輕型預制裝配式樓梯體系應用

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建造方式中的大量現場作業工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑用的構件和配件，然后再運到建筑施工現場進行裝配安裝。與傳統建造方式相比，裝配式建筑具備“兩提兩減”優勢，即提高效率、提高質量、減少用工及節能減排，是對傳統建造方式的轉型，符合綠色環保的發展理念。

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展目標，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制裝配率的相關政策，裝配式建筑市場迎來廣闊的發展空間。

樓梯作為民用建筑中必不可少的構件，尤其是在高層建筑中，其標準化、模數化程度高，重復次數多，特別適合做裝配式構件。

1 樓梯應用現狀

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

1.1 現澆樓梯

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

(1)樓梯踏步尺寸超標，表面不平整。

(2)踏步缺角掉棱。

(3)表觀質量差、氣泡麻面等。

樓梯現場現澆施工時，往往還需留設施工縫，施工縫處理較為繁瑣，多存在處理不到位的情況，導致接頭成型質量差；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，不僅影響觀感質量，還影響梯板結構安全。

1.2 預制板式樓梯

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

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

1.2.1 采用單跑預制剪刀樓梯時，其應用存在的問題

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(文中均以此應用條件為例)，據國標圖集15G367-1《預制鋼筋混凝土板式樓梯》，單跑預制剪刀樓梯混凝土方量為1.993m3，其重量達5t，對起重吊裝設備要求高，項目現場常用的塔式起重機均無法吊裝，而為樓梯吊裝單獨增大起重設備型號會大幅度增加施工成本，在很大程度上限制了預制樓梯的推廣和應用。

1.2.1.2 造價高

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

圖1 國標圖集預制板式樓梯示意

1.2.2 采用在樓層中部增加結構梁方式

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

圖2 國標圖集預制板式樓梯示意

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，砌筑施工需搭設架體，且樓梯間處無固定標高平面，砌筑施工較為麻煩，成為現場施工的痛難點(圖3)。

圖3 剪刀樓梯間隔墻砌筑施工示意

2 輕型預制裝配式樓梯體系

無論是單跑板式預制樓梯還是沿樓層中部拆分為2塊的板式預制樓梯，均未能很好的發揮預制樓梯的應用優勢，限制了預制樓梯的應用及推廣。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，我們針對性的開展了一系列研究，開發了以輕型預制單跑樓梯及集成式的裝配一體化輕質隔墻板組成的輕型預制樓梯體系產品，形成了“一站式”、一體化的樓梯間預制解決方案。

2.1 簡介

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

圖4 輕型預制樓梯體系示意

2.2 特點及應用優勢

輕型預制樓梯屬國家專利產品，通過了四川省建筑科學研究院有限公司理論校核驗證，四川省建筑工程質量檢測中心結構性能試驗及國家建材產品質量監督檢驗中心防火性能檢測；技術先進、結構可靠，具有安裝方便、重量輕、質量好、經濟性強、縮短工期、綠色環保、有效提升建筑預制裝配率等諸多優點。

2.2.1 重量輕

通過對預制樓梯結構的優化，實現了預制樓梯和裝配一體化隔墻板的輕量化；標準輕型預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，合理布置塔機位置，僅用50型塔機即可完成輕型預制樓梯體系產品的吊裝，不會額外增加垂直運輸費用，保證了在普通起重設備條件下其應用的普遍適用性。

輕型預制樓梯在保證結構安全及使用功能的前提下對構件截面進行了優化，采用梁式承重結構，梯梁采用梯形截面，下小上大，截面尺寸最優，同時增大了梁受壓區面積，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狀形式，減小梯板厚度，梯板最薄處厚度僅為50mm，大大減輕了構件重量，節約材料，與國標圖集預制板式樓梯相比重量減少約3t，僅為預制板式剪刀樓梯的44%(圖5)。

圖5 輕型預制樓梯典型剖面示意(單位：mm)

裝配一體化的樓梯間輕質隔墻板采用掛板式自承重結構，采用上部承重梁，邊、中部鋼筋混凝土肋及內部填充的大面積輕質條板，共同組成了自承重的裝配一體化隔墻板，具備輕質、隔音、防火及功能分區等功能，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 經濟性強

(1)混凝土和鋼筋用量節省顯著，單塊輕型預制樓梯混凝土用量僅為0.88m3，含鋼量僅為135kg/塊；國標圖集單塊預制板式樓梯方量為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樓梯成品可達清水混凝土效果，表面無需抹灰，省去抹灰工序及費用；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。輕型預制樓梯體系隨建筑施工進度同步應用，隔墻板與預制樓梯同時安裝，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工序和費用；③省起重設備費用。通過前期塔吊總平面優化布置，現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備型號，與預制板式樓梯相比，可節約大筆起重設備費用。

表1 輕型預制樓梯與預制板式樓梯經濟數據對比分析

2.2.3 質量好

(1)采用定型鋼模制作，幾何尺寸精準，誤差可控制在2mm以內。

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

(3)采用高強混凝土(混凝土強度C40)制作，構件防破損能力強。

(4)工廠制作，內部鋼筋精準定位安裝，避免了樓梯現澆施工過程中對鋼筋的踩踏，結構成型質量可靠。

2.2.4 安裝方便快捷

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

圖7 輕型預制樓梯吊裝過程

輕型預制樓梯上下兩端留設有銷釘孔，輕型樓梯與主體結構間連接采用銷釘連接方式；隔墻板與主體結構間采用預埋鐵件焊接連接方式；輕型預制樓梯體系產品與結構連接處理可在整個樓棟主體封頂后進行，預制樓梯僅需進行簡單的嵌縫、填孔作業，隔墻板僅需進行簡單的焊接連接作業與主體結構間形成連接，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 綠色環保

工廠化、工業化施工，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，符合綠色施工標準要求。

3 工程應用實例

輕型預制樓梯體系市場反響良好，先后應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、監理、甲方及相關政府部門的一致好評(圖9)。

圖9 輕型預制樓梯體系完成效果圖

4 結束語

輕型預制樓梯體系在保留預制裝配式構件高質量、縮短工期、綠色環保、提高建筑預制裝配率等優勢的前提下，有效解決了現有預制樓梯應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、低成本優勢極好地迎合了市場需求，具有良好的應用前景及市場推廣價值。