裂縫的檢查

待檢樓梯安放到檢驗架后，要檢查待檢樓梯有無陳舊裂縫，如果有陳舊裂縫要提前標出，以免影響或誤導檢驗結果。

3.4 計算每一級荷載及所需加載的砝碼數(shù)量

設計要求該構件的標準荷載（正常使用）組合為4.5kN/m2，基本荷載（承載能力）組合為 6.1kN/m2，據(jù)此選擇 20kg/塊的砝碼加載。各級荷載和加砝碼的數(shù)量見表 1。

表1 每級荷載和加砝碼的數(shù)量

其中標準組合指的是：“正常使用極限狀態(tài)計算時，采用標準值或組合值為荷載代表值的組合”；基本組合指的是：“承載能力極限狀態(tài)計算時，永久作用和可變作用的組合”。

3.5 檢驗內容

自檢的樓梯只檢驗加載荷載后裂縫情況，第三方檢驗的樓梯檢驗加載荷載后裂縫情況和撓度。

3.6 檢驗數(shù)據(jù)

（1）自檢臥模生產的樓梯

2019 年 11 月 20 日，我公司質量部對臥模生產的樓梯進行加載荷載后裂縫檢驗，這次選擇的是 11 月 3日生產的 PC 樓梯構件，同條件試件強度為 32.5MPa，表 2 列出了加載重量及構件的裂縫變化。

表2 臥模生產的樓梯裂縫情況（持荷時間 10 分鐘）

由表 2 數(shù)據(jù)可見，加上全部荷載后，出現(xiàn) 5 條裂縫，最大裂縫寬度 0.19mm。本項目樓梯設計要求的最大裂縫寬度限值為 0.3mm，根據(jù) GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》表 B.1.5 構件的最大裂縫寬度允許值規(guī)定（見表 3），當設計要求的最大裂縫寬度限值為 0.3mm 時允許最大裂縫寬度小于等于 0.2mm，這次試驗裂縫最大為 0.19mm，其它裂縫寬度分別為 0.15mm、0.1mm、0.06mm、0.03mm 均小于0.2mm；因此，判定這次檢驗的 PC 樓梯構件裂縫情況符合相關規(guī)范要求。

表3 GB/T 50204-2015 表 B.1.5構件的最大裂縫寬度允許值 mm

（2）自檢立模生產的樓梯

2019 年 11 月 20 日，我公司質量部對立模生產的樓梯進行加載后裂縫檢驗，這次選擇的是 11 月 7 日生產的 PC 樓梯構件，同條件試件強度為 31.2MPa，表 4列出了加載重量及構件的裂縫變化。

由表 4 數(shù)據(jù)可見，加上全部荷載后，僅出現(xiàn)一條裂縫，最大裂縫寬度 0.19mm，本項目樓梯設計要求的最大裂縫寬度限值為 0.3mm；根據(jù) GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》表 B.1.5 構件的最大裂縫寬度允許值規(guī)定（見表 3），當設計要求的最大裂縫寬度限值為 0.3mm 時允許最大裂縫寬度小于等于0.2mm，這次試驗全部荷載加載后僅出現(xiàn)一條裂縫，裂縫寬度為 0.19mm，沒有其它裂縫；因此，判定這次檢驗的 PC 樓梯構件裂縫情況符合相關規(guī)范要求。

表4 立模生產的樓梯裂縫情況（持荷時間 10 分鐘）

同時可以看出，立模生產的樓梯抗裂性能優(yōu)于臥模生產的樓梯，全部荷載加載后僅出現(xiàn)一條裂縫，而用臥模生產的樓梯全部荷載加載后出現(xiàn)了 5 條裂縫，所以樓梯應該盡可能采用立模生產。

（3）第三方檢驗單位檢驗樓梯的結構性能

2019 年 11 月 26 日，第三方檢驗單位對樓梯構件進行結構性能檢驗，這次選擇的是 11 月 5 日生產的 PC樓梯構件，同條件試件強度為 33.8MPa，表 5 列出了加載重量、及各級加載后裂縫情況及撓度數(shù)據(jù)。

由表 5 數(shù)據(jù)可見，加上全部荷載后，沒有出現(xiàn)任何裂縫，本項目樓梯設計要求的最大裂縫寬度限值為0.3mm；根據(jù) GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》表 B.1.5 構件的最大裂縫寬度允許值規(guī)定（見表 3），當設計要求的最大裂縫寬度限值為0.3mm 時允許最大裂縫寬度小于等于 0.2mm，這次檢驗全部荷載加載后，沒有任何裂縫；因此，該樓梯構件加全部荷載后的裂縫情況滿足設計要求和國家規(guī)范要求。

表5 樓梯加載荷載后裂縫情況及撓度數(shù)據(jù)（持荷時間 10 分鐘）

樓梯的跨度為 2340mm，根據(jù) GB 50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》當樓梯跨度小于 7m 時，撓度限值為跨度的二百分之一；于是可以算出，受檢樓梯撓度限值為 11.7mm（2340/200=11.7），因此可以判斷這次檢驗的 PC 樓梯構件撓度符合規(guī)范要求。

4 檢驗結果判定

4.1 國家規(guī)范合格判定標準

（1）GB 50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限值（見表 6）。

表6 結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限值 mm

由于本項目所用樓梯都是一層以上，屬于一類環(huán)境，所以本項目 PC 樓梯構件設計要求裂縫最大寬度限值為 0.3mm。

（2）GB/T 50204—2015 表 B.1.5 規(guī)定的構件的最大裂縫寬度允許值（表 3）。

根據(jù)本項目 PC 樓梯構件設計要求裂縫最大寬度限值為 0.3mm，再根據(jù) GB/T 50204—2015 規(guī)定的構件的最大裂縫寬度允許值，可以查出本項目 PC 樓梯構件的最大裂縫寬度允許值為 0.2mm。

（3）GB 50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定的受彎構件撓度限值（見表 7）。

表7 受彎構件撓度限值

本項目 PC 樓梯構件的構件的跨度為 2340mm，小于 7m，因此可以算出本項目 PC 樓梯構件的撓度限值為 2340/200=11.7(mm)。

4.2 試驗和檢驗結果判定

（1）自檢的兩個及第三方檢驗單位檢驗的樓梯裂縫試驗數(shù)據(jù)與國家規(guī)范對照（見表 8）。

表8 裂縫試驗數(shù)據(jù)對比表 mm

（2）第三方檢驗單位檢驗的樓梯撓度檢驗數(shù)據(jù)國家規(guī)范對照（見表 9）。

表9 撓度檢驗數(shù)據(jù)對比表

綜上所述，本項目 PC 樓梯構件結構性能檢驗合格。

5 注意事項

（1）按樓梯結構事先設計好樓梯結構性能檢驗架，提前制作好，要準確計算好樓梯兩端支撐架的高度，確保樓梯架設到檢驗架時，樓梯踏步處于水平位置；否則任何一端高度有誤差都會導致樓梯踏步不不處于水平位置，導致受力與設計不一致，使得檢驗結果出現(xiàn)誤差。

（2）樓梯構件兩端要與支撐面緊密接觸，鋼墊板與構件、鋼墊板與樓梯低端鉸支撐、樓梯高端滾動支撐應完全接觸；否則會影響檢驗結果。

（3）樓梯架設完畢要用水平尺檢查樓梯踏步縱橫向是否水平，只要有一個方向不處于水平，就不能進行檢驗，必須找出原因且調整到水平方可開始檢驗；否則會影響檢驗結果。

（4）樓梯的檢驗地點必須遠離振動源，必須處于無風力影響的環(huán)境，否則會影響檢驗結果。

（5）樓梯不得有陳舊貫穿性裂縫，否則會誤導檢驗結果。

（6）樓梯起吊及安放帶檢驗架上時，要嚴格按行吊安全操作規(guī)程操作，嚴防出現(xiàn)安全事故。

6 結語

樓梯構件是裝配式建筑必用構件，也是裝配式生產廠家最常見的產品，樓梯的結構適合做結果性能檢驗，裝配式建筑工程項目一般都選樓梯構件來做結構性能檢驗，因此，裝配式建筑工廠自己要能自檢樓梯的結構性能，這樣就能對所生產的 PC 構件結構性能做到心中有數(shù)，以便更好的控制 PC 構件質量。這篇論文是我們實際工作經驗總結，希望能拋磚引玉，和同行們一起探討，共同為裝配式建筑行業(yè)做出貢獻。