高层住宅装配式预制楼梯施工工法

高层住宅装配式预制楼梯施工工法 1前言前言 为了有效解决建筑行业劳动力不足 提高工程效率缩短工期 提高建筑物的质量 和性能 保证房地产企业更好的可持续发展等问题 建筑工程的产业化已经是行业未 来的趋势 产业化工程突出特点就是装配式施工 而如何提高装配式建筑的整体性 如何降低构件加工 安装的难度 如何提高构件安装的质量 如何缩短装配式工程的 吊装时间使其满足社会要求等问题成了影响产业化工程发展的主要因素 传统的现浇楼梯 须经过支模 钢筋绑扎 混凝土浇筑等工序 在劳动力和工期 上有不利影响 并且现浇楼梯的施工质量缺陷较多 容易出现涨模 漏浆等问题 混 凝土在达到强度前人员来回走动 易对踏步棱角造成破坏 而装配式预制楼梯在这些 方面都可以避免 本项目主要研究高层住宅中预制楼梯深化设计 模具制作 楼梯制作 运输 安 装 包括楼梯构件生产各种预埋件 预留孔洞的规格 位置和数量 混凝土的养护 现场如何安装 成品如何保护等 2工法特点工法特点 2 1 工序简单 节省工期 预制楼梯提前在加工厂预制而成 运至现场后直接安装 减少了现浇楼梯现场支 模 钢筋绑扎 混凝土浇筑等时间 并且省去了后期踏步的做法 大大减少了装修的 工作量 节约工期 2 2 质量高 外观美 施工方便 构件质量容易得到保证 踏步边缘棱角分明 完整美观 防滑条清晰 漂亮 构件尺寸几乎无偏差 较现浇楼梯常出现的涨模 漏浆 踏步缺棱掉角等质量 问题有了很大的提高 2 3 周转多 成本低 工厂化加工生产 人力需要少 材料周转次数多 浇筑混凝土时浪费较少 并且 省去后期踏步装修成本 2 4 节能环保 工厂制作 浇筑混凝土时现场漏浆容易回收利用 节能环保 3适用范围适用范围 1 高层建筑标准层的楼梯 2 对工期和质量要求较高的建筑工程 4工艺原理工艺原理 装配式预制楼梯采用工厂化制作 钢筋绑扎 模板安装 混凝土浇筑及养护均在 工厂进行 预制楼梯工厂化生产的重点是深化设计和模板制作 预制楼梯的深化设计必须符合现场楼梯间尺寸和位置 各种预留预埋及位置须经 过计算 确保安全准确 预制楼梯的模板制作须与深化图纸相对应 模板是保证楼梯 尺寸 各类预留预埋位置和表观质量的关键工艺所在 5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5 1 施工准备 1 深化设计无误并经设计同意 2 预制楼梯构件进场验收 符合图纸要求 3 安装所需工具设备准备齐全并安全可靠 4 现浇梯梁强度达到设计要求 5 楼梯间尺寸复核完毕 现场控制线放设完毕 5 2 工艺流程 预制楼梯图纸深化设计 构件加工厂生产制作 构件运输 构件进场验收 现场 安装准备 控制线放设并复核 现浇梯梁处预埋钢筋复核 现浇梯梁处灌浆料找平 预制楼梯起吊 预制楼梯就位调整 连接缝隙处灌浆 检查验收 成品保护 5 3 操作要点 5 3 1 预制楼梯图纸深化设计 预制楼梯的深化设计是施工的前提 深化的图纸必须符合现场楼梯间尺寸和相对 位置关系 各种预留预埋及位置须经过计算 确保安全准确并经设计院同意 图 5 3 1 1 梯板平面布置图 图 5 3 1 2 楼梯配筋与位置示意图 图 5 3 1 3 楼梯各类预留预埋与踏步防滑条设计图 5 3 2 预制楼梯钢筋绑扎 预制楼梯在工厂进行钢筋绑扎 并埋设各类预埋件 钢筋规格 间距 预埋件种 类需与图纸相对应 并经验收合格 图 5 3 2 钢筋工厂绑扎 5 3 3 预制楼梯模板制作 预制楼梯的模板制作须与深化图纸相对应 模板是保证楼梯尺寸 各类预留预埋 位置和表观质量的关键所在 图 5 3 3 1 模板工厂安装 图 5 3 3 2 各类预留预埋构件 5 3 4 预制楼梯工厂养护 预制楼梯在加工厂进行混凝土浇筑 浇筑完成后采用蒸汽恒温养护 强度提高快 养护效果好 图 5 3 4 预制楼梯蒸汽养护 5 3 5 预制楼梯运输 预制楼梯在运输过程中极易受到损坏 为防止磕碰 采用专用车辆进行运输 车 辆载重 20t 一次运输 4 块 并在车上安装固定支架对构件进行固定 预制壁板 固定支架工字钢立柱 捆绑钢丝绳及倒链 1 1 硬木楔子 预制壁板 1 1 捆绑钢丝 绳及倒链 10T载重汽车预制壁板运输摆放捆绑图 图 5 3 5 预制楼梯运输示意图 5 3 6 预制楼梯现场安装 预制楼梯进场验收合格后 采用塔吊安装就位 项目根据主体结构施工进度采取 每两层安装一次的方法进行安装 确保梯梁处混凝土强度达到要求 1 预制楼梯在吊装前 将侧面预埋吊环切除并抹平 在梯面平板预留吊装孔处 安装万向旋转环 图 5 3 6 1 万向旋转环与楼梯连接图 2 为避免预制楼梯吊装就位时与楼梯间碰撞造成缺棱掉角等质量缺陷 项目制 作了专用吊装钢梁 钢梁长度 5 44m 采用 H250 125 6 9 的型钢 上边与下边设置 20 圆钢作为吊点 下边吊点的距离与楼梯上预埋吊点的距离相等 确保预制楼梯在吊 装时钢丝绳保持竖直 避免产生的水平分力导致楼梯旋转 同时也避免了楼梯就位时 极易冲撞的问题 图 5 3 6 2 吊装钢梁示意图 图 5 3 6 3 预制楼梯现场吊装图 3 预制楼梯安装就位 经过细微调整 后采用 C35 级高强无收缩灌浆料将梯板 与楼梯间两侧缝隙填实 5 4 吊装工具的计算 1 吊钩螺杆部分截面验算 吊钩螺杆部分可按受拉构件由下式计算 t F A1 t 5 4 1 式中 t 吊钩螺杆部分的拉应力 F 吊钩所承担的起重力 取 F 15000 00N A1 螺杆扣除螺纹后的净截面面积 A1 d12 4 其中 d1 螺杆扣除螺纹后的螺杆直径 取 d1 20 00mm t 钢材容许受拉应力 经计算得 螺杆扣除螺纹后的净截面面积 A1 3 14 20 002 4 314 16mm2 螺杆部分的拉应力 t 15000 00 314 16 47 75N mm2 由于吊钩螺杆部分的拉应力 47 75N mm2 不大于容许受拉应力 50 00N mm2 所 以满足要求 2 吊钩水平截面验算 水平截面受到偏心荷载的作用 在截面内侧的 K 点产生最大拉应力 c 可按下 式计算 c F A2 Mx xWx c 5 4 2 式中 F 吊钩所承担的起重力 取 F 15000 00N A2 验算 2 2 截面的截面积 A2 h b1 b2 2 其中 h 截面高度 取 h 58 00mm b1 b2 分别为截面长边和短边的宽度 取 b1 30 00mm b2 25 00mm Mx 在 2 2 截面所产生的弯矩 Mx F D 2 e1 其中 D 吊钩的弯曲部分内圆的直径 取 D 35 00mm e1 梯形截面重心到截面内侧长边的距离 e1 h b1 2b2 3 b1 b2 x 截面塑性发展系数 取 x 1 00 Wx 截面对 x x 轴的抵抗矩 Wx Ix e1 其中 Ix 水平梯形截面的惯性矩 c 钢材容许受压应力 取 c 70 00N mm2 2 2 截面的截面积 A2 58 00 30 00 25 00 2 1595 00mm2 解得 梯形截面重心到截面内侧长边的距离 e1 28 12mm 在 2 2 截面所产生的弯矩 Mx 15000 00 35 00 2 28 12 684318 18N mm 解得 水平梯形截面的惯性矩 Ix 445899 90mm4 截面对 x x 轴的抵抗矩 Wx 445899 90 28 12 15856 35mm3 经过计算得 c 15000 00 1595 00 684318 18 15856 35 52 56N mm2 由于吊钩 2 2 截面部分的压应力 52 56N mm2 不大于容许受压应力 70 00N mm2 所以满足要求 3 吊钩垂直截面验算 垂直截面的应力计算与水平截面验算相同 h 截面高度 取 h 38 00mm b1 b2 分别为截面长边和短边的宽度 取 b1 30 00mm b2 25 00mm 3 3 截面的截面积 A3 38 00 30 00 25 00 2 1045 00mm2 解得 梯形截面重心到截面内侧长边的距离 e1 18 42mm 在 3 3 截面所产生的弯矩 Mx 15000 00 35 00 2 18 42 538863 64N mm 解得 水平梯形截面的惯性矩 Ix 125401 92mm4 截面对 x x 轴的抵抗矩 Wx 125401 92 18 42 6806 35mm3 经过计算得 c 15000 00 1045 00 538863 64 6806 35 93 52N mm2 垂直截面的剪应力 按下式计算 F 2A3 5 4 3 式中 F 吊钩所承担的起重力 取 F 15000 00N A3 3 3 截面的竖截面面积 取 A3 1045 00mm2 经过计算得 15000 00 2 1045 00 7 18N mm2 根据强度强度理论公式按下式验算 c2 3 2 1 2 5 4 4 经过计算得 93 522 3 7 182 1 2 94 35N mm2 由于吊钩 3 3 截面部分的压应力 94 35N mm2 不大于钢材的容许综合应力 140 00N mm2 所以满足要求 4 圆形吊环计算 圆环的弯曲应力 0按下式验算 5 4 5 式中 P 作用于圆环上的荷载 取 P 15000 00N R0 环的中心圆半径 取 R0 35 00mm d 圆环截面圆的直径 取 d 20 00mm 0 圆环容许应力 取 0 300 00N mm2 经过计算得 0 3 24 15000 00 35 00 20 003 212 63N mm2 由于圆环的弯曲应力 212 63N mm2 不大于圆环容许应力 300 00N mm2 所以满 足要求 5 整体吊环计算 1 在横杆中点截面的弯矩 M1 和拉力 P1 按下式验算 M1 Pl 6 P1x 5 4 6 其中 P1 Ptg 2 2 式中 P 作用于整体吊环上的荷截 P 15000 00N l 横杆跨度 取 l 100 00mm x 转角处到横杆中线的距离 取 x 40 00mm 吊环两斜杆间的夹角 取 15 00 度 经过计算得 P1 15000 00 tg 15 00 2 2 987 39N M1 15000 00 100 00 6 987 39 40 00 289495 75N mm 2 在吊环转角处截面中 A 点 的弯矩 M2 按下式计算 M2 Pl 13 5 4 7 经过计算得 M2 15000 00 100 00 13 115384 62N mm 3 在斜杆中的拉力 P2 按下式计算 P2 P 2cos 2 5 4 8 经过计算得 P2 15000 00 2 cos 15 00 2 7564 72N 4 横杆中点截面的最大拉应力 1 按下式计算 1 M1 W P1 F1 5 4 9 式中 F1 横杆中点截面面积 F1 1000 00mm2 W 横杆中点抗弯截面抵抗矩 W 2500 00mm3 经过计算得到 1 289495 75 2500 00 987 39 1000 00 116 79N mm2 由于横杆中点截面的最大拉应力 116 79N mm2 不大于容许应拉力 300 00N mm2 所以满足要求 5 斜杆中点截面的拉应力 2 按下式计算 2 P2 F2 5 4 10 式中 F2 斜杆中点截面面积 F2 300 00mm2 经过计算得到 2 7564 72 300 00 25 22N mm2 由于斜杆中点截面的拉应力 25 22N mm2 不大于容许应拉力 300 00N mm2 所以 满足要求 6 绳卡计算 1 马鞍式 抱合式绳卡数量可按下式计算 n1 1 667P 2T 5 4 11 其中 n1 马鞍式 抱合式绳卡需用数量 P 钢丝绳上所受综合计算荷载 取 P 25 00N T 栓紧绳卡螺帽时 螺栓所受的力 取 T 24 50N 经计算得 n1 1 667 25 00 2 24 50 1 个 2 骑马式绳卡数量可按下式计算 n2 2 5P T 5 4 12 其中 n2 骑马式绳卡需用数量 经计算得 n2 2 5 25 00 24 50 3 个 7 钢丝绳 吊装构件采用 6 19 直径 17 0mm 钢丝强度极限为 1400N mm2钢丝绳作起重 绳 1 钢丝绳容许拉力计算 钢丝绳容许拉力可按下式计算 Fg aFg K 5 4 13 其中 Fg 钢丝绳的容许拉力 Fg 钢丝绳的钢丝破断拉力总和 取 Fg 151 50kN 考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数 0 85 K 钢丝绳使用安全系数 取 K 5 50 经计算得 Fg 151 50 0 85 5 50 23 41kN 2 钢丝绳的冲击荷载计算 钢丝绳的冲击荷载可按下式计算 Fs Q 1 1 2EAh QL 1 2 5 4 14 其中 Fs 冲击荷载 Q 静荷载 取 Q 15 00kN E 钢丝绳的弹性模量 取 E 78400 00N mm2 A 钢丝绳截面面积 取 A 103 28mm2 h 钢丝绳落下高度 取 h 250 00mm L 钢丝绳的悬挂长度 取 L 5000 00mm 经计算得 Fs 15000 00 1 1 2 78400 00 103 28 250 00 15000 00 5000 00 1 2 126223 77N 126Kn 所以满足要求 8 卡环 吊装构件采用卡环的销子直径为 21mm 查表得卡环的容许荷载为 FK 17150N 15000N 所以满足要求 9 绳卡 采用马鞍式绳卡固定钢丝绳的夹接 用直径 15 8mm 螺栓紧固 查表得螺栓上所 受的力为 15 19kN 所需绳卡数量 n1 1 667P 2T 1 667 15 2 15 19 0 823 用 1 个绳卡满足要求 钢丝绳容许拉力可按下式计算 Fg aFg K 5 4 15 其中 Fg 钢丝绳的容许拉力 Fg 钢丝绳的钢丝破断拉力总和 取 Fg 151 50kN 考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数 0 85 K 钢丝绳使用安全系数 取 K 9 00 经计算得 Fg 151 50 0 85 9 00 14 31kN 钢丝绳在承受拉伸和弯曲时的复合应力按下式计算 F A d0E0 D 5 4 16 其中 钢丝绳承受拉伸和弯曲的复合应力 F 钢丝绳承受的综合计算荷载 取 F 151 50kN A 钢丝绳钢丝截面面积总和 取 A 111 53mm2 d0 单根钢丝的直径 mm 取 d0 0 20mm D 滑轮或卷筒槽底的直径 取 D 50 00mm E0 钢丝绳的弹性模量 取 E0 78400 00N mm2 经计算得 151500 00 111 53 0 20 78400 00 50 00 314 96N mm2 钢丝绳的冲击荷载可按下式计算 Fs Q 1 1 2EAh QL 1 2 5 4 17 其中 Fs 冲击荷载 Q 静荷载 取 Q 15 00kN E 钢丝绳的弹性模量 取 E 78400 00N mm2 A 钢丝绳截面面积 取 A 111 53mm2 h 钢丝绳落下高度 取 h 250 00mm L 钢丝绳的悬挂长度 取 L 5000 00mm 经计算得 Fs 15000 00 1 1 2 78400 00 111 53 250 00 15000 00 5000 00 1 2 130502 94N 131kN 10 万向旋转环 图 5 4 万向旋转环 万向旋转环承受的拉力为 6 3t 满足要求 11 垂直起重机械 采用 TC7035 塔吊作为垂直起重机械 吊装点 30m 处的起吊重量为 5 33t 能够 满足吊装需要 6材料与设备材料与设备 本工法采用的主要材料设备见下表 表 6 主要材料设备 序号分类设备名称规格单位数量备注 1龙门吊10t台1 2钢模板套2自制 3预埋螺杆M24个8 4振捣棒 30个2 5锅炉台1 6蒸汽养护室6m 3m 2m个2 7 加工厂 货运汽车20t辆1 8塔吊TC7035台1 9万向旋转环M24个4 10吊装钢梁个1自制 11手动葫芦5t个2 12撬棍个1 13 施工现场 灌浆料C35袋2 7质量控制质量控制 7 1 执行标准 1 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 2 装配式混凝土结构技术规程 JGJ1 2014 3 预制混凝土构件质量检验标准 DB11 T968 2013 4 住宅预制混凝土梯段工业标准 JG3002 1 1992 5 装配式混凝土结构连接节点构造 15G310 1 7 2 现场质量控制措施 7 2 1 吊装措施 现场安装时发现 当采用四根钢丝绳吊装时 楼梯构件倾斜的角度不变 但由于 楼梯间存在的允许误差 导致楼梯就位困难 并且就位时楼梯上下晃动较大 和梯梁 的冲击力较大 极易造成缺棱掉角现象 后改为两根手动葫芦和两根钢丝绳后 就位 时可以拽动手动葫芦对倾斜角度进行微调 并且减小了上下的晃动 避免缺棱掉角现 象发生 图 7 2 1 采用手动葫芦就位 7 2 2 成品保护 为防止人员走动对预制楼梯造成破坏 在楼梯就位验收合格后 及时采用现场废 弃模板对预制楼梯进行全封闭保护 并且为防止保护模板脱落 在两侧钉上斜拉条 确保牢固可靠 图 7 2 2 预制楼梯成品保护 8安全措施安全措施 1 由于预制楼梯吊装为新工艺 吊装时要对操作人员进行培训 培训的内容主 要有钢梁 吊环的制作 吊装时平衡性掌握 吊装的定位及吊装安全注意事项等 待 操作人员熟悉整个吊装工序流程后 才能进行吊装 并且初始吊装时 要进行吊装演 练 2 工人进场必须进行有针对性的安全教育 每天吊装前必须进行安全交底 3 吊装前必须检查吊具 钢梁 葫芦 钢丝绳等起重用品的性能是否完好 4 正确使用安全带 安全帽等安全工具 5 在吊装区域 安装区域设置临时围栏 警示标志 工人不得禁止在吊装范围 下方穿越 6 操作结束时一定要收拾现场 整理整顿 特别在结束后要对工具进行清点 7 构件起重作业时 必须由起重工进行操作 吊装工进行安装 绝对禁止无证 人员进行起重操作 8 严格执行起重机械 十不吊 规定 9 构件起吊离地面 0 5m 时应停滞一段时间 待构件稳定 吊索充分张紧方可起 升 9环保措施环保措施 1 进场前做好员工环保教育 提高员工环保意识