1.引言

現有裝配式建筑高層住宅層數多樓梯標準化程度極高，采用預制樓梯可顯著(zhù)減少現場(chǎng)支模拆模工作量、提高現場(chǎng)工程質(zhì)量、提升現場(chǎng)文明施工水平、加快施工進(jìn)度。預制樓梯專(zhuān)業(yè)化圖集已發(fā)布多年，樓梯的幾何尺寸、配筋、連接節點(diǎn)已經(jīng)形成了標準化設計和施工，該圖集預制樓梯上部一般采用鉸接固定連接，下部采用滑動(dòng)連接，上下兩端各預留2個(gè)孔，安裝時(shí)插入梯梁預埋的預埋螺栓或鋼筋。下圖1是某項目參照標準圖集將板式樓梯改為梁式預制樓梯的標準做法，左邊是上端連接大樣，右邊是下端連接大樣。當前采用裝配式建筑技術(shù)建造的高層剪力墻住宅越來(lái)越多，樓梯節點(diǎn)設計如果比較復雜將會(huì )影響安裝和生產(chǎn)效率，對于側向剛度較大的高層剪力墻住宅來(lái)說(shuō)該圖集提供的節點(diǎn)連接存在一步優(yōu)化的可能。

圖1

2.優(yōu)化分析

2.1高層住宅多采用剪力墻結構住宅整體抗側剛度大，一般說(shuō)來(lái)現澆整體樓梯對整體剛度影響甚微，樓梯吸收的地震作用十分有限，在地震作用下樓梯根本不會(huì )破壞，這已經(jīng)被絕大多數樓梯整體澆筑的現澆整體剪力墻結構所證明,這說(shuō)明即使整體澆筑不釋放樓梯剛度對整個(gè)主體結構毫無(wú)不利影響，所以任何一種釋放剛度的樓梯連接方式都是可以接受的，所以前述上端固定下端滑動(dòng)釋放剛度的做法并不是唯/一的。

2.2該圖集節點(diǎn)做法增加了吊裝時(shí)預留孔與預埋鋼筋精/確定位插入工序，由于一般樓梯較重擺動(dòng)慣性大導致吊裝就位調節會(huì )消耗較多安裝時(shí)間，也間接增加施工工人高墜的風(fēng)險。

2.3.現有樓梯工廠(chǎng)預制時(shí)預留孔較多，工廠(chǎng)預制時(shí)需要采取額外的孔洞預埋件加固定位和防堵塞措施，特別是預制樓梯一般采用立式模板生產(chǎn)更需要特別措施保證預留孔的定位精度，這樣就間接增加了預制生產(chǎn)成本。

2.4.僅在樓梯的一段采取水平固定限位會(huì )讓該部位吸收全部地震反力，從而導致此部位需要額外采取構造加固措施，同時(shí)需要對支座牛腿采取更加詳細的結構計算分析和構造措施。

3.優(yōu)化措施

根據上述分析，在釋放樓梯剛度的情況下當支座牛腿挑出的寬度大于大震下樓梯的水平最/大位移則樓梯不會(huì )掉下來(lái)，此時(shí)預制樓梯就是安全的，同時(shí)釋放樓梯吸收的地震作用可起到保護樓梯和相鄰牛腿支座的效果，因此采用下述圖2連接做法，左右圖分別表示上下端連接大樣，此優(yōu)化做法與標準圖集顯著(zhù)不同之處就是取消預制樓梯端部的預留孔，該做法取消了現場(chǎng)對位和灌漿作業(yè)，極大地方便了預制工廠(chǎng)生產(chǎn)和現場(chǎng)安裝。在大震工況下，對于一般住宅層高約為2.85-2.9m,按最/大層間位移按1/100考慮，左右端均留設30mm>2.9m x(1/100)空腔完全可以讓樓梯水平變形，樓梯與牛腿接觸采用剛性接觸連接并鋪一層找平砂漿，由于砂漿強度遠低于相鄰構件混凝土強度且無(wú)配筋在地震工況下砂漿早已破壞，大震工況作用下放樓梯可以自由移動(dòng)，小震和中震工況下由靜摩擦力提供水平滑動(dòng)彈性約束，一般砂漿與混凝土的靜摩擦系數約為0.3~0.5，遠大于大于地震影響系數，所以正常使用情況下樓梯完全不會(huì )滑動(dòng)。在地震工況下由上下兩端支座的靜摩擦力共同承擔，取消了集中一端的做法，使上下兩個(gè)支座可以共同承擔水平地震反力，消除了一端梯梁地震作用過(guò)大的不利影響，減小了現澆梯梁處的外伸牛腿要考慮的地震反力所致的水平靜摩擦力，進(jìn)而減少了牛腿頂面處水平剪力和彎矩。

圖2

4.結論

上述優(yōu)化設計消除了現有連接節點(diǎn)連接的不利影響，構造非常簡(jiǎn)單，方便了預制構件工廠(chǎng)預制和現場(chǎng)安裝，節省了材料，減少了施工工序，可以大大提高吊裝效率，豐富了當前預制樓梯的連接形式，尤其適用于剪力墻結構的高層住宅使用。