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

為了環保，為了發展新型建筑工程建造方式，減少建筑垃圾和施工現場的揚塵污染，使傳統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，陸續出臺了強有力的支持裝配式建筑發展的各項政策，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，裝配式建筑行業得到了迅猛發展。目前有些地區還出現了 PC 構件供不應求的現象，裝配式建筑行業呈現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團泊新城西區原董家窠村，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。

經過與業主、施工單位、監理單位、設計單位協商，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；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。然后用行吊平穩吊起待檢樓梯，慢慢地、平穩地安放到檢驗架上；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 樓梯相關設計數據

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，據此選擇 20kg/塊的砝碼加載。各級荷載和加砝碼的數量見表 1。

表1 每級荷載和加砝碼的數量

其中標準組合指的是：“正常使用極限狀態計算時，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 檢驗數據

（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 數據可見，加上全部荷載后，出現 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 GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》表 B.1.5 構件的最大裂縫寬度允許值規定（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 數據可見，加上全部荷載后，僅出現一條裂縫，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 GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》表 B.1.5 構件的最大裂縫寬度允許值規定（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于臥模生產的樓梯，全部荷載加載后僅出現一條裂縫，而用臥模生產的樓梯全部荷載加載后出現了 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據。

由表 5 數據可見，加上全部荷載后，沒有出現任何裂縫，本項目樓梯設計要求的最大裂縫寬度限值為0.3mm；根據 GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》表 B.1.5 構件的最大裂縫寬度允許值規定（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范要求。

表5 樓梯加載荷載后裂縫情況及撓度數據（持荷時間 10 分鐘）

樓梯的跨度為 2340mm，根據 GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》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范要求。

4 檢驗結果判定

4.1 國家規范合格判定標準

（1）GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》規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 規定的構件的最大裂縫寬度允許值（表 3）。

根據本項目 PC 樓梯構件設計要求裂縫最大寬度限值為 0.3mm，再根據 GB/T 50204—2015 規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《混凝土結構設計規范》規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據與國家規范對照（見表 8）。

表8 裂縫試驗數據對比表 mm

（2）第三方檢驗單位檢驗的樓梯撓度檢驗數據國家規范對照（見表 9）。

表9 撓度檢驗數據對比表

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程操作，嚴防出現安全事故。

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，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做出貢獻。