對(duì)裝配式建筑項(xiàng)目應(yīng)用較為廣泛的預(yù)制樓梯進(jìn)行研究，從預(yù)制樓梯的拆分布置方法、設(shè)計(jì) 規(guī)范等方面研究了標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制樓梯的拆分設(shè)計(jì)方法，同時(shí)對(duì)工程項(xiàng)目案例中的預(yù)制樓梯進(jìn)行歸納總結(jié)，得出預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。

01

預(yù)制樓梯拆分布置

預(yù)制樓梯是以樓梯間為單元進(jìn)行拆分，結(jié)合建筑層高、樓梯間開(kāi)間和進(jìn)深的凈尺寸、踏步條 件、結(jié)構(gòu)計(jì)算等參數(shù)完成設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)建筑施工圖已明確樓梯定位，包括踏步高度、寬度和級(jí)數(shù)，樓梯梯段板厚度和配筋由結(jié)構(gòu)計(jì)算得來(lái)，將2者信息綜合即可完成預(yù)制樓梯的設(shè)計(jì)。根據(jù)預(yù)制樓梯平面圖，將樓梯間開(kāi)間凈尺寸減去梯井寬度，再一分為二，即為樓梯寬度。根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，1種便捷做法是采用樓梯寬度方向不預(yù)留安裝縫，通過(guò)中間的梯井調(diào)整尺寸，中間未完成部分現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆，這里不設(shè)置挑耳而采用局部現(xiàn)澆是為了方便構(gòu)件生產(chǎn)。樓梯上下部擱置長(zhǎng)度根據(jù)樓梯角度調(diào)整，因梯板厚度變化而有所變化。

樓梯的平臺(tái)梁、平臺(tái)板可以采用現(xiàn)澆，一般樓梯平臺(tái)板處建筑面層厚度30mm，所以預(yù)制樓梯在對(duì)齊樓板頂標(biāo)高的基礎(chǔ)上抬高30mm。預(yù)制樓梯與支承構(gòu)件之間采用簡(jiǎn)支連接，預(yù)制樓梯上部設(shè)置固定鉸，下部設(shè)置滑動(dòng)鉸，固定螺桿也可以采用鋼筋替換。樓梯接觸面應(yīng)預(yù)留座漿高度20mm，梯插銷(xiāo)孔定位要與梯梁上的插筋定位相對(duì)應(yīng)。在無(wú)裝飾面層的情況下，預(yù)制樓梯應(yīng)設(shè)置防滑槽。裝配式預(yù)制樓梯與現(xiàn)澆樓梯的不同之處是要設(shè)置通長(zhǎng)面筋，吊點(diǎn)和上下部銷(xiāo)鍵應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)筋。

02

預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)化

預(yù)制混凝土樓梯規(guī)范中要求，預(yù)制樓梯踏步寬度不小于250mm，宜采用260mm、280mm、300mm，預(yù)制樓梯寬度宜為100mm的整數(shù)倍， 低、高端平臺(tái)段長(zhǎng)度應(yīng)滿足擱置長(zhǎng)度要求，且宜不小于400mm。住宅設(shè)計(jì)規(guī)范中要求，樓梯踏步寬度不應(yīng)小于260mm，踏步高度不應(yīng)大于175mm，樓梯梯段凈寬不應(yīng)小于1100mm。綜合得出住宅建筑預(yù)制樓梯的踏步寬度最經(jīng)濟(jì)的數(shù)值為 260mm。

實(shí)際設(shè)計(jì)的踏步高度由樓層高度和踏步數(shù)決定。一般住宅建筑常用層高為2.8m、2.9m、 3.0m，樓層高度除以踏步數(shù)就得到了踏步高度。由于設(shè)計(jì)在限制踏步高度不大于175mm的條件下，踏步數(shù)越少越經(jīng)濟(jì)。雙跑樓梯因?yàn)橛?個(gè)梯段組合成1個(gè)層高，所以必須選用偶數(shù)作為踏步數(shù)，剪刀樓梯可以選用奇數(shù)作為踏步數(shù)。例如層高2900，雙跑樓梯踏步數(shù)2×8=16，那么踏步高度為 2900÷16=161.1mm。同時(shí)踏步高度和踏步寬度的比值應(yīng)不大于0.7813，即最、大坡度要求≤38°， 得到數(shù)據(jù)后再來(lái)驗(yàn)算合理性。

樓梯間開(kāi)間和進(jìn)深尺寸應(yīng)符合模數(shù)系列，宜為100的整數(shù)倍。預(yù)制樓梯寬度也應(yīng)采用100的整數(shù)倍，取常用寬度1200mm作為標(biāo)準(zhǔn)樓梯寬度。樓梯梯井的寬度一般為60～200mm，可以用來(lái)調(diào)節(jié)安裝縫之外的剩余尺寸。

樓梯梯段板的厚度應(yīng)不小于120mm。雙跑樓 梯中常用的梯板厚度為120mm、130mm，剪刀樓梯中常用的梯板厚度為200mm、210mm，具體數(shù)值由結(jié)構(gòu)根據(jù)梯板的跨度、樓梯的結(jié)構(gòu)形式、步高、步寬和所受的荷載來(lái)確定。通常粗略估算，板式樓梯的厚度按梯板凈跨的1/30～1/20取值。預(yù)制樓梯高、低端平臺(tái)段的長(zhǎng)度應(yīng)滿足擱置長(zhǎng)度，雙跑樓梯兩端的擱置長(zhǎng)度不宜小于400mm，剪刀樓梯兩端的擱置長(zhǎng)度不宜小于500mm。

另外，設(shè)計(jì)中要考慮預(yù)制樓梯的最、大重量不要超過(guò)設(shè)備的吊裝能力。如常用塔機(jī)TC6517在2倍率下，在2.5～32.5m范圍內(nèi)起重量為5t，尖端45m處起重量為3.6t，雙跑樓梯重量在1.5～2.5t之間，可以順利實(shí)現(xiàn)吊裝，對(duì)塔機(jī)位置和起重量基本無(wú)要求；而剪刀樓梯由于重量較重，基本都在4t以上，所以對(duì)設(shè)計(jì)的塔機(jī)位置和起重量要求較高，必要時(shí)會(huì)因僅僅1個(gè)樓梯吊不起而選擇更大的塔機(jī)，增加施工成本。

預(yù)制樓梯一般采用鋼模生產(chǎn)，成品外觀質(zhì)量良好，踏步側(cè)面和底面光滑平整。故預(yù)制樓梯踏步面層在無(wú)二次裝修的情況下可直接采用清水混凝土面，上部設(shè)置防滑條，不需額外的建筑面層，從而減少施工造價(jià)。

03

預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

預(yù)制樓梯在目前裝配項(xiàng)目上成熟而應(yīng)用廣泛，因其克服了傳統(tǒng)混凝土現(xiàn)澆樓梯施工方法陳 舊、施工精度低、成品觀感質(zhì)量差、澆筑時(shí)難于振搗等問(wèn)題，這種快速安裝、施工便捷的預(yù)制樓梯是行業(yè)的必然選擇。同時(shí)為了達(dá)到裝配率要求，項(xiàng)目都會(huì)選擇預(yù)制樓梯。但實(shí)際上樓梯的模具成本非常高，按異形模具8000元/t計(jì)算，鋼制樓梯模具每套2.4～4萬(wàn)元不等。匯總已建裝配式建筑項(xiàng)目的樓梯參數(shù)，可以看出大多數(shù)項(xiàng)目的樓梯重復(fù)率都低于50次，而各個(gè)項(xiàng)目之間樓梯更是幾乎沒(méi)有通用的，也就是說(shuō)每個(gè)項(xiàng)目都要重新設(shè)計(jì)樓梯、設(shè)計(jì)樓梯模具和開(kāi)模，造成不必要的成本增加。這個(gè)典型的裝配 式建筑問(wèn)題可以通過(guò)樓梯部品的標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)提高效率、降低成本攤銷(xiāo)。

將已有工程實(shí)踐的27個(gè)裝配式住宅項(xiàng)目資料 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)不同樓梯樣式和不同層高， 回溯與歸納，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)樓梯6個(gè)，將此樓梯納入預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)如表1所示，作為標(biāo)準(zhǔn)部品在后續(xù)設(shè)計(jì)中選用。

目前樓梯模具平均重復(fù)利用率低于50次，模 具成本占比10%，如模具重復(fù)使用達(dá)到100次，模具費(fèi)用可以降低30%。如在標(biāo)準(zhǔn)樓梯前提下設(shè)計(jì)，原來(lái)27個(gè)項(xiàng)目的27個(gè)樓梯可以減少為6個(gè)。這其中2.9m層高占18個(gè)，占比67%，以2.9m層高作為標(biāo)準(zhǔn) 預(yù)制樓梯中的優(yōu)選設(shè)計(jì)加以考慮，可以在裝配式住宅設(shè)計(jì)中推廣。大量的項(xiàng)目如果采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法，預(yù)制工廠就可以提前生產(chǎn)，甚至備貨，已彌補(bǔ)產(chǎn)能不足或者項(xiàng)目工期緊的情況。

考慮到高層住宅的疏散性，建筑設(shè)計(jì)中優(yōu)選剪刀樓梯，但剪刀樓梯重量一般在4.5～5.5t以上， 這對(duì)施工中塔機(jī)的布置和塔機(jī)能力提出了較高的要求。塔機(jī)位置一定要距離樓梯近一些，并且起重量要大一些；考慮到對(duì)吊裝影響要小，優(yōu)選重量輕一半的雙跑樓梯。為了解決這一問(wèn)題，本文研究了2種減小剪刀樓梯重量的設(shè)計(jì)方法，供設(shè)計(jì)人員參考和研討。

1.通過(guò)將剪刀樓梯的梯段在水平布置圖中一分 為二，即樓梯寬度為1200mm的剪刀樓梯從寬度方向平均分成2個(gè)600mm的剪刀樓梯，因跨度不變，預(yù)制樓梯的其他參數(shù)均不變，重量方面減小一半，這樣既達(dá)到原來(lái)的設(shè)計(jì)要求，也盡可能減弱了對(duì)塔機(jī)和位置的要求。該辦法的缺點(diǎn)是平面布置拼接的地方會(huì)有一道縫，影響美觀，可以通過(guò)后期施工處理補(bǔ)救和改善。

2.在剪刀樓梯立面中間設(shè)計(jì)1道梯梁，將樓梯一分為二。如圖1剪刀樓梯拆分示意圖，中間增設(shè)的Z字形梯梁可以作為樓梯搭接，也可以代替樓梯的1個(gè)踏步高。值得注意的是，這個(gè) 拆分后的預(yù)制樓梯高端平臺(tái)和低端平臺(tái)的高度會(huì)不一致，中間的Z字形梁是1個(gè)左右不同且分層的異形構(gòu)件，需要現(xiàn)場(chǎng)支模現(xiàn)澆。

04

總結(jié)

預(yù)制樓梯是應(yīng)用最成熟的預(yù)制構(gòu)件，設(shè)計(jì)理論簡(jiǎn)單，一端鉸接一端滑動(dòng)，無(wú)水電預(yù)埋，在層高一致的情況下，理論上通用性強(qiáng)。但現(xiàn)有裝配式建筑項(xiàng)目中的預(yù)制樓梯由于建筑設(shè)計(jì)差異，造成樓梯踏步寬度、踏步高度、梯段寬度等尺寸不同，各項(xiàng)目之間模具無(wú)法通用，增加了設(shè)計(jì)成本和模具成本。

本文通過(guò)對(duì)已有工程實(shí)踐的數(shù)據(jù)歸納與標(biāo)準(zhǔn) 化，得出6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制樓梯，這些樓梯具有經(jīng)濟(jì)性和普適性，可以在后續(xù)裝配式項(xiàng)目中直接選用。另外，預(yù)制樓梯進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)之后，作為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件可在構(gòu)件廠的閑時(shí)對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)接到新項(xiàng)目訂單時(shí)，可以直接供貨，大大提高了生產(chǎn)效率，縮短了整個(gè)工程的建設(shè)周期。在實(shí)際工程案例中，剪刀樓梯因重量較重，對(duì)吊裝提出較高要求，本文提供了2種減輕剪刀樓梯重量的拆分方法，供設(shè)計(jì)人員參考和研討。