高層住宅裝配式預(yù)制樓梯施工工法剖析

1、高層住宅裝配式預(yù)制樓梯施工工法1刖言為了有效解決建筑行業(yè)勞動力不足，提高工程效率縮短工期，提高建筑物的質(zhì)量 和性能，保證房地產(chǎn)企業(yè)更好的可持續(xù)發(fā)展等問題，建筑工程的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)是行業(yè)未 來的趨勢。產(chǎn)業(yè)化工程突出特點就是裝配式施工，而如何提高裝配式建筑的整體性， 如何降低構(gòu)件加工、安裝的難度，如何提高構(gòu)件安裝的質(zhì)量，如何縮短裝配式工程的 吊裝時間使其滿足社會要求等問題成了影響產(chǎn)業(yè)化工程發(fā)展的主要因素。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆樓梯，須經(jīng)過支模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工序，在勞動力和工期 上有不利影響。并且現(xiàn)澆樓梯的施工質(zhì)量缺陷較多，容易出現(xiàn)漲模、漏漿等問題，混 凝土在達到強度前人員來回走動，易對踏步棱角造成破壞。

2、而裝配式預(yù)制樓梯在這些 方面都可以避免。本項目主要研究高層住宅中預(yù)制樓梯深化設(shè)計、模具制作、樓梯制作、運輸、安 裝，包括樓梯構(gòu)件生產(chǎn)各種預(yù)埋件、預(yù)留孔洞的規(guī)格、位置和數(shù)量，混凝土的養(yǎng)護， 現(xiàn)場如何安裝，成品如何保護等。2工法特點2.1工序簡單、節(jié)省工期預(yù)制樓梯提前在加工廠預(yù)制而成，運至現(xiàn)場后直接安裝，減少了現(xiàn)澆樓梯現(xiàn)場支 模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等時間，并且省去了后期踏步的做法，大大減少了裝修的 工作量，節(jié)約工期。2.2質(zhì)量高、外觀美施工方便，構(gòu)件質(zhì)量容易得到保證，踏步邊緣棱角分明、完整美觀，防滑條清晰 漂亮，構(gòu)件尺寸幾乎無偏差。較現(xiàn)澆樓梯常出現(xiàn)的漲模、漏漿、踏步缺棱掉角等質(zhì)量 問題有了很大的

3、提高。2.3周轉(zhuǎn)多、成本低工廠化加工生產(chǎn)，人力需要少，材料周轉(zhuǎn)次數(shù)多，澆筑混凝土?xí)r浪費較少，并且 省去后期踏步裝修成本2.4節(jié)能環(huán)保工廠制作，澆筑混凝土?xí)r現(xiàn)場漏漿容易回收利用，節(jié)能環(huán)保。3適用范圍1、高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層的樓梯。2、對工期和質(zhì)量要求較高的建筑工程。4工藝原理裝配式預(yù)制樓梯采用工廠化制作，鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑及養(yǎng)護均在工廠進行。預(yù)制樓梯工廠化生產(chǎn)的重點是深化設(shè)計和模板制作。預(yù)制樓梯的深化設(shè)計必須符合現(xiàn)場樓梯間尺寸和位置，各種預(yù)留預(yù)埋及位置須經(jīng) 過計算，確保安全準(zhǔn)確。預(yù)制樓梯的模板制作須與深化圖紙相對應(yīng)，模板是保證樓梯 尺寸、各類預(yù)留預(yù)埋位置和表觀質(zhì)量的關(guān)鍵工藝所在。5施工工藝

4、流程及操作要點5.1施工準(zhǔn)備1、深化設(shè)計無誤并經(jīng)設(shè)計同意。2、預(yù)制樓梯構(gòu)件進場驗收，符合圖紙要求。3、安裝所需工具設(shè)備準(zhǔn)備齊全并安全可靠。4、現(xiàn)澆梯梁強度達到設(shè)計要求。5、樓梯間尺寸復(fù)核完畢，現(xiàn)場控制線放設(shè)完畢。5.2工藝流程預(yù)制樓梯圖紙深化設(shè)計-構(gòu)件加工廠生產(chǎn)制作一構(gòu)件運輸一構(gòu)件進場驗收一現(xiàn)場 安裝準(zhǔn)備一控制線放設(shè)并復(fù)核一現(xiàn)澆梯梁處預(yù)埋鋼筋復(fù)核一現(xiàn)澆梯梁處灌漿料找平- 預(yù)制樓梯起吊一預(yù)制樓梯就位調(diào)整一連接縫隙處灌漿一檢查驗收一成品保護。5.3操作要點預(yù)制樓梯圖紙深化設(shè)計預(yù)制樓梯的深化設(shè)計是施工的前提，深化的圖紙必須符合現(xiàn)場樓梯間尺寸和相對 位置關(guān)系，各種預(yù)留預(yù)埋及位置須經(jīng)過計算，確保安全準(zhǔn)確

5、并經(jīng)設(shè)計院同意圖531-1梯板平面布置圖IT3 -IEtc-陶啼Hi 鴉-氛和胡卩口 Mir1AJ圖531-2樓梯配筋與位置示意圖h 1 :并用74埒辰煤棉與/此連軌,預(yù)連可閔配裔預(yù)制樓梯鋼筋綁扎預(yù)制樓梯在工廠進行鋼筋綁扎，并埋設(shè)各類預(yù)埋件，鋼筋規(guī)格、間距，預(yù)埋件種 類需與圖紙相對應(yīng)，并經(jīng)驗收合格圖532鋼筋工廠綁扎533預(yù)制樓梯模板制作預(yù)制樓梯的模板制作須與深化圖紙相對應(yīng)，模板是保證樓梯尺寸、各類預(yù)留預(yù)埋 位置和表觀質(zhì)量的關(guān)鍵所在。圖模板工廠安裝圖533-2各類預(yù)留預(yù)埋構(gòu)件預(yù)制樓梯工廠養(yǎng)護預(yù)制樓梯在加工廠進行混凝土澆筑，澆筑完成后采用蒸汽恒溫養(yǎng)護，強度提高快, 養(yǎng)護效果好圖534預(yù)制樓梯蒸汽

6、養(yǎng)護535預(yù)制樓梯運輸預(yù)制樓梯在運輸過程中極易受到損壞，為防止磕碰，采用專用車輛進行運輸。車 輛載重20t，一次運輸4塊，并在車上安裝固定支架對構(gòu)件進行固定。固定支架工字鋼立柱536預(yù)制樓梯現(xiàn)場安裝預(yù)制樓梯進場驗收合格后，采用塔吊安裝就位。項目根據(jù)主體結(jié)構(gòu)施工進度采取 每兩層安裝一次的方法進行安裝，確保梯梁處混凝土強度達到要求。1、預(yù)制樓梯在吊裝前，將側(cè)面預(yù)埋吊環(huán)切除并抹平，在梯面平板預(yù)留吊裝孔處安 裝萬向旋轉(zhuǎn)環(huán)。圖5.3.6-1萬向旋轉(zhuǎn)環(huán)與樓梯連接圖2、為避免預(yù)制樓梯吊裝就位時與樓梯間碰撞造成缺棱掉角等質(zhì)量缺陷。項目制作 了專用吊裝鋼梁，鋼梁長度 5.44m,采用H250*125*6*9的型

7、鋼，上邊與下邊設(shè)置 圓鋼作為吊點，下邊吊點的距離與樓梯上預(yù)埋吊點的距離相等，確保預(yù)制樓梯在吊裝 時鋼絲繩保持豎直，避免產(chǎn)生的水平分力導(dǎo)致樓梯旋轉(zhuǎn)，同時也避免了樓梯就位時極 易沖撞的問題。圖536-2吊裝鋼梁示意圖圖536-3預(yù)制樓梯現(xiàn)場吊裝圖3、預(yù)制樓梯安裝就位，經(jīng)過細微調(diào)整，后采用 C35級高強無收縮灌漿料將梯板與 樓梯間兩側(cè)縫隙填實。5.4吊裝工具的計算1、吊鉤螺桿部分截面驗算吊鉤螺桿部分可按受拉構(gòu)件由下式計算：(T t = F/AK (T t(5.4-1)式中：t吊鉤螺桿部分的拉應(yīng)力；F吊鉤所承擔(dān)的起重力，取 F=15000.00N;A1螺桿扣除螺紋后的凈截面面積；A1 = n d12/

8、4其中：di螺桿扣除螺紋后的螺桿直徑，取d1=20.00mm；T鋼材容許受拉應(yīng)力。經(jīng)計算得：螺桿扣除螺紋后的凈截面面積A1=3.14X 20.002/4=314.16mm2;螺桿部分的拉應(yīng)力 c t=15000.00/314.16=47.75N/mm由于吊鉤螺桿部分的拉應(yīng)力 47.75N/mm2,不大于容許受拉應(yīng)力50.00N/mm2,所以 滿足要求。2、吊鉤水平截面驗算水平截面受到偏心荷載的作用，在截面內(nèi)側(cè)的K點產(chǎn)生最大拉應(yīng)力cc可按下式計算：式中：oc = F/A2 + Mx/( yWx) < c(5.4-2)F吊鉤所承擔(dān)的起重力，取 F=15000.00N;其中：A2 驗算2-2截

9、面的截面積；A2 h(b1+b2)/2。h截面咼度，取h=58.00mm；b1, b2分別為截面長邊和短邊的寬度，取b仁30.00mm, b2=25.00mm；Mx在2-2截面所產(chǎn)生的彎矩；其中：Mx = F(D/2+e1)。D吊鉤的彎曲部分內(nèi)圓的直徑，取D=35.00mm；e1梯形截面重心到截面內(nèi)側(cè)長邊的距離；e1 = h(b1+2b2)/3(b1+b2)；入一截面塑性發(fā)展系數(shù)，取 入x=1.00Wx截面對x-x軸的抵抗矩；其中：Wx = Ix/e1。Ix 水平梯形截面的慣性矩；c c鋼材容許受壓應(yīng)力，取c c=70.00N/m市22-2 截面的截面積 A2=58.00 X (30.00+2

10、5.00)/2=1595.00mm ;解得：梯形截面重心到截面內(nèi)側(cè)長邊的距離e仁28.12mm。在 2-2 截面所產(chǎn)生的彎矩 Mx=15000.00X (35.00/2+28.12)=684318.18N - mm；解得：水平梯形截面的慣性矩lx=445899.90mm4。截面對 x-x 軸的抵抗矩 Wx=445899.90/28.12=15856.35mn?;2經(jīng)過計算得 c c=15000.00/1595.00+684318.18/15856.35=52.56N/mm由于吊鉤2 2截面部分的壓應(yīng)力52.56N/mm2,不大于容許受壓應(yīng)力70.00N/mm2, 所以滿足要求。3、吊鉤垂直截面

11、驗算垂直截面的應(yīng)力計算與水平截面驗算相同：h截面高度，取h=38.00mm；b1, b2分別為截面長邊和短邊的寬度，取b仁30.00mm, b2=25.00mm；23-3 截面的截面積 A3=38.00 X (30.00+25.00)/2=1045.00mm ;解得：梯形截面重心到截面內(nèi)側(cè)長邊的距離e1=18.42mmo在 3-3 截面所產(chǎn)生的彎矩 Mx=15000.00X (35.00/2+18.42)=538863.64N - mm；解得：水平梯形截面的慣性矩Ix=125401.92mm4o截面對 x-x 軸的抵抗矩 Wx=125401.92/18.42=6806.35mn?;經(jīng)過計算得(

12、T c=15000.00/1045.00+538863.64/6806.35=93.52N/mm垂直截面的剪應(yīng)力T按下式計算：t = F/(2A3)(5.4-3)式中：F吊鉤所承擔(dān)的起重力，取 F=15000.00N;2A33-3截面的豎截面面積，取 A3=1045.00mm。經(jīng)過計算得 t =15000.00/(2 X 1045.00)=7.18N/mm根據(jù)強度強度理論公式按下式驗算：(T = ( (T c2+3 t 2)/2(t(5.4-4)經(jīng)過計算得(T =(93.522+3 X 7.182)1/2=94.35N/mm由于吊鉤3 3截面部分的壓應(yīng)力94.35N/mm2，不大于鋼材的容許綜

13、合應(yīng)力140.00N/mm2，所以滿足要求。4、圓形吊環(huán)計算圓環(huán)的彎曲應(yīng)力(0按下式驗算:W 冬護(5.4-5)32式中：P作用于圓環(huán)上的荷載，取 P=15000.00N;R0環(huán)的中心圓半徑，取 R°=35.00mm； d圓環(huán)截面圓的直徑，取 d=20.00mm；(0圓環(huán)容許應(yīng)力，取d=300.00N/mm2。 經(jīng)過計算得 8=3.24 W000.00 35.00/20.003=212.63N/mm2。由于圓環(huán)的彎曲應(yīng)力212.63N/mm2,不大于圓環(huán)容許應(yīng)力300.00N/mm2,所以滿足 要求。5、整體吊環(huán)計算1) 在橫桿中點截面的彎矩 M1和拉力P1按下式驗算：M1 PI/6

14、+Plx(5.4-6)其中：P1 = Ptg( a /2)/2式中：P作用于整體吊環(huán)上的荷截 P=15000.00N;l橫桿跨度，取l=100.00mm；x轉(zhuǎn)角處到橫桿中線的距離，取 x=40.00mm；a吊環(huán)兩斜桿間的夾角，取 a =15.0(度/ 經(jīng)過計算得 P1=15000.00X tg(15.00/2)/2=987.39N;M仁 15000.00X mm。2) 在吊環(huán)轉(zhuǎn)角處截面中(A點)的彎矩M2按下式計算：M2 = PI/13(5.4-7)經(jīng)過計算得 M2=15000.00X 100.00/13=115384.62N- mm。3) 在斜桿中的拉力P2按下式計算：P2 = P/(2co

15、s( a /2)(5.4-8)經(jīng)過計算得 P2=15000.00/(2X cos(15.00/2)=7564.72N。4) 橫桿中點截面的最大拉應(yīng)力cl按下式計算：0 1 = M1/W+P1/F1 < 0(5.4-9)式中：F1橫桿中點截面面積 F仁1000.00mm2;3W橫桿中點抗彎截面抵抗矩 W=2500.00mm /經(jīng)過計算得到 0 仁289495.75/2500.00+987.39/1000.00=116.79N/mm由于橫桿中點截面的最大拉應(yīng)力116.79N/mm2，不大于容許應(yīng)拉力300.00N/mm2,所以滿足要求。5) 斜桿中點截面的拉應(yīng)力 0 2按下式計算：(5.4-

16、10)0 2 = P2/F2W 0式中：F2斜桿中點截面面積 F2=300.00mm2;經(jīng)過計算得到(T 2=7564.72/300.00=25.22N/mm由于斜桿中點截面的拉應(yīng)力 25.22N/mm2，不大于容許應(yīng)拉力300.00N/mm2,所以 滿足要求。&繩卡計算1) 馬鞍式，抱合式繩卡數(shù)量可按下式計算：n1 = 1.667P/(2T)( 5.4-11)其中：n1馬鞍式，抱合式繩卡需用數(shù)量；P鋼絲繩上所受綜合計算荷載，取 P=25.00N;T 栓緊繩卡螺帽時，螺栓所受的力，取T=24.50N。經(jīng)計算得 n1=1.667X 25.00/(2X 24.50)=1 個。2) 騎馬式繩

17、卡數(shù)量可按下式計算：n2 = 2.5P/T(5.4-12)其中：n2騎馬式繩卡需用數(shù)量。經(jīng)計算得 n2=2.5X 25.00/24.50=3個。7、鋼絲繩吊裝構(gòu)件采用6X19、直徑17.0mm,鋼絲強度極限為1400N/mm2鋼絲繩作起重繩。1) 鋼絲繩容許拉力計算：鋼絲繩容許拉力可按下式計算：Fg = aFg/K(5.4-13)其中：Fg鋼絲繩的容許拉力；Fg 鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，取 Fg=151.50kN;a考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，a =0.85K 鋼絲繩使用安全系數(shù)，取 K=5.50。經(jīng)計算得Fg=151.50 X 0.85/5.50=23.41kN。2) 鋼絲繩的沖擊荷載計

18、算：鋼絲繩的沖擊荷載可按下式計算：Fs = Q(1+(1+2EAh/QL)1/2)(5.4-14)其中：F 沖擊荷載；Q靜荷載，取Q=15.00kN;E鋼絲繩的彈性模量，取 E=78400.00N/mm2;A鋼絲繩截面面積，取 A=103.28mm2;h鋼絲繩落下高度，取h=250.00mm；L鋼絲繩的懸掛長度，取 L=5000.00mm。經(jīng)計算得 Fs=15000.00X (1+(1+2 X 78400.00X 103.28X 250.00/15000.00/5000.00% 1/2)=126223.77N 126Kn，所以滿足要求。8、卡環(huán)吊裝構(gòu)件采用卡環(huán)的銷子直徑為21mm，查表得卡環(huán)的

19、容許荷載為： FK=17150N>15000N，所以滿足要求。9、繩卡采用馬鞍式繩卡固定鋼絲繩的夾接，用直徑15.8mm螺栓緊固，查表得螺栓上所受 的力為15.19kN。所需繩卡數(shù)量n1=1.667P/2T=1.667X 15/2X 15.19=0.823,用1個繩卡滿足要求。 鋼絲繩容許拉力可按下式計算：Fg = aFg/K(5.4-15)其中：Fg鋼絲繩的容許拉力；Fg鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，取Fg=151.50kN;a考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，a =0.85K鋼絲繩使用安全系數(shù)，取 K=9.00;經(jīng)計算得Fg=151.50 X 0.85/9.00=14.31kN。鋼絲繩在承受

20、拉伸和彎曲時的復(fù)合應(yīng)力按下式計算：(T = F/A+GE0/D(5.4-16)其中：d鋼絲繩承受拉伸和彎曲的復(fù)合應(yīng)力；F鋼絲繩承受的綜合計算荷載，取F=151.50kN;. . 2A鋼絲繩鋼絲截面面積總和，取 A=111.53mm ;d0單根鋼絲的直徑(mm)，取d0=0.20mm;D滑輪或卷筒槽底的直徑，取 D=50.00mm;E0鋼絲繩的彈性模量，取 E°=78400.00N/mm2。經(jīng)計算得 d =151500.00/111.53+0.20 X 78400.00/50.00=314.96N/mm鋼絲繩的沖擊荷載可按下式計算:(5.4-17)Fs = Q(1+(1+2EAh/QL

21、)1/2)其中：F 沖擊荷載；Q靜荷載，取Q=15.00kN;E鋼絲繩的彈性模量，取 E=78400.00N/mm2;. . 2A鋼絲繩截面面積，取 A=111.53mm ;h鋼絲繩落下高度，取h=250.00mm； L鋼絲繩的懸掛長度，取 L=5000.00mm。經(jīng)計算得 Fs =15000.00X (1+(1+2 X 78400.00X 111.53X 250.00/15000.00/5000.00% 1/2)=130502.94N 131kN。10、萬向旋轉(zhuǎn)環(huán)萬向旋轉(zhuǎn)環(huán) MvTi-Direcrional using lifting swivel型號TypeDKEBCGIAw血a wks

22、Weight粒定»S/T load 円：l|0"90"M8M0m J36F55I415530J041D.30.6MIOx IB36rs5I415530130.430 4&091 J 1 1 IFVii 1 /M12 « 1836ISSI4 15530130.44OS10k d 1 J An JqMI6x2036F552425530130.46 22.QM20x 3049.5F95A703516D94240i.出nM24 x 30225.5F.45315M27X35MSOM30w J566235靶5S0585祁202.175310 6W30 x 3

23、S0028I I292丨】550223.578I l.QM36M36 x 50so27109895l】550223.68118M39M39K9O8027ro1?B9511550224.108U8JVH2M12«9O80271091 1550223.731015io圖5.4萬向旋轉(zhuǎn)環(huán)萬向旋轉(zhuǎn)環(huán)承受的拉力為6.3t，滿足要求。11、垂直起重機械采用TC7035塔吊作為垂直起重機械，吊裝點 30m處的起吊重量為5.33t，能夠滿 足吊裝需要。6材料與設(shè)備本工法采用的主要材料設(shè)備見下表。表6主要材料設(shè)備序號分類設(shè)備名稱規(guī)格單位數(shù)量備注序號分類設(shè)備名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1加工廠龍門吊10t臺12

24、鋼模板套2自制3預(yù)埋螺桿M24個84振搗棒30個25鍋爐臺16蒸汽養(yǎng)護室6mX3mX2m個27貨運汽車20t輛18施工現(xiàn)場塔吊TC7035臺19萬向旋轉(zhuǎn)環(huán)M24個410吊裝鋼梁個1自制11手動葫蘆5t個212撬棍個113灌漿料C35袋27質(zhì)量控制7.1執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50010-20102、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ1-20143、 預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn) DB11/T968-20134、住宅預(yù)制混凝土梯段工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JG3002.1-19925、 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點構(gòu)造15G310-17.2現(xiàn)場質(zhì)量控制措施吊裝措施現(xiàn)場安裝時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用四根鋼絲繩吊裝時，樓梯構(gòu)

25、件傾斜的角度不變，但由于 樓梯間存在的允許誤差，導(dǎo)致樓梯就位困難，并且就位時樓梯上下晃動較大，和梯梁 的沖擊力較大，極易造成缺棱掉角現(xiàn)象。后改為兩根手動葫蘆和兩根鋼絲繩后，就位 時可以拽動手動葫蘆對傾斜角度進行微調(diào)，并且減小了上下的晃動，避免缺棱掉角現(xiàn) 象發(fā)生。圖7.2-1采用手動葫蘆就位722成品保護為防止人員走動對預(yù)制樓梯造成破壞，在樓梯就位驗收合格后，及時采用現(xiàn)場廢 棄模板對預(yù)制樓梯進行全封閉保護，并且為防止保護模板脫落，在兩側(cè)釘上斜拉條， 確保牢固可靠。圖7.2-2預(yù)制樓梯成品保護8安全措施1、由于預(yù)制樓梯吊裝為新工藝，吊裝時要對操作人員進行培訓(xùn)，培訓(xùn)的內(nèi)容主要 有鋼梁、吊環(huán)的制作，吊

26、裝時平衡性掌握，吊裝的定位及吊裝安全注意事項等，待操 作人員熟悉整個吊裝工序流程后，才能進行吊裝，并且初始吊裝時，要進行吊裝演練。2、工人進場必須進行有針對性的安全教育，每天吊裝前必須進行安全交底。3、吊裝前必須檢查吊具、鋼梁、葫蘆、鋼絲繩等起重用品的性能是否完好。4、正確使用安全帶、安全帽等安全工具。5、在吊裝區(qū)域、安裝區(qū)域設(shè)置臨時圍欄、警示標(biāo)志，工人不得禁止在吊裝范圍下 方穿越。6操作結(jié)束時一定要收拾現(xiàn)場、整理整頓、特別在結(jié)束后要對工具進行清點。7、構(gòu)件起重作業(yè)時，必須由起重工進行操作，吊裝工進行安裝。絕對禁止無證人 員進行起重操作。8、嚴(yán)格執(zhí)行起重機械 十不吊”規(guī)定。9、構(gòu)件起吊離地面0.5m時應(yīng)