装配式楼梯结构性能自检方法及注意事项

黄振兴，薛东旭，刘浩建

（天津市启源装配式建筑有限公司，天津 301600）

0 前言

为了环保，为了发展新型建筑工程建造方式，减少建筑垃圾和施工现场的扬尘污染，使传统建筑的建造方式向科学化、标准化、工厂化、成品化、信息化、装配施工升级换代，来缩短工期，提高工程质量， 2016 年国家出台了大力发展绿色、装配式建筑的政策，要求各地力争至 2026 年，用十年时间，使新建建筑装配率达到 30%；各地方政府紧随其后，陆续出台了强有力的支持装配式建筑发展的各项政策，其中北京、天津、浙江要求，到 2020 年新建建筑装配率要达到 20%；江苏省甚至提出到 2025 年新建建筑装配率要到达 50% 的高标准要求；其它城市也纷纷跟进，尤其是广东等沿海发达城市。在政策的导向下，精明的投资者和聪明的资金纷纷涌向装配式建筑这个领域，各地装配式工厂如雨后春笋般快速涌现，装配式建筑行业得到了迅猛发展。目前有些地区还出现了 PC 构件供不应求的现象，装配式建筑行业呈现一片欣欣向荣的景象。

装配式建筑工厂生产的构件中，以楼梯最为常见。装配式建筑工厂每个项目，按国家相关规范要求都要对PC 构件做结构性能检验，而楼梯最适合做结构性能检验，所以一般都用楼梯做结构性能检验；同时，楼梯也是首件产品验收之一。因此，装配式建筑工厂有必要在正式第三方检验前，做好自检，了解生产的 PC 构件的质量情况，以及结构性能是否符合相关规范要求，以便自检合格后能及时大批量生产。

1 项目概况

我公司供应 PC 构件的项目为“天津市静海区董家窠新苑项目二标段”，由“天津市源泉市政工程有限公司”承建。该项目坐落在天津市静海区团泊新城西区原董家窠村，东至千岛湖路、西至常海道、南至西次干路、北至北华南路；总建筑面积 321754m2，二标段总建筑面积 145800m2。地上建筑面积 104798m2，地下建筑面积 40821m2，结构形式为剪力墙和框架结构；住宅户数为 2164 户；其中叠合板、楼梯、空调板构件采用我公司生产的 PC 构件。

经过与业主、施工单位、监理单位、设计单位协商，选楼梯构件作为本项目 PC 构件结构性能检验构件。

2 检验前准备工作

2.1 场地准备

由于楼梯构件自重较大，此次检验的楼梯自重 1.94吨，不便于送检，经过与第三方检验单位协商，由该检验单位携带检验仪器来我公司检测。我公司选择了不影响生产、行吊工作范围内、地面平坦、工作人员一般不去的相对安全性较高的车间一角作为检验场地，这块场地远离振动源，还防风，不受风力影响。检验前事先架设好检验架、架设好楼梯，做好检验前准备工作。如图1、图 2 所示。

图1 架设好楼梯的正面图

图2 架设好楼梯的侧面图

2.2 楼梯检验架的准备

楼梯检验架要根据楼梯图纸自行设计加工，在构件安放在检验架上后，保证纵横两个方向必须处于水平状态；楼梯低端采用铰支撑，楼梯高端采用滚动支撑。

（1）楼梯低端铰支撑实物图见图 3 和图 4。

图3 楼梯低端铰支撑配件图

图4 楼梯低端铰支撑组合完毕图

（2）楼梯高端滚动支撑架实物图见图 5 和图 6。

图5 楼梯高端滚动支撑架配件图

图6 楼梯高端滚动支撑架组合完毕图

2.3 提前准备好加荷载的砝码

提前购置经过计量检定合格的砝码（图 7），每块砝码 20kg，共需 125 块，合计 2.5 吨。

图7 检验用砝码

2.4 提前准备好所需的检验仪器

（1）水平尺

（2）裂缝卡

（3）百分表

（4）钢卷尺

以上所有计量仪器必须经过计量检定合格后方可使用。

2.5 受检楼梯构件的准备

任意抽取同条件试件达到 100% 的楼梯三部，两部楼梯用于自检，其中一部用立模生产，另一部用卧模生产，主要想看看不同模具生产的楼梯，对结构性能有什么影响；第三部楼梯用于第三方检测。

3 检验过程

3.1 楼梯及检验仪器的安放

根据楼梯长度，先安放好楼梯低端铰支撑和楼梯高端滚动支撑架，并使这两个支撑保持平行。然后用行吊平稳吊起待检楼梯，慢慢地、平稳地安放到检验架上；构件与支撑面应紧密接触，钢垫板与构件、钢垫板与楼梯低端铰支撑、楼梯高端滚动支撑应完全接触，支撑的中心线位置应符合设计要求；注意纵横两个方向必须保持水平，以便使各级踏步处于水平，这样就能使楼梯受力与设计保持一致，否则会出现检验误差，如有偏差须及时调整。在楼梯高端中心位置、低端中心位置、楼梯两侧中间位置，分别安放四块百分表，并使指针回零，用来检测楼梯挠度（见图 8）。

图8 安放百分表

3.2 楼梯相关设计数据

长度 2880mm，宽度 1180mm，设计要求该构件的标准荷载（正常使用）组合为 4.5kN/m2，基本荷载（承载能力）组合为 6.1kN/m2。

3.3 陈旧裂缝的检查

待检楼梯安放到检验架后，要检查待检楼梯有无陈旧裂缝，如果有陈旧裂缝要提前标出，以免影响或误导检验结果。

3.4 计算每一级荷载及所需加载的砝码数量

设计要求该构件的标准荷载（正常使用）组合为4.5kN/m2，基本荷载（承载能力）组合为 6.1kN/m2，据此选择 20kg/块的砝码加载。各级荷载和加砝码的数量见表 1。

表1 每级荷载和加砝码的数量

其中标准组合指的是：“正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合”；基本组合指的是：“承载能力极限状态计算时，永久作用和可变作用的组合”。

3.5 检验内容

自检的楼梯只检验加载荷载后裂缝情况，第三方检验的楼梯检验加载荷载后裂缝情况和挠度。

3.6 检验数据

（1）自检卧模生产的楼梯

2019 年 11 月 20 日，我公司质量部对卧模生产的楼梯进行加载荷载后裂缝检验，这次选择的是 11 月 3日生产的 PC 楼梯构件，同条件试件强度为 32.5MPa，表 2 列出了加载重量及构件的裂缝变化。

表2 卧模生产的楼梯裂缝情况（持荷时间 10 分钟）

由表 2 数据可见，加上全部荷载后，出现 5 条裂缝，最大裂缝宽度 0.19mm。本项目楼梯设计要求的最大裂缝宽度限值为 0.3mm，根据 GB 50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》表 B.1.5 构件的最大裂缝宽度允许值规定（见表 3），当设计要求的最大裂缝宽度限值为 0.3mm 时允许最大裂缝宽度小于等于 0.2mm，这次试验裂缝最大为 0.19mm，其它裂缝宽度分别为 0.15mm、0.1mm、0.06mm、0.03mm 均小于0.2mm；因此，判定这次检验的 PC 楼梯构件裂缝情况符合相关规范要求。

表3 GB/T 50204-2015 表 B.1.5构件的最大裂缝宽度允许值 mm

（2）自检立模生产的楼梯

2019 年 11 月 20 日，我公司质量部对立模生产的楼梯进行加载后裂缝检验，这次选择的是 11 月 7 日生产的 PC 楼梯构件，同条件试件强度为 31.2MPa，表 4列出了加载重量及构件的裂缝变化。

由表 4 数据可见，加上全部荷载后，仅出现一条裂缝，最大裂缝宽度 0.19mm，本项目楼梯设计要求的最大裂缝宽度限值为 0.3mm；根据 GB 50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》表 B.1.5 构件的最大裂缝宽度允许值规定（见表 3），当设计要求的最大裂缝宽度限值为 0.3mm 时允许最大裂缝宽度小于等于0.2mm，这次试验全部荷载加载后仅出现一条裂缝，裂缝宽度为 0.19mm，没有其它裂缝；因此，判定这次检验的 PC 楼梯构件裂缝情况符合相关规范要求。

表4 立模生产的楼梯裂缝情况（持荷时间 10 分钟）

同时可以看出，立模生产的楼梯抗裂性能优于卧模生产的楼梯，全部荷载加载后仅出现一条裂缝，而用卧模生产的楼梯全部荷载加载后出现了 5 条裂缝，所以楼梯应该尽可能采用立模生产。

（3）第三方检验单位检验楼梯的结构性能

2019 年 11 月 26 日，第三方检验单位对楼梯构件进行结构性能检验，这次选择的是 11 月 5 日生产的 PC楼梯构件，同条件试件强度为 33.8MPa，表 5 列出了加载重量、及各级加载后裂缝情况及挠度数据。

由表 5 数据可见，加上全部荷载后，没有出现任何裂缝，本项目楼梯设计要求的最大裂缝宽度限值为0.3mm；根据 GB 50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》表 B.1.5 构件的最大裂缝宽度允许值规定（见表 3），当设计要求的最大裂缝宽度限值为0.3mm 时允许最大裂缝宽度小于等于 0.2mm，这次检验全部荷载加载后，没有任何裂缝；因此，该楼梯构件加全部荷载后的裂缝情况满足设计要求和国家规范要求。

表5 楼梯加载荷载后裂缝情况及挠度数据（持荷时间 10 分钟）

楼梯的跨度为 2340mm，根据 GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》当楼梯跨度小于 7m 时，挠度限值为跨度的二百分之一；于是可以算出，受检楼梯挠度限值为 11.7mm（2340/200=11.7），因此可以判断这次检验的 PC 楼梯构件挠度符合规范要求。

4 检验结果判定

4.1 国家规范合格判定标准

（1）GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值（见表 6）。

表6 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值 mm

由于本项目所用楼梯都是一层以上，属于一类环境，所以本项目 PC 楼梯构件设计要求裂缝最大宽度限值为 0.3mm。

（2）GB/T 50204—2015 表 B.1.5 规定的构件的最大裂缝宽度允许值（表 3）。

根据本项目 PC 楼梯构件设计要求裂缝最大宽度限值为 0.3mm，再根据 GB/T 50204—2015 规定的构件的最大裂缝宽度允许值，可以查出本项目 PC 楼梯构件的最大裂缝宽度允许值为 0.2mm。

（3）GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的受弯构件挠度限值（见表 7）。

表7 受弯构件挠度限值

本项目 PC 楼梯构件的构件的跨度为 2340mm，小于 7m，因此可以算出本项目 PC 楼梯构件的挠度限值为 2340/200=11.7(mm)。

4.2 试验和检验结果判定

（1）自检的两个及第三方检验单位检验的楼梯裂缝试验数据与国家规范对照（见表 8）。

表8 裂缝试验数据对比表 mm

（2）第三方检验单位检验的楼梯挠度检验数据国家规范对照（见表 9）。

表9 挠度检验数据对比表

综上所述，本项目 PC 楼梯构件结构性能检验合格。

5 注意事项

（1）按楼梯结构事先设计好楼梯结构性能检验架，提前制作好，要准确计算好楼梯两端支撑架的高度，确保楼梯架设到检验架时，楼梯踏步处于水平位置；否则任何一端高度有误差都会导致楼梯踏步不不处于水平位置，导致受力与设计不一致，使得检验结果出现误差。

（2）楼梯构件两端要与支撑面紧密接触，钢垫板与构件、钢垫板与楼梯低端铰支撑、楼梯高端滚动支撑应完全接触；否则会影响检验结果。

（3）楼梯架设完毕要用水平尺检查楼梯踏步纵横向是否水平，只要有一个方向不处于水平，就不能进行检验，必须找出原因且调整到水平方可开始检验；否则会影响检验结果。

（4）楼梯的检验地点必须远离振动源，必须处于无风力影响的环境，否则会影响检验结果。

（5）楼梯不得有陈旧贯穿性裂缝，否则会误导检验结果。

（6）楼梯起吊及安放带检验架上时，要严格按行吊安全操作规程操作，严防出现安全事故。

6 结语

楼梯构件是装配式建筑必用构件，也是装配式生产厂家最常见的产品，楼梯的结构适合做结果性能检验，装配式建筑工程项目一般都选楼梯构件来做结构性能检验，因此，装配式建筑工厂自己要能自检楼梯的结构性能，这样就能对所生产的 PC 构件结构性能做到心中有数，以便更好的控制 PC 构件质量。这篇论文是我们实际工作经验总结，希望能抛砖引玉，和同行们一起探讨，共同为装配式建筑行业做出贡献。